Технология утепления фасада: Технологии утепления фасада

Этот термин может сбивать с толку по двум причинам.Во-первых, потому что это относится к влаге, а не к воздуху, а во-вторых, потому что точные физические процессы, которые происходят в здании, сложны (и все еще исследуются). Однако метафора дыхания отражает важную идею непрерывного движения. Сама по себе влага может не иметь значения, если она не поселяется в ваших стенах на постоянной основе.

В целом, воздухопроницаемость – это способность удерживать влагу – впитывать ее, а затем высвобождать – таким образом избегая ситуации, когда водяной пар задерживается тканью здания.Технический термин для этого свойства – гигроскопичность. Натуральные материалы имеют тенденцию быть более гигроскопичными, чем синтетические. Термин «паропроницаемый» также используется в этом контексте по отношению к материалам, которые позволяют водяному пару проходить через них с определенной скоростью.

Воздухопроницаемая конструкция будет состоять из ряда паропроницаемых материалов, причем материалы, расположенные внутри, менее проницаемы для пара, чем материалы снаружи. Практическое правило состоит в том, что материал на внутренней стороне (теплая сторона) должен иметь в пять раз большую паронепроницаемость материала снаружи (холодная сторона).Без использования материала с очень высоким сопротивлением, такого как полиэтилен или плита с фольгой, это может быть достигнуто с помощью подходящего пароизоляционного слоя на теплой стороне изоляции. Этот слой замедляет проникновение влаги до безопасного уровня.

Конструкция также должна быть герметичной изнутри, чтобы пароизоляционный слой работал должным образом. Поэтому важно не оставлять зазоров в пароизоляционном слое для обслуживания (провода и т. Д.), А вместо этого иметь тонкое пространство для этих сервисов между пароизоляционным слоем и внутренней отделкой (например.г. гипсокартон). Последний слой внешней облицовки может быть водонепроницаемым (например, плиткой), но между ним и обшивкой должен быть вентилируемый зазор, который фактически завершает воздухопроницаемую конструкцию.

В климате британского типа внутренняя часть дома обычно имеет более высокую относительную влажность (RH), чем снаружи, потому что в ней есть люди, которые выдыхают, готовят пищу и моются. Это очень общее правило, что, предоставленные сами себе, вещи всегда будут мигрировать из области с более высокой концентрацией в область с более низкой концентрацией, поэтому будет движение водяного пара наружу (или, если быть более точным, внутренняя часть имеет внутреннее пространство). более высокое давление пара).

В периоды высокой внутренней относительной влажности водяной пар будет попадать в стены, снижая относительную влажность (как высокая, так и низкая относительная влажность вызывают проблемы, и идеальный диапазон составляет 40-60%). Во время более низкой внутренней относительной влажности почти весь водяной пар будет мигрировать обратно во внутреннюю часть и уноситься воздушными потоками. Любой водяной пар, которому, возможно, удалось глубоко проникнуть в стену, будет вытягиваться наружу из-за более низкой проницаемости внешних слоев, поэтому никакого вреда не будет. Любая вода, поступающая извне, не сможет пройти очень далеко, поскольку она проталкивается через слои с уменьшающейся проницаемостью.Воздухопроницаемость материалов влияет как на температуру (которая влияет на относительную влажность), так и на вентиляцию (одна из функций – отвод водяного пара).

Существует три основных типа изоляционного материала:

1. Органические – продукты, полученные из естественной растительности или аналогичных возобновляемых источников, которые, как правило, требуют низкого энергопотребления при производстве (низкая «воплощенная энергия»). Примеры: овечья шерсть, целлюлоза, пробка, древесное волокно и конопля.
2. Неорганический – получен из природных минералов, которые не возобновляются, но имеются в большом количестве у источника. Скорее всего, у них более высокая воплощенная энергия, чем у органических материалов. Примерами являются минеральное / стекловолокно, перлит и вермикулит (из вулканической породы) и твердое пеностекло.
3. Ископаемые органические – полученные химическими процессами из окаменелой растительности (нефти) – ресурс ограниченный. Ископаемые органические изоляционные материалы, такие как пенополистирол и полиизоцианурат или фенольная пена, подвергаются интенсивной переработке, в результате чего выделяется высокая энергия.

Что лучше?

Если возможно, лучше выбирать изоляционные материалы, которые не подвергались интенсивной обработке, поскольку это уменьшит углеродный след и воздействие на окружающую среду вашего дома. Но гораздо лучше установить более дешевые неорганические или ископаемые органические материалы с нужными физическими свойствами и низкой теплопроводностью, чем вообще ничего не устанавливать.

Во многих случаях вместо неорганических или ископаемых органических материалов можно применять органический изоляционный материал, но есть исключения.Например, не существует органического изоляционного материала, подходящего для изоляции полых стен.

Подумайте также о простоте установки. Слабый утеплитель можно быстро установить на чердаках, но его нельзя установить самостоятельно, кроме плоского места. Жесткие доски и войлок бывают определенных размеров, но их нужно обрезать по форме, если у вас есть необычные пространства. Некоторые материалы можно разрезать ножом, но для некоторых потребуется пила. Некоторая минеральная вата теперь поставляется в тонкой фольге или полиэтиленовой пленке для защиты от волокон.Вы все равно должны носить маску для лица при установке любого типа установки, так как небольшие волокна любого вида лучше не вдыхать.

Первые два из следующих четырех методов включают добавление изоляции снаружи крыши, поэтому они подходят, если под ней мало места над головой или если доступ затруднен. Вторые два включают в себя изоляцию под крышей. Если изоляция проводится поверх плоской крыши, убедитесь, что она все еще хорошо дренирует, чтобы вода не скапливалась сверху.

Перевернутая или перевернутая крыша

В «перевернутой» крыше используется водонепроницаемая изоляция снаружи конструкции здания. Изоляция укладывается на существующую водонепроницаемую мембрану и закрепляется чем-то – например, галькой, дерном (для зеленой крыши), тротуарной плиткой и т. Д. Подходящие изоляционные материалы, как правило, будут немного дороже и включают пробку, вспененный материал. стекло и пенопласт с закрытыми порами. Вам нужно будет убедиться, что конструкция выдерживает вес изоляции и отделки.Этот вариант сохраняет существующую мембрану, но существует риск того, что вода будет просачиваться через изоляцию и охладить настил крыши, вызывая конденсацию.

Теплая крыша

Теплая крыша будет иметь изоляцию, уложенную поверх пароизоляционного слоя (непосредственно поверх настила крыши), с мембраной, уложенной поверх изоляции и подходящей отделкой сверху. Вам нужно будет убедиться, что конструкция выдерживает вес изоляции и отделки. Если вы все равно заменяете кровельную мембрану, это будет лучшим решением, чем «перевернутая» крыша (см. Выше), поскольку она будет удерживать воду над изоляцией и, таким образом, сохранять настил крыши в тепле.Вы все равно можете оставить существующую мембрану под изоляцией, если ее будет трудно удалить.

Холодная крыша

Утеплитель кладут между балками крыши. Между верхней частью изоляции и настилом крыши необходимо оставить вентилируемый зазор, чтобы избежать скопления конденсата. Достаточная вентиляция может быть затруднена, поэтому этот метод часто не рекомендуется.

Внутренняя изоляция

Можно использовать метод, аналогичный сухой облицовке стен, с добавлением гипсокартона / изоляционной плиты на нижней стороне внутренней крыши под балками.

Крыша «холодного чердака» с изоляцией на уровне потолка (уложенная на полу чердака) обычно наиболее экономична и проста в установке. Однако, если вы хотите утеплить скат крыши, чтобы использовать пространство, вот несколько советов.

Самый экономичный способ добиться хорошей толщины изоляции на скате крыши – это иметь два слоя древесины, один из которых поддерживает отделку крыши, а другой – изоляцию и отделку потолка.Для уменьшения образования мостиков холода в новых конструкциях можно использовать двутавровые балки. В существующей крыше (со стропилами, опирающимися на балки крыши), второй слой деревянных балок (балки перекрытия) можно подвесить к стропилам с помощью деревянных, фанерных или деревянных «подвесок», либо прибить к ним крест-накрест, либо они могут простираться между ними. балки крыши. Этот прием также можно использовать с плоскими крышами.

Между изоляцией и плиточным войлоком должно быть оставлено воздушное пространство 50 мм, если только войлок не относится к типу с низкой паростойкостью.Если вы используете дышащую мембрану с изоляцией от нее, то над мембраной вы должны положить контр-рейки (сверху вниз), а также стандартные рейки (из стороны в сторону) для обеспечения надлежащей вентиляции под плиткой. Иногда воздухопроницаемая мембрана используется только со стандартными обрешетками, при этом мембрана слегка задрапирована между стропилами для обеспечения вентиляции – в этом случае потребуется воздушный зазор около 25 мм между мембраной и изоляцией.

Тонкие древесноволокнистые плиты (толщиной 22 или 35 мм) можно использовать как альтернативу мембране под черепицу.При перетяжке кровли на стропила кладут ДВП, затем обрешетку (на одной линии со стропилами), а затем стандартные обрешетки, к которым крепится черепица / шифер. Также можно использовать более толстые древесноволокнистые плиты, чтобы обеспечить лучшую изоляцию и добиться более низкого показателя теплопроводности (для минимизации потерь тепла).

«Теплая крыша» будет иметь водонепроницаемую изоляцию с внешней стороны конструкции (таким образом, основная древесина находится на теплой стороне изоляции). Это полезный способ обновить существующую крышу, когда внутренняя высота помещения слишком высока.На наклонной крыше рейки черепицы поддерживаются жесткой изоляцией и крепятся к стропилам с помощью специальных креплений гвоздями. Изоляция должна быть водонепроницаемой, например из пробки, пеностекла или пенопласта с закрытыми порами – они, как правило, будут дороже, чем стандартные изоляционные материалы для внутреннего использования.

