Ограждающая конструкция здания или корпус здания представляет собой физический разделитель между кондиционированной и некондиционированной средой здания , включая сопротивление передаче воздуха, воды, тепла [1] , света и шума [2] .
Ограждающая конструкция здания или корпус — это все элементы внешней оболочки, которые поддерживают сухую, отапливаемую или охлаждаемую внутреннюю среду и способствуют контролю ее климата . Проектирование оболочки здания — это специализированная область архитектурной и инженерной практики, которая черпает вдохновение из всех областей строительной науки и контроля внутреннего климата. [2]
Многочисленные функции оболочки здания можно разделить на три категории: [3]
Функция контроля лежит в основе хорошей производительности и на практике фокусируется (в порядке важности) на контроле дождя, контроле воздуха, контроле тепла и контроле пара. [3]
Контроль за дождем является наиболее фундаментальным, и для достижения этой цели существует множество стратегий, а именно: идеальные барьеры, дренажные экраны и системы массового хранения. [4]
Одной из основных целей крыши является сопротивление воде. Две основные категории крыш — плоские и скатные. Плоские крыши на самом деле имеют уклон до 10° или 15°, но построены так, чтобы противостоять проникновению стоячей воды. Скатные крыши предназначены для слива воды, но не противостоят проникновению стоячей воды, которое может произойти во время дождя с ветром или образования ледяных заторов . Обычно жилые скатные крыши покрываются подкладочным материалом под кровельным материалом в качестве второй линии защиты. Бытовая конструкция крыши также может вентилироваться, чтобы помочь удалить влагу из-за протечек и конденсации.
Стены не подвергаются такому сильному воздействию воды, как крыши, но все равно пропускают воду. Типы стеновых систем с точки зрения проникновения воды: барьерные , дренажные и поверхностно-герметичные стены . [5] Барьерные стены спроектированы так, чтобы вода впитывалась, но не проникала в стену, и включают бетонные и некоторые каменные стены. Дренажные стены позволяют воде, которая просачивается в стену, стекать, например, пустотные стены . Дренажные стены также могут вентилироваться, чтобы способствовать высыханию, например, системы противодождевого экрана и выравнивания давления. Стены с герметичной поверхностью не допускают проникновения воды на внешнюю поверхность сайдингового материала. Как правило, большинство материалов не остаются герметичными в течение длительного времени, и эта система очень ограничена, но обычное жилое строительство часто рассматривает стены как системы с герметичной поверхностью, полагаясь на сайдинг и слой подложки, иногда называемый Housewrap .
Влага может проникать в подвалы через стены или пол. Гидроизоляция и дренаж подвала сохраняют стены сухими, а под полом необходим барьер от влаги.
Контроль воздушного потока важен для обеспечения качества воздуха в помещении, контроля потребления энергии, предотвращения конденсации (и, таким образом, обеспечения долговечности) и обеспечения комфорта. Контроль движения воздуха включает поток через ограждение (сборка материалов, которые выполняют эту функцию, называется системой воздушного барьера) или через компоненты самой оболочки здания (промежуточные), а также во внутреннее пространство и из него (что может значительно повлиять на эффективность изоляции здания ). Таким образом, контроль воздуха включает контроль за ветровым потоком [6] (холодный воздух, проходящий через изоляцию) и конвективными петлями, которые представляют собой движение воздуха внутри стены или потолка, что может привести к 10–20 % потерь тепла. [7]
Физические компоненты оболочки включают фундамент , крышу , стены , двери , окна , потолок и связанные с ними барьеры и изоляцию . Размеры, производительность и совместимость материалов, процесс изготовления и детали, соединения и взаимодействия являются основными факторами, определяющими эффективность и долговечность системы ограждения здания.
Обычные меры эффективности оболочки здания включают физическую защиту от погоды и климата (комфорт), качество воздуха в помещении (гигиена и общественное здравоохранение), долговечность и энергоэффективность . Для достижения этих целей все системы ограждения здания должны включать прочную конструкцию, дренажную плоскость, воздушный барьер, тепловой барьер и могут включать пароизоляцию. Контроль влажности (например, гидроизоляция ) необходим во всех климатических условиях, но холодный климат и жаркий влажный климат особенно требовательны. [8]
Герметизация воздуха может повысить энергоэффективность здания за счет минимизации количества энергии, необходимой для его обогрева или охлаждения. Это особенно актуально для зданий с холодным климатом, где отопление помещений потребляет наибольшее количество энергии. [9] Тест на вентиляцию может использоваться для проверки качества герметизации оболочки здания. Дымовые карандаши могут использоваться для обнаружения зазоров, а герметизация и герметизация могут использоваться для улучшения герметизации воздуха. [10] Системы HVAC могут гарантировать, что воздухозаборник здания является как адекватным, так и безопасным и энергоэффективным.
Тепловая оболочка , или слой управления тепловым потоком , является частью оболочки здания, но может находиться в другом месте, например, в потолке. Разницу можно проиллюстрировать тем фактом, что изолированный чердачный пол является основным слоем терморегуляции между внутренней частью дома и внешней частью, в то время как вся крыша (от поверхности кровельного материала до внутренней отделки потолка) является частью оболочки здания. [11]
Термография оболочки здания включает использование инфракрасной камеры для просмотра температурных аномалий на внутренних и внешних поверхностях конструкции. Анализ инфракрасных изображений может быть полезен для выявления проблем с влажностью из-за проникновения воды или интерстициальной конденсации . [12] Другие типы аномалий, которые можно обнаружить, — это тепловые мостики, непрерывность изоляции и утечка воздуха, однако для этого требуется разница температур между внутренней и внешней температурой окружающей среды. [13]