Massa térmica

massa térmica é eficaz na melhoria do conforto de construção em qualquer lugar que experimenta estes tipos de flutuações de temperatura diária—tanto no inverno como no verão.Quando bem utilizada e combinada com o design solar passivo, a massa térmica pode desempenhar um papel importante nas principais reduções do uso de energia em sistemas ativos de aquecimento e refrigeração.O uso de materiais com massa térmica é mais vantajoso quando há uma grande diferença nas temperaturas ao ar livre do dia para a noite (ou, onde as temperaturas noturnas são pelo menos 10 graus mais frias do que o ponto de ajuste do termóstato).Os termos de peso-pesado e peso-leve são freqüentemente usados para descrever os edifícios com diferentes massa térmica estratégias, e afeta a escolha dos fatores numī ericos usados em cálculos subsequentes para descrever a sua resposta térmica para aquecimento e arrefecimento.Em serviços de engenharia, a utilização da simulação dinâmica computacional de modelagem de software permitiu o cálculo preciso do desempenho ambiental em edifícios com diferentes construções e para diferentes anual de clima conjuntos de dados. Isso permite que o arquiteto ou engenheiro explore em detalhe a relação entre construção de peso pesado e peso leve, bem como os níveis de isolamento, na redução do consumo de energia para sistemas mecânicos de aquecimento ou refrigeração, ou mesmo remover a necessidade de tais sistemas completamente.

Propriedades necessárias para um bom térmica massEdit

de material Ideal para a massa térmica são aqueles materiais que têm:

• alta capacidade térmica,
• alta densidade

Qualquer sólido, líquido ou gás que tem a massa vai ter alguma massa térmica. Um equívoco comum é que apenas o solo concreto ou terrestre tem massa térmica; mesmo o ar tem massa térmica (embora muito pouco).

está disponível uma tabela de capacidade calorífica volumétrica para materiais de construção, mas note que a sua definição de massa térmica é ligeiramente diferente.

o uso da massa térmica em diferentes climas édit

a correTA utilização e aplicação da massa térmica depende do clima prevalecente em um distrito.

climatesEdit temperado e temperado frio

massEdit térmico exposto à luz Solar

massa térmica é idealmente colocada no edifício e situada onde ainda pode ser exposta à luz solar de Inverno de baixo ângulo (através de janelas), mas isolada da perda de calor. No verão, a mesma massa térmica deve ser obscurecida a partir da luz solar de verão de ângulo superior, a fim de evitar o sobreaquecimento da estrutura.

a massa térmica é aquecida passivamente pelo sol ou, adicionalmente, por sistemas de aquecimento internos durante o dia. A energia térmica armazenada na massa é então libertada de volta para o interior durante a noite. É essencial que seja usado em conjunto com os princípios padrão do design solar passivo.

qualquer forma de massa térmica pode ser usada. Uma base de laje de betão deixada exposta ou coberta com materiais condutores, por exemplo, azulejos, é uma solução fácil. Outro método novo é colocar a fachada de alvenaria de uma casa emoldurada de madeira no interior (“verniz de tijolo reverso”). A massa térmica nesta situação é melhor aplicada sobre uma grande área, em vez de em grandes volumes ou espessuras. 7.5-10 cm (3-4″) é frequentemente adequado.

uma vez que a fonte de energia térmica mais importante é o sol, a razão entre a vidraça e a massa térmica é um fator importante a considerar. Várias fórmulas foram concebidas para determinar isso. Como regra geral, a massa térmica adicional exposta à luz solar precisa ser aplicada em uma proporção de 6: 1 a 8:1 para qualquer área de cobertura solar (voltada para o norte no hemisfério sul ou voltada para o sul no hemisfério norte) acima de 7% da área total do piso. Por exemplo, uma casa de 200 m2 com 20 m2 de vidraças voltadas para o sol tem 10% de vidraças por área total do chão; 6 m2 dessa vidraça exigirá massa térmica adicional. Portanto, usando a razão 6:1 Para 8:1 acima, é necessário um adicional de 36-48 m2 de massa térmica exposta à luz solar. Os requisitos exatos variam de clima para clima.

Uma escola moderna em sala de aula com ventilação natural através de janelas que se abrem e expostos a massa térmica de um sólido piso de concreto do intradorso para ajudar a controlar o verão as temperaturas

massa Térmica para limitar o verão overheatingEdit

massa Térmica é idealmente situado dentro de um edifício, onde é protegido contra solar direta ganho, mas expostos aos ocupantes de edifícios. É, portanto, mais comumente associado com placas de Chão de concreto sólido em edifícios naturalmente ventilados ou de baixa energia mecanicamente Ventilados, onde o soffit de concreto é deixado exposto ao espaço ocupado.