Существует множество различных типов изоляционных материалов. Пожалуйста, свяжитесь с нами, если вам нужно найти поставщиков натуральной и возобновляемой изоляции.

Вы также можете узнать больше на веб-странице Energy Saving Trust, на страницах Greenspec о вентилируемых и невентилируемых вариантах изоляции крыш, а также в справочнике по исторической Англии.

Традиционно твердые полы укладывали прямо на землю. Это зависит от того, чтобы земля под ней оставалась сухой, обычно за счет того, что она выше, чем земля за пределами здания, и за счет наличия надлежащего дренажа.

Наиболее распространенный в настоящее время метод – укладка толстой бетонной плиты на гидроизоляционный слой (например,г. полиэтиленовая мембрана). Затем слой утеплителя из полистирола покрывается песчано-цементной стяжкой и плиткой или доской.

В качестве альтернативы вышеперечисленному с низким уровнем ударных нагрузок вы можете рассмотреть возможность использования переработанного заполнителя в бетоне (а не вновь добытого материала) и, возможно, использовать стабилизированный грунт в качестве стяжки. Вы также можете рассмотреть возможность использования переработанного полиэтилена или битума для гидроизоляции.

Твердый пол из стабилизированного грунта или либетона должен иметь под собой твердый изоляционный материал, такой как пробка, перлит или пеностекло, с паровой изоляцией из переработанного полиэтилена и влагонепроницаемой мембраной (DPM) под ним.

Постарайтесь обеспечить изоляцию сплошного пола не менее 150 мм. Изоляция должна быть размещена по краю пола, а отделка пола должна опираться на какую-то жесткую изоляцию. Возможные материалы: пробка, перлит (вулканическое стекло), легкий керамзитовый заполнитель («Leca»), пеностекло (плиты или гранулы), древесноволокнистые плиты, плиты из минеральной ваты или какой-либо пенопласт. Пароизоляционный слой обычно требуется для предотвращения конденсации внутри изоляционного слоя.

Другой вариант – пол из конопли и извести (или «конопляный бетон»). Известь оказывает гораздо меньшее воздействие на окружающую среду, чем цемент, поэтому, если вы можете использовать ее вместо цемента в растворах или бетоне, вы сократите «воплощенную энергию» пола и выбросы углерода при строительстве. Конопля обеспечивает изоляцию. Посмотрите, например, подробности того, как мы изолировали здание WISE в CAT.

Если вы переделываете пол, вы можете подумать о том, чтобы пол с подогревом.Поскольку влажные полы с подогревом работают при гораздо более низкой температуре, чем стандартные радиаторы, они более эффективны и обеспечивают более комфортный тип тепла. Он особенно подходит для использования с тепловыми насосами, так как они должны подавать воду низкой температуры для эффективной работы.

Вы также можете увидеть некоторую информацию и примеры на веб-сайтах Energy Saving Trust, Superhomes и Historic England.

Если вы можете попасть на этаж снизу через неотапливаемый подвал или подвал, это будет проще, иначе вам придется поднимать половицы (что требует осторожности, чтобы не повредить их).

225 мм утеплителя из возобновляемого или минерального волокна – это приличное количество. Убедитесь, что у вас есть хорошая вентиляция для подпольного пространства под изоляцией – с вентиляционными отверстиями с обеих сторон для потока воздуха.

Возобновляемая изоляция должна быть защищена воздухопроницаемой мембраной, чтобы защитить ее – если половицы недостаточно герметичны. Посетите веб-сайт поставщика изоляционного материала, который вы используете (или позвоните по его телефонной линии), чтобы узнать, какой тип мембраны вам понадобится.

Изоляция с неплотным заполнением может быть проложена между балками на мембране или сетке, прибитой к балкам перекрытия, или на плите с низким паростойкостью (например, мягкая плита, древесноволокнистая плита, склеенная теплом, а не клеем – это хорошо для изоляции Warmcel, сделанной из вторичного сырья). газета).

Для других изоляционных материалов (например, стандартных типов минерального волокна) также стоит поискать веб-сайт производителя (например, Rockwool или Knauf), поскольку у них обычно есть инструкции о том, как материал должен быть установлен и какие ограничения могут быть быть.

Вы также можете увидеть некоторую информацию и примеры на веб-сайтах Energy Saving Trust, Superhomes и Historic England.

Конденсация возникает из-за чрезмерной влажности, холода, холодных поверхностей или недостаточной вентиляции. Это может вызвать плесень, потерю тепла и повреждение здания. Чтобы решить эти проблемы, комнату следует должным образом изолировать и отапливать (чтобы поверхности оставались теплыми).

Так что возьмите все возможные варианты изоляции и защиты от сквозняков и подумайте о том, как улучшить одинарное остекление с помощью замены остекления или вторичного остекления (более дешевый вариант).

Конденсат все еще может образовываться на замененных окнах, так как они все равно будут самой холодной поверхностью. Новые окна будут более герметичными, чем старые, поэтому теплый влажный воздух больше не будет выходить через трещины в раме и вокруг уплотнителей. Это означает, что существующие проблемы с влажностью могут стать более выраженными. Во многих окнах в раме есть вентиляционные отверстия, чтобы обеспечить небольшую вентиляцию, но для сохранения тепла и сухости в доме вам может потребоваться несколько других мер, чтобы избежать образования большого количества влажного воздуха.

Сушка одежды в помещении может легко вызвать проблемы с влажностью и конденсацией, что может привести к образованию плесени и т. Д. Поэтому, если вам нужно сушить в помещении, это должно быть в комнате, которую можно отключить и проветрить (возможно, с рекуперацией тепла, как указано ниже. ).

Ванная и кухня, в частности, должны иметь возможность управляемой вентиляции, чтобы предотвратить циркуляцию влажного воздуха в остальной части дома. Например, после душа или ванны оставьте дверь ванной комнаты закрытой, а окно открытым на некоторое время, пока влажный воздух и конденсат на окне / зеркале не исчезнут.По возможности проделайте то же самое при приготовлении пищи; Если ваш дом имеет открытую планировку, по крайней мере, по возможности остановите циркуляцию влажного воздуха (например, в комнаты наверху).

Чтобы избежать потери тепла из комнаты, такой как кухня или ванная, где регулярно образуется много влажного воздуха, вы можете рассмотреть возможность использования вытяжного вентилятора с рекуперацией тепла. Возможно, стоит приобрести вентилятор с рекуперацией тепла немного большего размера, чем вам нужно, поскольку они могут быть немного шумными, если работают на полную мощность. Это может быть хорошо, если вы просто включаете его ненадолго, чтобы очистить ванную, но на кухне это может быть навязчивым.Если вентиляторный блок не снабжен более прочными крышками над пластиковыми решетками, возможно, стоит установить что-нибудь, если вы живете в доме, который немного подвержен ветру (поскольку они могут пропускать сквозняки, когда они не используются). Открывающийся деревянный кожух мог быть установлен довольно легко.

Если сушка одежды в помещении не является проблемой, и вы уже осторожно отводите влагу из ванной комнаты и кухни, то чрезмерная конденсация может быть вызвана другой причиной, например, утечкой воды (например.г. из трубы под полом или на чердаке), или вода, проникающая в конструкцию снаружи (например, дождевая вода, попадающая в трещины в кирпичной кладке или в случае прорыва желобов). Если проблемы не исчезнут, стоит изучить эти проблемы, так как со временем они приведут к повреждению здания.

Показатель U – это мера того, сколько ватт (представляющих скорость потока энергии) проходит через один квадратный метр (м²) детали конструкции (например, стены) на каждый градус разницы температур между внутренним помещением и помещением. за пределами.Температура измеряется в кельвинах, а 1K = 1 ° C (градус Цельсия).

Например, коэффициент теплопроводности 6,0 Вт / м²K для одного застекленного окна означает, что шесть ватт будут выходить через каждый квадратный метр стекла, когда разница температур составляет один градус. Если в доме 20 ° C, а на улице 0 ° C, то теплопотери составляют 20 x 6 = 120 Вт на квадратный метр.

U-значения обычно используются для описания тепловых характеристик (потери тепла) для секции конструкции, которая включает в себя несколько материалов, таких как стена из дерева, изоляция, плита и штукатурка.

Теплопроводность

Для отдельных материалов, таких как тип изоляции, вы встретите термин «теплопроводность», также известный как значение k или значение λ (лямбда). Это скорость, с которой тепло проходит через конкретный материал, и хорошая изоляция будет иметь низкую теплопроводность. Он измеряется в ваттах (тепловой поток) на метр (глубина материала) на градус разницы (внутри и снаружи), поэтому единицей измерения является Вт / мК.

Большинство натуральных изоляционных материалов (конопля, шерсть, переработанная бумага или текстиль) имеют теплопроводность около 0.От 035 до 0,040 Вт / мК, что аналогично характеристикам обычной теплоизоляции из минеральной ваты. Изоляционные плиты из пенопласта с фольгой немного лучше, с теплопроводностью около 0,023 Вт / мК. Таким образом, около 100 мм пенопласта обеспечат изоляцию, эквивалентную примерно 150 мм различных типов шерсти.

Теплоизоляция внешнего фасада

Существует широкий спектр запатентованных систем облицовки дождевыми экранами, в большинстве из которых изоляция установлена ​​на внешней стороне кирпичной стены, что помогает поддерживать стабильность внутренних температур, сохраняя тепло зимой и уменьшая солнечные лучи. прирост летом.Системы облицовки от дождя также легки по сравнению с решениями из кирпича и каменной кладки, и они могут предоставить дизайнеру широкий спектр эстетических возможностей.

Системы облицовки дождевых экранов спроектированы таким образом, чтобы сохранять и каркас конструкции, и теплоизоляцию сухими благодаря самой облицовке дождевой сетки, а также за счет наличия воздушного пространства между облицовкой и изоляцией.

Дренажные и вентилируемые системы защиты от дождя работают, позволяя воздуху входить в основание системы и выходить через верхнюю часть системы, вентилируемая полость позволяет воде, проникающей в стыки панелей, частично удаляться за счет «эффекта стека» и частично удаляться спустившись по задней поверхности панелей и выйдя из основания системы.

Для наружных стеновых конструкций, которые включают полости, таких как системы облицовки дождевыми экранами, рекомендуется использовать полые противопожарные барьеры на стыках между стеной и полом или стеной каждого отсека или другой стеной или дверным узлом, которые образуют огнестойкий барьер.

Противопожарные преграды должны быть изготовлены из негорючего материала, иметь высоту не менее 100 мм, проходить на всю глубину изоляции и образовывать непрерывный барьер через слой изоляции.

Системы облицовки дождевых экранов состоят из внешних облицовочных панелей, которые прикреплены болтами к несущему каркасу рельсов, которые поддерживаются скобами, закрепленными через терморазрывную прокладку обратно к каркасу здания.Слой утеплителя независимо крепится к основанию здания с помощью запатентованных крепежных элементов для утепления.

Фасадная плита рекомендуется для этого применения, поскольку она легкая, но достаточно жесткая, чтобы противостоять силам сжатия, возникающим при установке изоляционных плит на кладочную основу.

Фасадная плита – плита из стекловолокна с водоотталкивающими добавками, специально разработанная для облицовки дождевыми экранами. Его изготовление оказывает очень низкое воздействие на окружающую среду.

Скачать приложение «Облицовочные стены» PDF

Фасады. Дизайн + Технологии: Изоляция внутренних фасадов зданий с кондиционированием воздуха в тропическом климате

Один из принципов строительной физики – всегда применять теплоизоляцию на «холодной стороне» фасадов. Вот почему большинство зданий в холодном или умеренном климате имеют внешнюю теплоизоляцию. Тот же принцип должен применяться к зданиям с кондиционированием воздуха в жарком климате, в данном случае с теплоизоляцией на внутренней стороне фасадов…

Расположение

Модель

• Размеры: план 6м x 8м, высота этажа 3,5м, 48м², 168м³, что соответствует одной тепловой зоне
• окон: низкие окна на южном и северном фасаде, южное окно с постоянным горизонтальным затеняющим устройством, коэффициент теплопередачи: 1.3 Вт / (м² · K), SHGC: 0,3, VT: 0,64
• материалов: бетонные наружные стены 16 см по всем сторонам, бетонные плиты, соединяющиеся с верхним и нижним этажами, с одинаковыми тепловыми условиями
• Изоляция: минеральная изоляционная плита, проводимость 0,045 Вт / (мК), толщина от 20 мм до 100 мм
• Тепловая масса: 10 м² бетонной стены толщиной 16 см
Программа
• : использование в открытом офисе с кондиционированием воздуха с графиками по умолчанию и внутренними нагрузками в соответствии с EnergyPlus
• без естественной вентиляции

Энергетическое моделирование здания

1. бетонные стены 16 мм, без теплоизоляции
2. Бетонные стены 16 мм с внутренней изоляцией, толщина: 20 мм
3. Бетонные стены 16 мм с внутренней изоляцией, толщина: 40 мм
4. Бетонные стены 16 мм с внутренней изоляцией, толщина: 60 мм
5. Бетонные стены 16 мм с внутренней изоляцией, толщина: 80 мм
6. Бетонные стены 16 мм с внутренней изоляцией, толщина: 100 мм

Результатов

Вывод

Повышение энергоэффективности исторических зданий

Агротуризм с энергоэффективными штормовыми окнами.

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ

Джо Эллен Хенсли и Антонио Агилар

Концепция энергосбережения в зданиях не нова. На протяжении всей истории владельцы зданий сталкивались с изменением запасов топлива и необходимостью его эффективного использования. Прошли времена дешевой и изобильной энергии 1950-х годов.Сегодня, когда энергоресурсы истощаются и возникает озабоченность по поводу воздействия парниковых газов на изменение климата, владельцы исторических зданий ищут способы сделать свои здания более энергоэффективными. Эти проблемы являются ключевыми компонентами устойчивости – термин, который обычно относится к способности поддерживать экологические, социальные и экономические потребности человеческого существования. Тема устойчивого или «зеленого» строительства слишком широка, чтобы ее можно было охватить в этом кратком обзоре. Скорее, это краткое описание консервации предназначено для того, чтобы помочь владельцам собственности, специалистам по консервации и распорядителям исторических зданий принимать обоснованные решения при рассмотрении вопросов повышения энергоэффективности исторических зданий.

Рисунок 1. Декоративный световой люк из цветного стекла пропускает в интерьер естественный дневной свет.

При принятии разумных мер по повышению энергоэффективности необходимо учитывать не только потенциальную экономию энергии, но и защиту материалов и характеристик исторической собственности. Это руководство дано в соответствии со стандартами Министерства внутренних дел по восстановлению, чтобы гарантировать сохранение архитектурной целостности исторической собственности.Успешный проект модернизации должен сочетать цели энергоэффективности с наименьшим воздействием на историческое здание. Планирование должно предполагать целостный подход, который учитывает всю оболочку здания, его системы и компоненты, его участок и окружающую среду, а также тщательную оценку воздействия предпринятых мер. Перед применением в исторических зданиях методы обработки, характерные для нового строительства, необходимо тщательно оценить, чтобы избежать ненадлежащего изменения важных архитектурных особенностей и непоправимого ущерба историческим строительным материалам.Это краткое описание ориентировано в первую очередь на исторические здания малого и среднего размера, как жилые, так и коммерческие. Однако изложенные здесь общие принципы принятия решений применимы к зданиям любого размера и сложности.

Перед принятием каких-либо мер по энергосбережению необходимо оценить существующие энергоэффективные характеристики исторического здания. Здания – это больше, чем сумма их отдельных компонентов. Дизайн, материалы, тип конструкции, размер, форма, ориентация участка, окружающий ландшафт и климат – все это играет роль в функционировании зданий.Исторические методы строительства зданий и материалы часто максимально использовали естественные источники тепла, света и вентиляции, чтобы соответствовать местным климатическим условиям. Ключом к успешному проекту реабилитации является понимание и определение существующих энергоэффективных аспектов исторического здания и того, как они функционируют, а также понимание и определение определяющих его характерных черт, чтобы гарантировать их сохранение. Независимо от того, реконструировано ли оно для нового или продолжающегося использования, важно использовать присущие историческому зданию экологические качества, поскольку они были предназначены для обеспечения их эффективного функционирования вместе с любыми новыми обработками, добавленными для дальнейшего повышения энергоэффективности.

Рисунок 2. Верхние и нижние жалюзи регулируют дневной свет и обеспечивают конфиденциальность.

Окна, дворы и световые колодцы

Открывающиеся окна, внутренние дворы, фонари, световые люки, вентиляторы на крыше, купола и другие элементы, обеспечивающие естественную вентиляцию и освещение, могут снизить потребление энергии. Всякий раз, когда эти устройства могут использоваться для обеспечения естественной вентиляции и освещения, они экономят энергию за счет уменьшения необходимости использования механических систем и внутреннего искусственного освещения.

Рисунок 3. Каменные стены значительной массы обладают высокой тепловой инерцией.

Исторически сложилось так, что строители справлялись с потенциальной потерей и теплотой из окон по-разному, в зависимости от климата. В холодном климате, где потеря тепла зданиями зимой была основным фактором до внедрения механических систем, окна были ограничены окнами, необходимыми для достаточного освещения и вентиляции. В исторических зданиях, где соотношение стекла к стене составляет менее 20%, потенциальные потери тепла через окна, вероятно, минимальны; следовательно, они более энергоэффективны, чем самые последние постройки.В жарком климате многочисленные окна обеспечивали полноценную вентиляцию, в то время как такие особенности, как широкие свесы крыши, навесы, внутренние или внешние ставни, жалюзи, жалюзи, шторы и шторы, значительно снижали проникновение тепла через окна. Исторические окна могут играть важную роль в эффективной эксплуатации здания, и их следует сохранить.

Новые архитектурные стили, начиная с международного стиля 1920-х годов, привели к увеличению доли остекления в общей оболочке здания.К 1950-м годам, с появлением стеклянных навесных стен, остекление составляло почти 100% наружных стен во многих зданиях. В то время как во многих ранних современных зданиях по-прежнему использовались действующие окна как способ обеспечения естественной вентиляции, более широкое использование механических систем отопления и кондиционирования в конечном итоге привело к уменьшению функции внешнего остекления до обеспечения только света, особенно в коммерческих, офисных и институциональных зданиях.

Рисунок 4. Типичная соляная камера Новой Англии с крутой наклонной крышей для сбрасывания снега и планом этажа, организованным вокруг центрального дымохода для сохранения тепла.

Стены

Толстые каменные стены, типичные для конца девятнадцатого и начала двадцатого веков, обладают неотъемлемыми тепловыми характеристиками, благодаря которым зданиям становится прохладнее летом и теплее зимой. Стены с большой массой обладают преимуществом высокой тепловой инерции, которая снижает скорость теплопередачи через стену.Например, стена с высокой тепловой инерцией, подвергшаяся солнечному излучению в течение часа, будет поглощать тепло на своей внешней поверхности, но медленно передавать его внутрь в течение шести часов. И наоборот, стена, имеющая эквивалентное тепловое сопротивление (значение R), но значительно меньшую тепловую инерцию, будет передавать тепло, возможно, всего за два часа. Тяжелые кирпичные стены также уменьшают потребность в летнем охлаждении. Высокая тепловая инерция является причиной того, что во многих старых общественных и коммерческих зданиях без кондиционеров все еще прохладно летом.Тепло полуденного солнца не проникает в здания до позднего полудня и вечера, когда в них меньше людей или когда температура снаружи падает. Тяжелые стены из кирпичной кладки также эффективны в смягчении внутренних температур зимой за счет сглаживания общих пиков притока и потери тепла, что приводит к более пологому и более терпимому дневному циклу. В областях, где требуется охлаждение в течение дня и отопление в ночное время, каменные стены могут помочь распределить избыточное количество тепла, полученное днем, чтобы покрыть часть необходимого отопления в вечерние и ночные часы.