Durante o dia o calor é obtida a partir do sol, os ocupantes do edifício, e qualquer elétricos de iluminação e equipamentos, fazendo com que a temperatura do ar dentro do espaço para aumentar, mas este calor é absorvido pelo exposto laje de concreto acima, limitando, assim, o aumento de temperatura dentro do espaço de estar dentro de níveis aceitáveis para humanos conforto térmico. Além disso, a temperatura superficial mais baixa da placa de concreto também absorve calor radiante diretamente dos ocupantes, beneficiando também o seu conforto térmico.

no final do dia a laje, por sua vez, aqueceu, e agora, à medida que as temperaturas externas diminuem, o calor pode ser libertado e a laje arrefecida, pronta para o início do dia seguinte. No entanto, este processo de “regeneração” só é eficaz se o sistema de ventilação do edifício for operado à noite para levar o calor da laje. Em edifícios naturalmente Ventilados é normal fornecer aberturas de janelas automatizadas para facilitar este processo automaticamente.

edição de climas quentes e áridos (por exemplo, deserto)

um edifício murado adobe em Santa Fé, Novo México

este é um uso clássico da massa térmica. Exemplos incluem Adobe, terra batida, ou blocos de pedra calcária. Sua função é altamente dependente de variações de temperatura diurna marcadas. A parede atua predominantemente para retardar a transferência de calor do exterior para o interior durante o dia. A alta capacidade calorífica volumétrica e a espessura impedem que a energia térmica atinja a superfície interna. Quando as temperaturas caem à noite, as paredes irradiam a energia térmica de volta para o céu noturno. Nesta aplicação é importante que tais paredes sejam maciças para evitar a transferência de calor para o interior.

climas húmidos quentes (por exemplo, sub-tropical e tropical)editam

o uso de massa térmica é o mais desafiador neste ambiente, onde as temperaturas noturnas permanecem elevadas. Seu uso é principalmente como um dissipador de calor temporário. No entanto, tem de estar estrategicamente localizado para evitar o sobreaquecimento. Ele deve ser colocado em uma área que não é diretamente exposta ao ganho solar e também permite ventilação adequada à noite para transportar a energia armazenada sem aumentar mais as temperaturas internas. Se a ser usado em tudo deve ser usado em quantidades judiciosas e novamente não em espessuras grandes.

materiais comumente utilizados para massEdit térmico

• água: a água tem a maior capacidade calorífica volumétrica de todo o material comumente utilizado. Normalmente, é colocado em grandes recipientes, tubos acrílicos, por exemplo, em uma área com luz solar direta. Pode também ser utilizado para saturar outros tipos de materiais, como o solo, para aumentar a capacidade térmica.
• betão, tijolos de argila e outras formas de alvenaria: a condutividade térmica do betão depende da sua composição e técnica de cura. Os concreto com pedras são mais condutivos termicamente do que os concreto com cinzas, perlite, fibras e outros agregados isolantes. As propriedades térmicas do concreto economizam 5-8% nos custos anuais de energia em comparação com a madeira de madeira. Os painéis de betão isolados consistem numa camada interna de betão para fornecer o factor de massa térmica. Este é isolado do exterior por um isolamento de espuma convencional e, em seguida, coberto novamente com uma camada exterior de concreto. O efeito é um envelope de isolamento de edifícios altamente eficiente.
• formas de betão isolante são normalmente utilizadas para fornecer massa térmica às estruturas de construção. As formas de betão isolante fornecem a capacidade térmica específica e a massa de betão. A inércia térmica da estrutura é muito alta porque a massa é isolada em ambos os lados.
• tijolo de argila, tijolo de adobe ou tijolo de barro: ver tijolo e barro.
• terra, lama e sod: a capacidade térmica da terra depende da sua densidade, Humidade, forma das partículas, temperatura e composição. Os primeiros colonos de Nebraska construíram casas com paredes grossas feitas de terra e terra porque madeira, pedra e outros materiais de construção eram escassos. A espessura extrema das paredes forneceu algum isolamento, mas serviu principalmente como massa térmica, absorvendo energia térmica durante o dia e liberando-a durante a noite. Hoje em dia, as pessoas às vezes usam a terra abrigando em torno de suas casas para o mesmo efeito. Na terra abrigada, a massa térmica vem não só das paredes do edifício, mas da terra circundante que está em contato físico com o edifício. Isso fornece uma temperatura relativamente constante, moderadora que reduz o fluxo de calor através da parede adjacente.
• Terra Rampada: a terra ramped proporciona uma excelente massa térmica devido à sua elevada densidade e à elevada capacidade térmica específica do solo utilizado na sua construção.
• pedra Natural e pedra: ver pedreiro.
• Logs are used as a building material to create the exterior, and maybe also the interior, walls of homes. As casas de madeira diferem de alguns outros materiais de construção listados acima porque a madeira sólida tem um valor R moderado (isolamento) e também uma massa térmica significativa. Em contraste, água, terra, rochas e concreto todos têm valores R Baixos. Esta massa térmica permite um log home para manter o calor melhor em tempo mais frio, e para manter melhor a sua temperatura mais fria em tempo mais quente.
• materiais de mudança de fase

armazenamento de energia sazonal

se for utilizada massa suficiente, pode criar uma vantagem sazonal. Ou seja, pode aquecer no inverno e arrefecer no verão. Isto às vezes é chamado de armazenamento de calor passivo anual ou HAP. O sistema PAHS foi utilizado com sucesso a 7000 pés. no Colorado e em várias casas em Montana. Os navios de terra do Novo México utilizam aquecimento passivo e refrigeração, bem como usando pneus reciclados para parede de Fundação, produzindo um máximo de PAHS/STES. Também foi usado com sucesso no Reino Unido no Hockerton Housing Project.