Крыши

Конструкция и дизайн крыш в исторических зданиях, особенно в традиционных зданиях, сильно зависят от условий местного климата. Широкие свесы, которые иногда расширяются для создания подъездов, сводят к минимуму приток тепла от солнца в более теплом климате, в то время как крутые, наклонные крыши с минимальным свесом или без него преобладают в более холодном климате, что позволяет проливать снег и увеличивать полезное солнечное тепло через окна. Материалы и цвет также влияют на тепловые характеристики крыш.Металлические и светлые крыши, например, отражают солнечный свет и тем самым уменьшают приток тепла от солнечного излучения.

Рис. 5. Боковые веранды этого дома в Чарльстоне, Южная Каролина, затеняют большие окна и создают жилые пространства на открытом воздухе, в которых дует морской бриз.

Планировка этажей

Планы этажей многих исторических зданий, особенно традиционных, построенных на народном языке, также были разработаны с учетом местного климата.В холодном климате комнаты с низкими потолками были сгруппированы вокруг центральных дымоходов, чтобы разделять тепло, а небольшие окна с внутренними ставнями уменьшали сквозняки и потери тепла. В более теплом климате широкие центральные залы с высокими потолками, проходы и большие веранды обеспечивают максимальную циркуляцию воздуха.

Пейзаж

Ориентация на территорию была еще одним фактором, который особенно учитывался при расположении исторического здания на ее территории. В холодном климате здания были ориентированы против северных ветров, в то время как здания в теплом климате располагались с учетом преобладающих ветров.Вечнозеленые деревья, посаженные на северной стороне зданий, защищенные от зимних ветров; лиственные деревья, посаженные к югу, обеспечивали летнюю тень и максимум солнца зимой.

Рис. 6. Вентиляционная дверь используется для сброса давления в здании путем выпуска воздуха с такой скоростью, которая позволяет манометрам и трассирующему дыму определять количество и местоположение утечки воздуха. Фото: Роберт Кагнетта, Heritage Restoration, Inc.

Перед принятием каких-либо мер по улучшению тепловых характеристик исторического здания необходимо провести энергетический аудит, чтобы оценить текущее энергопотребление здания и выявить недостатки в оболочке здания или механических системах.В некоторых областях местная коммунальная компания может предложить бесплатный простой аудит, однако более глубокий аудит должен быть проведен профессиональным энергоаудитором. Цель аудита – установить базовый уровень данных о характеристиках здания, который будет служить ориентиром при оценке эффективности будущих улучшений энергопотребления. Важно нанять независимого аудитора, который не имеет финансовой заинтересованности в результатах, например продавца продукции.

Энергоаудитор сначала документирует текущие модели использования энергии в здании, чтобы установить историю использования энергии.Этот начальный шаг включает в себя получение истории выставления счетов от местной коммунальной компании за период в один или два года, а также документирование количества людей, проживающих в здании, того, как оно используется, и типа потребляемого топлива. Регистрируется местоположение любой существующей изоляции и рассчитывается приблизительная R-ценность различных компонентов оболочки здания, включая стены, потолки, полы, двери, окна и световые люки. Облицовка здания проверяется на предмет проникновения и потери воздуха.Также регистрируются тип и возраст механических систем и основных устройств.

Такие инструменты, как проверка двери с вентилятором или инфракрасная термография, полезны для выявления конкретных областей проникновения, отсутствия изоляции и тепловых мостов. Механический сброс давления вместе с инфракрасной термографией чрезвычайно полезен для определения мест утечки воздуха и потери тепла с последующим использованием трассирующего дыма для изоляции определенных утечек воздуха. Эти тесты часто сложно выполнять на зданиях, и их должны проводить опытные профессионалы, чтобы избежать вводящих в заблуждение или неточных результатов.Существуют профессиональные стандарты аудита, из которых наиболее широко используются стандарты Building Performance Institute (BPI).

Рис. 7. На левом тепловом изображении показаны стены этого здания до утепления. После того, как была добавлена ​​изоляция, более холодные и, следовательно, более темные внешние стены свидетельствуют о том, насколько уменьшились потери тепла. Фотографии: EYP Architecture & Engineering.

Затем энергоаудитор составляет подробный отчет, в котором документируются результаты аудита и включаются конкретные рекомендации по обновлениям, таким как воздушное уплотнение, добавление изоляции, общий ремонт, освещение, а также улучшения или замена механических систем или основных устройств.Для каждого усовершенствования приводится смета, включая стоимость внедрения, потенциальную экономию эксплуатационных расходов и, что важно, ожидаемый период окупаемости. Вооружившись этой информацией, владельцы исторических зданий могут начать принимать обоснованные решения о том, как улучшить характеристики своих зданий. Обычно аудитор находит несколько мест, где есть большая утечка воздуха; большие «дыры», которые уникальны для конкретного здания и требуют оборудования для их поиска. Эти аномалии часто невидимы для людей, которые регулярно используют здание.Важно повторно проверить работоспособность здания после выполнения любых обновлений, предпринятых в результате энергоаудита, чтобы убедиться, что обновления выполняются, как ожидалось.

Рис. 8. Куда улетает воздух из дома (в процентах) – Изображение основано на данных Energy Savers, Министерство энергетики США. Иллюстрация: ООО «Бланк Спейс».

Приоритет обновления энергии

При проведении модернизации энергопотребления следует сосредоточить усилия на улучшениях, которые обеспечат максимальную окупаемость затраченных денег и наименьший компромисс с историческим характером здания.Некоторые усовершенствования, рекомендованные в ходе энергоаудита, не могут быть осуществлены в историческом здании без повреждения исторической ткани или изменения внешнего вида важных элементов. Удаление исторического сайдинга и замена его новым сайдингом для изоляции полости стены каркасного здания или замена поддающихся ремонту исторических окон являются примерами обработки, которую не следует предпринимать в отношении исторических зданий.

Распространенное заблуждение состоит в том, что одна только замена окон приведет к значительной экономии энергии.Этот аргумент, часто используемый для продажи окон на замену, просто не соответствует действительности. Министерство энергетики США (DOE) задокументировало, что потери воздуха из-за окон в большинстве зданий составляют лишь около 10% от общей потери воздуха. Исследования показали, что замена окон не окупается за счет экономии энергии в разумные сроки. Более того, есть способы улучшить эксплуатационные качества исторических окон, не требующие их замены. Кроме того, исторические окна обычно можно отремонтировать, и поэтому они являются экологически безопасными, в то время как большинство новых окон не подлежат ремонту или даже переработке и могут оказаться на свалках.

При рассмотрении модернизации энергопотребления крайне важно получить четкое представление о том, сколько будет стоить улучшение на начальном этапе и сколько времени потребуется, чтобы окупить затраты за счет экономии энергии. Следовательно, необходимо учитывать стоимость жизненного цикла усовершенствования, а также его влияние на историческую структуру. Уменьшение инфильтрации вокруг существующих окон и дверей, герметизация проемов в оболочке здания и добавление изоляции – особенно на чердаке, где она мало влияет на историческую ткань – может привести к значительным улучшениям при относительно небольших затратах.Обновление механических систем или изменение способа их эксплуатации также может быть экономически эффективным вмешательством. Например, установка более эффективной механической системы может окупиться за десять лет.

Снижение потребности в энергии для обогрева и охлаждения можно осуществить в два этапа. Во-первых, внесите эксплуатационные изменения и обновления в механические системы и основные устройства – меры, которые не требуют внесения изменений или добавления новых материалов, – чтобы обеспечить максимально эффективное функционирование здания.После того, как все эти меры будут реализованы, могут быть рассмотрены корректирующие работы или обработки, такие как утепление, которые требуют других изменений в здании.

Рисунок 9. Энергоаудитор проверяет эффективность котла.

Установление реалистичных целей

Данные о потреблении энергии, собранные U.S. Energy Information Administration (см. Диаграмму) показывает, что жилые дома, построенные до 1950 года (самый большой процент исторического фонда зданий), примерно на 30-40 процентов менее энергоэффективны, чем здания, построенные после 2000 года. процентное повышение энергоэффективности исторического здания может быть реальной целью. Повышение энергоэффективности на 40 процентов, конечно, было бы более достижимой целью для зданий, которые подверглись минимальной модернизации с момента их первоначального строительства, т.е.е., дополнительная изоляция, уплотнение внешней оболочки или более эффективное механическое оборудование. С другой стороны, достижение энергетических целей «чистого нуля», как это делается в настоящее время с некоторыми новыми постройками, может быть гораздо более сложной задачей, которую можно решить при исторической модернизации. Попытка достичь такой цели с помощью исторического здания, скорее всего, приведет к значительным изменениям и потере исторических материалов. [Данные по коммерческим зданиям подтверждают, что здания в 2003 году потребляли примерно такую ​​же энергию, что и до 1920 года, после достижения пика в 1980-х годах.]

Операционные изменения

Один из самых значительных факторов, влияющих на потребление энергии, – это поведение пользователя. После того, как энергоаудит установил базовый уровень для текущего использования энергии в здании, необходимо определить эксплуатационные изменения, чтобы контролировать, как и когда используется здание, чтобы свести к минимуму использование энергопотребляющего оборудования. Эти изменения могут варьироваться от простых мер, таких как регулярная очистка и техническое обслуживание механического оборудования, до установки сложных элементов управления, которые циклически включают и выключают оборудование через определенные интервалы для достижения максимальной производительности.Следующие изменения рекомендуются для снижения затрат на отопление и охлаждение.

• Установить программируемые термостаты.
• Закройте неиспользуемые помещения и отрегулируйте температуру в них.
• Не кондиционируйте помещения, которые не нужно кондиционировать, тем самым уменьшая тепловую оболочку.
• Используйте утепленные шторы и занавески, чтобы контролировать приток и отвод тепла через окна.
• Используйте открываемые окна, ставни, навесы и вентиляционные отверстия, как изначально предполагалось, для контроля температуры и вентиляции.
• Воспользуйтесь естественным освещением.
• Установить компактные люминесцентные (КЛЛ) и светодиодные (LED) лампы.
• Установите датчики движения и таймеры для освещения и местной вентиляции, например, вытяжные вентиляторы в ванной.
• Уменьшайте «фантомные» электрические нагрузки, отключая оборудование, когда оно не используется.
• Регулярно очищайте и обслуживайте механическое оборудование.

Эти меры должны быть предприняты в первую очередь для экономии энергии в любом существующем здании и особенно подходят для исторических зданий, поскольку они не требуют изменения исторических материалов.

Модернизация оборудования и техники

Помимо максимального повышения энергоэффективности существующих систем здания, существенной экономии можно добиться за счет модернизации оборудования и приборов. Тем не менее, следует сопоставить операционную экономию с первоначальной стоимостью нового оборудования, особенно если срок службы существующего оборудования еще не истек.

В Интернете доступны калькуляторы, учитывающие эффективность как существующего, так и нового оборудования, которые помогают определить окупаемость.Заблаговременное планирование даст время, чтобы найти наиболее эффективный блок, а также изучить доступность каких-либо государственных и федеральных энергетических кредитов. Поскольку цены на энергию продолжают расти, а технологии развиваются, такие варианты, как установка солнечного водонагревателя, геотермального грунтового источника или тепловых насосов источника воды, становятся более экономически целесообразными. Рекомендации по модернизации оборудования и приспособлений включают:

• Модернизировать систему отопления. Важно установить новые печи, которые используют наружный воздух для горения, чтобы уменьшить количество воздуха, попадающего в здание из-за неконтролируемой инфильтрации.[Все печи и котлы теперь измеряются их годовой эффективностью использования топлива или AFUE.] Отопительное оборудование теперь более эффективно, и газовые печи, которые раньше имели рейтинг 60% (AFUE), теперь могут работать с КПД от 90 до 97%. .
• Модернизировать систему кондиционирования.
• Заменить водонагреватель. Высокоэффективные водонагреватели потребляют гораздо меньше энергии, чем более ранние модели, а высокоэффективные водонагреватели без резервуара нагревают воду по запросу и предлагают еще большую экономию.Тепло воды в точке использования также может снизить затраты и потребление воды за счет сокращения времени, необходимого для забора горячей воды.
• Апгрейд техники. Приборы Energy Star, особенно холодильники, стиральные и посудомоечные машины, могут снизить потребление электроэнергии и дополнительную нагрузку на отопление помещений.

Обновление компонентов здания

Помимо операционных и механических обновлений, можно обновить многие компоненты здания таким образом, чтобы не подвергнуть опасности исторический характер здания и сделать это по разумной цене.Цель этих обновлений – улучшить тепловые характеристики здания, что приведет к еще большей экономии энергии. Меры по модернизации исторических зданий должны быть ограничены теми, которые позволяют достичь по крайней мере разумной экономии энергии при разумных затратах, с наименьшим влиянием на характер здания.

Следующий список включает наиболее распространенные меры, предлагаемые для улучшения тепловых характеристик существующего здания; некоторые меры настоятельно рекомендуются для исторических зданий, но другие менее полезны и могут даже нанести вред историческому зданию.

Рис. 10. Картина движения воздуха, называемая «эффектом суммирования». Иллюстрация: ООО «Бланк Спейс».

Требуется минимальная переделка

• Уменьшите утечку воздуха.
• Добавить изоляцию чердака.
• Установить штормовые окна.
• Изолируйте подвалы и подвал.
• Уплотнить и изолировать воздуховоды и трубы.
• Дверцы с уплотнителями и штормовые двери.
• При необходимости добавить навесы и затеняющие устройства.

Требуется дополнительная переделка

• Добавить внутренние тамбурные.
• Заменить стеклоподъемники.
• Добавить теплоизоляцию к деревянным каркасным стенам.
• Добавить теплоизоляцию к кладке стен.
• Установить прохладные крыши и зеленые крыши.

Способы обработки, перечисленные первыми, имеют меньший потенциал негативного воздействия на историческую ткань здания. Они, как правило, менее навязчивы, часто обратимы и предлагают самый высокий потенциал экономии энергии.Однако выполнение любых обработок из второй группы может вызвать технические проблемы и повредить исторические строительные материалы и архитектурные особенности. Затраты на их установку могут также перевесить ожидаемую экономию энергии и должны оцениваться в каждом конкретном случае с консультациями профессионалов, имеющих опыт сохранения исторических памятников и повышения эксплуатационных характеристик зданий.

Требуется минимальная переделка

Уменьшите утечку воздуха. Уменьшение утечки воздуха (инфильтрации и эксфильтрации) должно быть первым приоритетом плана модернизации для консервации.Утечка воздуха в здание может составлять от 5 до 40 процентов затрат на кондиционирование помещения, что может быть одним из самых больших эксплуатационных расходов для зданий. ¹ Кроме того, нежелательная утечка воздуха в здание и из него может привести к проблемам с комфортом пассажиров из-за сквозняков. Проникновение воздуха может быть особенно проблематичным в исторических зданиях, поскольку оно тесно связано с повышенным перемещением влаги в системы зданий.

Рисунок 11. Проникновение и эксфильтрация воздуха.Иллюстрация: ООО «Бланк Спейс».

Поток воздуха в здания и из них управляется тремя основными силами: давлением ветра, механическим давлением и эффектом трубы. Холодный наружный воздух, который проникает в здание через большие отверстия, а также через незакрепленные окна, двери и трещины во внешней оболочке здания, заставляет систему отопления работать сильнее и потреблять больше энергии. В многоэтажном здании холодный воздух, который поступает в здание на нижних уровнях, включая подвал или подползти, поднимается вверх через здание и выходит из дырявых окон, щелей вокруг окон и чердака в результате перепада температуры и давления.Такой характер движения воздуха называется «эффектом суммирования». Не только теряется ценный кондиционированный воздух, но и вредная влага может попадать в полости стен и чердачные помещения. Чтобы остановить эффект стека, верхняя и нижняя часть внешних стен, межэтажных переходов и любые существующие выемки или шахты должны быть герметизированы или защищены от сквозняков. Использование герметиков из аэрозольной пены в трещинах подвала и чердака является особенно полезным методом для уменьшения проникновения воздуха.

Добавление уплотнителя к дверям и окнам, герметизация открытых трещин и стыков в основании стен и вокруг окон и дверей, герметизация утопленных осветительных приборов сверху и герметизация пересечения стен и чердака существенно снизят утечку воздуха.При использовании внешнего герметика для герметизации пересечения сайдинга и дверей или окон, не уплотняйте нижнюю сторону обшивки или под окнами, чтобы позволить жидкой воде выйти. Когда инфильтрация и, следовательно, эксфильтрация уменьшаются, может потребоваться механическая вентиляция для удовлетворения потребностей людей в свежем воздухе.

Добавьте изоляцию чердака или крыши. Потери и усиление тепла, вызванные увеличением разницы температур внутри / снаружи, в основном из-за эффекта дымовой трубы и солнечного излучения, наиболее высоки в верхней части здания.Поэтому снижение теплопередачи через крышу или чердак должно быть одним из главных приоритетов в снижении энергопотребления. Добавление теплоизоляции в незанятые, незавершенные чердаки не только очень эффективно с точки зрения экономии энергии, но также, как правило, проста в установке и вызывает минимальный ущерб историческим материалам. Министерство энергетики США (DOE) предоставляет диаграмму рекомендованного R-значения, основанную на климатических зонах, чтобы помочь определить оптимальное количество изоляции, которая должна быть установлена ​​в конкретном проекте.В местных нормах и правилах могут также содержаться определенные требования к изоляции. Не следует упускать из виду изоляционные люки или дверцы доступа. Несмотря на то, что они могут быть небольшими, чердачные двери могут нести значительную потерю тепла, и их следует рассматривать как часть любого проекта изоляции чердака.

Рис. 12. Карта климатической зоны Министерства энергетики США Рекомендуемые улучшения в области энергетики широко варьируются в зависимости от климата. Информация, содержащаяся в этом документе, основана в первую очередь на имеющихся данных по северо-восточному и среднеатлантическому регионам.

На чердаках без отделки и без обогрева изоляционный материал обычно помещается между балками перекрытий с использованием вдува, войлока или жесткого пенопласта. При использовании войлока из стекловолокна, покрытого замедлителем парообразования, этот замедлитель парообразования должен быть направлен вниз в сторону обогреваемого помещения. Однако на чердаках использование замедлителя парообразования не обязательно. Если дополнительная изоляция из войлока добавляется поверх существующей изоляции, которая находится около или выше верхней части балок, новые необлицованные войлоки должны быть размещены перпендикулярно старым, чтобы покрыть верх балок и уменьшить тепловые мосты через элементы каркаса.На крышах с низким скатом или там, где установка утеплителя из войлока затруднена, более полное покрытие чердачного этажа может быть достигнуто за счет использования утеплителя с выдуванием. Незаконченные чердаки необходимо хорошо проветривать, чтобы отводить излишки тепла.

Излучающие барьеры могут использоваться на чердаках для уменьшения теплового излучения в воздушном пространстве между крышей и чердаком, чтобы уменьшить приток тепла летом. Они наиболее полезны для снижения охлаждающей нагрузки в жарком климате и состоят из листа или покрытия с высокой отражающей способностью, обычно алюминия, нанесенного на одну или обе стороны гибкого материала.Они эффективны только тогда, когда поверхность фольги обращена к воздушному пространству и пока поверхность остается блестящей, то есть без грязи, пыли, конденсата и окисления. Излучающие барьеры не следует устанавливать непосредственно над изоляцией на чердачном этаже, поскольку они могут действовать как замедлители парообразования и задерживать влагу в изоляции, если они не перфорированы. Их размещение должно вентилироваться с двух сторон.

Изоляция нижней стороны крыши, а не чердачного этажа увеличивает объем тепловой оболочки здания, что делает эту обработку менее энергоэффективной.Однако, когда механическое оборудование и / или воздуховоды размещаются на чердаке, настоятельно рекомендуется разместить изоляцию под крышей и обращаться с чердаком как с кондиционированным помещением. Такая обработка позволяет оборудованию работать более эффективно и может предотвратить проблемы, связанные с влажностью, вызванные конденсацией на механическом оборудовании.

Рис. 13. Пример установки лучистого барьера.

Рис. 14. Пример установки изоляции из жесткого пенопласта, сужающейся по краям, чтобы избежать изменения внешнего вида крыши.

При размещении утеплителя под крышей необходимо заделать все форточки на чердаке и пересечение стен и стропил. Жесткая изоляция из пенопласта или войлока, помещенная между стропилами крыши, является распространенным методом изоляции нижней стороны крыши. Распылительная пена с открытыми ячейками (0,5 фунта / куб. Фут) может иногда применяться под настилом крыши только в том случае, если в обшивке нет зазоров, которые могут позволить пене расширяться под сланцами или черепицей, предотвращая повторное использование кровельного материала.Кроме того, протечки в крыше могут остаться незамеченными до тех пор, пока не произойдет серьезное повреждение. Также необходимо учитывать необратимость этой процедуры, поскольку пена проникает в поры древесины. Возможно, будет более целесообразным установить дышащий слой материала, который позволит удалить его в будущем, не оставляя следов.

Когда из-за износа требуется полная замена крыши, установка жесткого пенопласта поверх настила крыши перед укладкой нового кровельного материала может быть простой и эффективной, особенно на низких или плоских крышах.Однако дополнительная толщина крыши, вызванная установкой жесткого пенопласта, может изменить внешний вид выступающих карнизов, слуховых окон и других элементов. Если это приложение может значительно изменить внешний вид этих функций, рассмотрите другие методы.

Установить штормовые окна. Можно рекомендовать добавление металлических или деревянных наружных или внутренних штормовых окон для увеличения тепловых характеристик окон, которые не могут быть устранены при герметизации и уплотнении.Одинарное штормовое окно может только увеличить тепловое сопротивление одинарного окна до R2, однако это вдвое лучше, чем одинарное окно. Это внесет заметный вклад в уровень комфорта жильцов здания с дополнительным преимуществом защиты исторического окна от атмосферных воздействий. Использование прозрачного, не тонированного стекла с низким энергопотреблением в штормовом окне может еще больше повысить тепловые характеристики оконного блока без потери исторической ткани. Исследования показали, что характеристики традиционного деревянного окна с добавлением штормового окна могут приблизиться к характеристикам заменяемого окна с двойным остеклением. ² Некоторые штормовые окна доступны с теплоизоляционным стеклом с низким энергопотреблением, обеспечивающим еще более высокие тепловые характеристики без потери исторического окна. Кроме того, штормовое окно позволяет избежать проблемы непоправимого нарушения герметичности стеклопакетов (IGU), используемых в современных заменяемых окнах. Хотя срок службы стеклопакета зависит как от качества уплотнения, так и от других факторов, ожидать более 25 лет неразумно. Как только уплотнение выходит из строя, саму створку обычно необходимо полностью заменить.

Обеспечивая дополнительное изолирующее воздушное пространство и добавляя барьер для проникновения, штормовые окна повышают комфорт и снижают вероятность образования конденсата на стекле. Чтобы штормовые окна были эффективными и совместимыми, они должны плотно прилегать; включить уплотнительную прокладку вокруг стекла; совместить с направляющей главной створки; соответствовать цвету створки; и быть заделанными вокруг рамы, чтобы уменьшить проникновение, не создавая никаких просачивающихся отверстий.

Будь то штормовое окно или само историческое окно, внутреннее окно должно быть более плотным из двух, чтобы избежать конденсации между окнами, которая может возникнуть в холодном климате, требующем отопления помещений.Конденсат вызывает особую озабоченность, если он скапливается на историческом окне, что может легко произойти с незакрепленным штормовым окном. Хотя внутренние штормовые окна могут быть такими же термически эффективными, как и внешние штормовые окна, необходимо использовать соответствующие прокладки, чтобы на внутренней стороне исторического окна не образовывалась конденсация, вызывающая повреждения. Открытие или снятие межкомнатных штормовых окон в ненагреваемые месяцы также помогает избежать негативных последствий накопления влаги.

Рисунок 15. Оригинальные стальные окна были сохранены и приведены в действие во время восстановления этого исторического мельничного комплекса. Для повышения энергоэффективности внутри были добавлены изолированные раздвижные окна.

Для больших стальных промышленных окон добавление внутренних изолированных раздвижных стеклянных окон, которые выравниваются с основными вертикальными стойками, оказалось успешным решением, позволяющим главному окну оставаться в рабочем состоянии.

Изолируйте подвалы и подвалы. Первый шаг в решении проблемы изоляции подвалов и подвальных помещений – решить, должны ли они быть частью кондиционируемого пространства и, следовательно, в пределах тепловой оболочки здания. Если эти участки находятся за пределами тепловой оболочки здания и рассматриваются как участки без кондиционирования, обычно рекомендуется изоляция между балками пола на нижней стороне чернового пола. В качестве альтернативы также может использоваться изоляция из жесткого пенопласта, установленная на нижней части балок пола в подвале или на стороне подполья.Все зазоры между некондиционируемыми и кондиционируемыми частями здания, включая ленточные балки, должны быть герметизированы для предотвращения проникновения воздуха в верхние уровни здания.

Если пространство для обхода содержит механическое оборудование или если в течение летних месяцев в пространство для обхода через вентиляционные отверстия попадает высокий уровень влажного воздуха, рекомендуется включить пространство для обхода в тепловую границу здания. Как и на чердаках, водяной пар может конденсироваться на воздуховодах и другом оборудовании, расположенном в некондиционных подвалах и подпольях.В прошлом строительные нормы и правила обычно требовали, чтобы пространства для ползания рассматривались как некондиционированные и вентилировались. Однако не во всех случаях это оказалось лучшей практикой. Вентиляция через вентиляционные отверстия не сохраняет сухость во время влажного лета. Все вентиляционные отверстия должны быть закрыты, а дверцы доступа – герметичными. Жесткая изоляция из пенопласта, установленная на внутренней стороне стены, рекомендуется для стен подвала и фундамента подвала только после того, как будут решены все проблемы с дренажем.Особое внимание следует уделить тому, чтобы все стыки между изоляционными плитами были герметичны.

Настоятельно рекомендуется установить влагозащитный барьер на незащищенной грязи в подвесном пространстве, чтобы предотвратить попадание грунтовой влаги в ограждающую конструкцию здания. По возможности следует рассмотреть возможность заливки бетонной плиты поверх гидроизоляции в подпольях или подвалах с незащищенными грунтовыми полами.

Герметизируйте и изолируйте воздуховоды и трубы. На удивление огромное количество энергии тратится впустую, когда нагретый или охлажденный воздух выходит из приточных каналов или когда горячий воздух чердака попадает в обратные каналы системы кондиционирования.На основании данных, собранных в ходе энергоаудита, до 35 процентов кондиционированного воздуха в средней центральной системе кондиционирования воздуха может выходить из воздуховодов. ³ Необходимо соблюдать осторожность, чтобы полностью герметизировать все соединения в системе воздуховодов и должным образом изолировать воздуховоды, особенно в некондиционных помещениях. Эта потеря энергии – еще одна причина относиться к чердакам, подвалам и подпольям как к кондиционированным помещениям. Воздуховоды, расположенные в безусловных помещениях, должны быть утеплены с учетом рекомендаций для соответствующей климатической зоны.Трубы горячей воды и водонагреватели должны быть изолированы в некондиционных помещениях для сохранения тепла, а все водопроводные трубы должны быть изолированы, чтобы предотвратить замерзание в холодном климате.

Двери с уплотнителями и штормовые двери. Исторические деревянные двери часто являются важной особенностью, и их всегда следует сохранять, а не заменять. В то время как у изолированной сменной двери может быть более высокое значение R, двери представляют собой небольшую площадь от общей оболочки здания, и разница в экономии энергии после замены будет незначительной.Однако двери и рамы должны проходить надлежащий уход, включая регулярную покраску, а также добавление или обновление уплотнительных прокладок. Двери Storm могут улучшить тепловые характеристики исторических ворот в холодном климате и могут быть особенно рекомендованы для дверей с остеклением. Дизайн штормовой двери должен соответствовать характеру исторической двери. Полностью застекленная штормовая дверь с рамой, соответствующей цвету исторической двери, часто является подходящим выбором, поскольку она позволяет исторической двери оставаться видимой.Штормовые двери рекомендуются в первую очередь для жилых домов. Они не подходят для коммерческих или промышленных зданий. В этих зданиях никогда не было штормовых дверей, потому что двери часто открывались или оставались открытыми в течение длительного времени. Также может оказаться нецелесообразным установка штормовой двери на очень важную входную дверь. В некоторых случаях установка штормовой двери может привести к значительному притоку тепла при определенных условиях воздействия или в жарком климате, что может ухудшить материал или отделку исторической двери.

Добавьте навесы и затеняющие устройства. Навесы и другие затеняющие устройства могут значительно снизить проникновение тепла через окна и витрины. Сохранение существующих навесов или их замена, если они были сняты ранее, – это относительно простой способ повысить энергоэффективность здания. Навесы следует устанавливать только в том случае, если они совместимы с типом и характером здания. В типах зданий, в которых исторически не было навесов, следует рассматривать внутренние шторы, жалюзи или ставни.

Доступен широкий спектр оттенков, жалюзи и ставней для использования во всех типах зданий, чтобы контролировать приток или потерю тепла через окна, а также уровни освещения. При правильной установке жалюзи являются простым и экономичным средством экономии энергии. Некоторые затененные ткани блокируют только часть входящего света, позволяя использовать естественный свет, в то время как другие блокируют весь или большую часть света. Светлая или отражающая сторона шторы должна быть обращена к окну, чтобы уменьшить приток тепла.Стеганые рулонные шторы имеют несколько слоев волоконного ватина и герметизированные края, и эти шторы действуют как изоляция и воздушный барьер. Они контролируют инфильтрацию воздуха более эффективно, чем другие средства для обработки мягких окон. Плиссированные или ячеистые шторы создают мертвые воздушные пространства внутри ячеек для повышения изоляционных свойств. Эти оттенки, однако, не контролируют проникновение воздуха в ощутимой степени.

Выдвижные навесы и внутренние шторы следует держать опущенными летом, чтобы предотвратить нежелательное поступление тепла, но поднимать зимой, чтобы получить выгоду от тепла.Шторы в салоне, особенно те, которые обладают некоторой изоляционной способностью, следует опускать на ночь в зимние месяцы.

Световые полки – это архитектурные устройства, предназначенные для максимального использования дневного света, проникающего через окна, путем его более глубокого отражения в здании. Эти горизонтальные элементы обычно устанавливаются в интерьере над уровнем головы в зданиях с высокими потолками. Хотя они могут обеспечить экономию энергии, они несовместимы с большинством исторических зданий. В целом, световые полки, скорее всего, будут уместны в некоторых промышленных зданиях или зданиях в стиле модерн, или там, где историческая целостность внутренних пространств была утрачена, и их можно установить так, чтобы их не было видно снаружи.

Требуется дополнительная переделка

Рисунок 16. Исторические вестибюли сохраняют кондиционированный воздух в жилых помещениях.

Добавить внутренние вестибюли. Вестибюли, которые создают вторичное воздушное пространство или «воздушный шлюз», эффективно уменьшают проникновение воздуха, когда внешняя дверь открыта. Внешние и внутренние вестибюли являются общими архитектурными особенностями многих исторических зданий и должны быть сохранены там, где они существуют. Добавление внутреннего вестибюля также может быть уместным в некоторых исторических зданиях.Например, новые застекленные внутренние вестибюли могут быть совместимыми изменениями с историческими коммерческими и промышленными зданиями. Новые внешние вестибюли обычно приводят к слишком сильному изменению характера основных входов, но могут быть приемлемы в очень ограниченных случаях, например, у задних входов. Даже в таких случаях новые вестибюли должны соответствовать архитектурному характеру исторического здания.

Заменить стеклоподъемники. Окна определяют характер большинства исторических зданий.Как обсуждалось ранее, замена исторического окна на современное изолированное окно обычно не является рентабельным выбором. Исторические деревянные окна имеют гораздо более длительный срок службы, чем заменяемые изолированные окна, которые нелегко отремонтировать. Таким образом, рациональный выбор – отремонтировать исторические окна и улучшить их тепловые характеристики. Однако, если исторические окна вышли из строя и не подлежат ремонту, если ремонт нецелесообразен из-за плохой конструкции или плохих характеристик материала, или если ремонт экономически нецелесообразен, тогда могут быть установлены запасные окна, соответствующие историческим окнам по размеру, дизайну, количеству окон профиль мунтина, цвет, отражающие качества стекла и такое же отношение к оконному проему.

Перед полной заменой окон также следует рассмотреть другие варианты. Если только створка сильно изношена и рама подлежит ремонту, то может потребоваться замена только створки. Если ограниченный срок службы стеклопакета не вызывает беспокойства, в новой створке можно разместить двойное остекление.

Если створки прочные, но желательны улучшенные тепловые характеристики без использования штормового окна, некоторые окна можно дооснастить изолированным стеклом.Если существующая створка имеет достаточную толщину, ее можно направить для установки изолированного прозрачного низкоэмиссионного стекла без значительных потерь исторического материала или исторического характера. Когда изоляционное стекло добавляется в новую или модернизированную створку, любые веса должны быть изменены, чтобы приспособиться к значительному дополнительному весу.

Изоляция стен

Добавление теплоизоляции стен должно рассматриваться как часть общей цели по повышению термической эффективности здания и рассматриваться только после установки изоляции чердака и подвала.Можно ли достичь этой цели без использования утеплителя стен? Можно ли добавить изоляцию, не вызывая значительных потерь исторических материалов или ускоренного разрушения конструкции стены? Будет ли это рентабельно? Это основные вопросы, на которые необходимо ответить до принятия решения об утеплении стен, и они могут потребовать профессиональной оценки.

Рисунок 17. Иллюстрация изоляции из торгового каталога 1889 года «Использование минеральной ваты в архитектуре, автомобилестроении и паромеханике».Центр коллекции Canadien d’Architecture / Канадский центр архитектуры, Монреаль, Канада.

Добавьте теплоизоляцию к деревянным каркасным стенам. Древесина особенно подвержена повреждениям из-за высокого уровня влажности; поэтому важно решить существующие проблемы с влажностью до добавления изоляции. Неизолированные исторические деревянные здания имеют более высокий уровень инфильтрации воздуха, чем современные здания; Хотя это снижает термическую эффективность старых зданий, это помогает рассеивать нежелательную влагу и, таким образом, сохраняет строительные конструкции сухими.Климат, геометрия здания, состояние строительных материалов, детали конструкции и многие другие факторы затрудняют оценку влияния добавления изоляции на уменьшение воздушного потока и, следовательно, скорости высыхания в конкретном здании. По этой причине трудно спрогнозировать влияние добавления теплоизоляции на стены с деревянным каркасом.

Изоляция , установленная в полость стены : Когда обшивка является частью конструкции стены и после решения любых проблем, связанных с влажностью, можно рассмотреть вопрос о добавлении изоляции во внутреннюю полость стены с деревянным каркасом.Добавление изоляции в стену, где нет обшивки между сайдингом и стойками, является более проблематичным, поскольку влага, попадающая в полость стены через трещины и стыки из-за ветрового дождя или капиллярного воздействия, будет смачивать изоляцию при контакте с задней частью сайдинг.

Установка вдувной изоляции , плотно упакованной целлюлозы или стекловолокна, в полость стены вызывает наименьший ущерб историческим материалам и отделке, когда есть доступ к стенам полости, и поэтому это распространенный метод изоляции дерева -каркасные стены в существующих постройках.В большинстве случаев для вдувания изоляционного материала в полость стены требуется доступ через внешнюю или внутреннюю поверхность стены. При наличии исторической штукатурки, деревянных панелей или других исторических декоративных элементов интерьера рекомендуется получить доступ к полости снаружи, удалив отдельные сайдинговые панели в верхней части каждой полости. Таким образом, доски могут быть переустановлены без неприглядных отверстий снаружи. Если штукатурка испортилась и потребует ремонта, то доступ в полость стены возможен изнутри через отверстия, просверленные в недекоративной штукатурке.

Из доступных материалов чаще всего используется плотно упакованное целлюлозное волокно. Его R-значение, способность поглощать и рассеивать влагу, препятствие для воздушного потока, относительно простая установка и низкая стоимость делают его популярным выбором. Целлюлозная изоляция от большинства производителей доступна как минимум двух классов, которые характеризуются типом антипирена, добавляемого в изоляцию. Антипирены обычно: (1) смесь сульфата аммония и борной кислоты или (2) только борная кислота (называемая «только борат»).Рекомендуемый тип целлюлозной изоляции для исторических зданий – это изоляция «только борат», поскольку целлюлоза, обработанная сульфатами, вступает в реакцию с влагой воздуха и образует серную кислоту, которая разъедает многие металлы.

Оптимальные условия для установки изоляции внутри полости стены возникают в зданиях, в которых были утеряны внешние материалы или внутренняя отделка, или где материалы вышли из строя и не подлежат ремонту и необходима полная замена. Однако массовое удаление исторических материалов с внешней или внутренней стороны исторической стены для облегчения изоляции не рекомендуется.Даже когда внешние материалы, такие как деревянный сайдинг, потенциально могут быть переустановлены, этот метод, независимо от того, насколько тщательно он выполняется, обычно приводит к повреждению или потере исторических материалов.

Рис. 18. Плотная целлюлозная изоляция вдыхается через отверстия, просверленные в оболочке. После завершения операции черепица будет переустановлена. Фото: Эдвард Минч.

Если полость стены открыта, доступна возможность правильно установить ватный утеплитель .Плотное прилегание изоляции к прилегающим элементам здания имеет решающее значение для характеристик изоляции. Утеплитель необходимо обрезать точно по длине полости. Слишком короткий войлок создает воздушные пространства над и под войлоком, обеспечивая конвекцию. Слишком длинный ватин скомкается, образуя воздушные карманы. Воздушные карманы и конвекционные токи значительно снижают тепловые характеристики изоляции. Каждая полость стены должна быть полностью заполнена. Рекомендуется использовать гладкую фрикционную ватную изоляцию, взбитую до заполнения всей полости стены.Следует избегать любых воздушных зазоров между изоляцией и каркасом или другими компонентами сборки. Батареи следует разделять вокруг проводки, труб, каналов и других элементов в стене, а не толкать или сжимать вокруг препятствий.

При добавлении изоляции к боковым стенам, зона ленточных балок между этажами в многоэтажных зданиях с платформенным каркасом должна быть включена в модернизацию изоляции боковых стен. R-значение изоляции, установленной в зоне ленточных балок, должно быть как минимум равным R-значению изоляции в соседних полостях стены.В зданиях с баллонным каркасом полость стены непрерывна между этажами, за исключением тех мест, где установлены противопожарные заграждения.

Использование распыляемой пены или вспененной изоляции , по-видимому, имеет большой потенциал для применения в исторических зданиях с деревянным каркасом из-за их способности проникать в полости стен и вокруг неровных препятствий. Их высокое значение R и функция воздушного барьера делают их заманчивым выбором. Однако их использование создает несколько проблем.Впрыскиваемый материал плотно связывается с историческими материалами, что затрудняет его удаление, особенно если он заключен в существующую стену. Давление, вызванное скоростью расширения этих пен в стене, также может повредить исторический материал, в том числе сломать гипсовые шпонки или растрескивать существующие штукатурные покрытия.

Рисунок 19. Ленточная балка . Обрамление платформы.

Изоляция, устанавливаемая с обеих сторон стены : Войлок, жесткий пенопласт и изоляция из аэрозольной пены обычно добавляются к внутренней стороне стен в существующих зданиях путем обшивки стен для обеспечения дополнительной толщины.Однако это часто требует разрушения или изменения важных архитектурных элементов, таких как карнизы, плинтуса и оконной отделки, а также удаления или покрытия штукатурки или другой исторической отделки стен. Уложенная таким образом изоляция рекомендуется только в зданиях, в которых внутреннее пространство и элементы не имеют архитектурных отличий или утратили свою значимость из-за предыдущих изменений.

Рис. 20. Стены были неправильно отделаны мехом вокруг исторической оконной рамы, создавая вид, которого раньше никогда не было в интерьере.

Добавление изоляции из жесткого пенопласта на внешнюю поверхность деревянных каркасных зданий, хотя и является обычной практикой в ​​новом строительстве, никогда не является подходящей обработкой для исторических зданий. Наружная установка пенопласта требует удаления существующего сайдинга и отделки для установки одного или нескольких слоев панелей из полиизоцианурата или пенополистирола. В зависимости от количества утеплителя, добавляемого для конкретного климата, толщина стены может быть значительно увеличена путем перемещения сайдинга на 4 дюйма от обшивки.Даже если бы исторический сайдинг и отделку можно было бы удалить и снова установить без значительного ущерба, историческое отношение окон к стенам, стен к карнизу и карниза к крыше будет изменено, что поставит под угрозу архитектурную целостность и внешний вид исторического здания.

Стены из массивной каменной кладки : Как и в случае каркасных зданий, следует избегать установки изоляции на внутренних стенах исторической каменной конструкции, если это потребует покрытия или удаления важных архитектурных элементов и отделки, или когда дополнительная толщина может значительно изменить исторический характер здания. интерьер.Добавление теплоизоляции к сплошным стенам из кирпичной кладки в холодном климате приводит к снижению скорости высыхания, увеличению частоты циклов замораживания-оттаивания и увеличению периодов повышения и понижения температуры кладки. Эти изменения могут иметь прямое влияние на долговечность материалов.

Рисунок 21. На внутренней стороне кирпичной стены видны повреждения, возникшие в результате установки пароизоляции (фольга) и теплоизоляции. Фотография: Simpson Gumpertz & Heger.

В зависимости от типа кладки наружные каменные стены могут впитывать значительное количество воды во время дождя. Кладка стен сохнет как снаружи, так и внутри. Когда изоляция добавляется к внутренней стороне кирпичной стены, изоляционный материал снижает скорость высыхания стены по направлению к внутренней части, заставляя стену оставаться влажной в течение более длительных периодов времени. В зависимости от местного климата это может привести к повреждению исторической каменной кладки, повреждению внутренней отделки и порче деревянных или стальных конструктивных элементов, встроенных в стену.Кладка стен зданий, которые отапливаются зимой, выигрывает от передачи тепла изнутри на внешнюю поверхность стен. Такая теплопередача защищает внешнюю поверхность стены, уменьшая возможность замерзания воды во внешних слоях стены, особенно в холодном и влажном климате. Добавление теплоизоляции на внутреннюю часть стены не только продлевает скорость высыхания наружной кирпичной стены, но также сохраняет ее холоднее, тем самым увеличивая вероятность повреждения из-за циклов замораживания-оттаивания. ⁶

Резкие перепады температуры также могут иметь негативные последствия для исторической каменной стены. Добавление изоляционных материалов к исторической кирпичной стене снижает ее способность передавать тепло; таким образом, стены имеют тенденцию оставаться теплыми или холодными в течение более длительных периодов времени. Кроме того, стены, подвергающиеся продолжительному воздействию солнечного излучения в зимние месяцы, также могут подвергаться более сильным колебаниям температуры поверхности в течение дня. Это может привести к разрушительным эффектам из-за напряжения, вызванного расширением и сжатием компонентов сборки здания.

Здания с кирпичной кладкой с более высокой пористостью, например из кирпича с низким обжигом или из некоторых мягких камней, особенно подвержены циклам замораживания-оттаивания и должны быть тщательно оценены перед добавлением теплоизоляции. Осмотр кладки в неотапливаемых областях, таких как парапеты, открытые стены крыльев или другие части здания, особенно важен. Заметная разница в количестве отслаиваний или шлифовки кладки на этих участках может предсказать, что такой же тип разрушения будет происходить по всему зданию после утепления стен.Кирпич, который обжигали при более низких температурах, часто использовали на внутренней стороне стены или на второстепенных фасадах. Даже каменные стены, облицованные более прочными материалами, такими как гранит, могут иметь основу из кирпича, щебня, раствора или других менее прочных материалов.

Пена для распыления используется для утепления многих каменных зданий. Их способность наноситься на неровные поверхности, обеспечивать хорошую воздухонепроницаемость и непрерывность на пересечениях стен, потолков, полов и окон по периметру делает их хорошо подходящими для использования в существующих зданиях.Однако долгосрочные эффекты добавления пенопласта с открытыми или закрытыми порами для изоляции исторических каменных стен, а также эксплуатационные характеристики этих продуктов не были должным образом задокументированы. Следует избегать использования пенопласта в зданиях с некачественной кладкой или неконтролируемым повышением влажности.

Настоятельно рекомендуется периодический контроль состояния утепленных каменных стен независимо от добавленного изоляционного материала.

Рисунок 22. Устройство как прохладных, так и зеленых крыш в городских условиях.

Установите холодные крыши и зеленые крыши: Холодные крыши и «зеленые крыши» с растительностью помогают уменьшить приток тепла от крыши, тем самым охлаждая здание и окружающую его среду. К классным крышам относятся отражающие металлические крыши, светлые или белые крыши и черепица из стекловолокна с покрытием из отражающих кристаллов. Все эти кровельные материалы отражают солнечное излучение от здания, что снижает приток тепла, что приводит к снижению охлаждающей нагрузки.Холодные крыши, как правило, не практичны в северном климате, где здания получают дополнительный приток тепла от темной крыши в более холодные месяцы. Холодные и зеленые крыши подходят для использования на исторических зданиях только в том случае, если они совместимы с их архитектурным характером, например плоские крыши без видимости. Хорошо видимая крыша белого цвета не подходит для исторических металлических крыш, которые традиционно окрашивались в темный цвет, например, в зеленый или красный оксид железа. Белая светоотражающая крыша лучше всего подходит для исторических зданий с плоской крышей.Например, если у исторического здания шиферная крыша, удаление шифера для установки металлической крыши не подходит. Никогда не следует снимать историческую крышу, если материал находится в хорошем или ремонтопригодном состоянии, чтобы установить прохладную крышу. Однако, если крыша ранее была заменена на крышу из битумной черепицы, черепица из стекловолокна со специальными светоотражающими гранулами может быть подходящей заменой.

Зеленая крыша состоит из тонкого слоя растительности, высаженной над системой гидроизоляции или в лотках, установленных поверх существующей плоской или слегка наклонной крыши.Зеленые крыши в первую очередь полезны в городских условиях, чтобы уменьшить эффект теплового острова в городах и контролировать ливневые стоки. Зеленая крыша также снижает охлаждающую нагрузку на здание и помогает охлаждать окружающую городскую среду, фильтрует воздух, собирает и фильтрует ливневую воду и может обеспечить городские удобства, включая огороды, для жителей здания. Перед установкой зеленой крыши необходимо учитывать влияние повышенных структурных нагрузок, повышенной влажности и возможности утечек.Зеленая крыша совместима с историческим зданием только в том случае, если насаждения не видны над линией крыши, если смотреть снизу.

Вопрос о влажности в изолированных сборках является предметом многочисленных дискуссий. Хотя нет убедительного способа предсказать все проблемы с влажностью, особенно в исторических зданиях, эксперты, похоже, согласны с несколькими основными арендаторами. Наружные материалы в утепленных зданиях становятся холоднее зимой и дольше остаются влажными после дождя. Хотя влажность может не создавать проблемы для прочных материалов, она может ускорить разрушение некоторых строительных материалов и привести к более частому уходу, например, к перекрашиванию древесины или перекрашиванию кирпичной кладки.Проблемы с влажностью летом чаще всего связаны с чрезмерным охлаждением в помещении и использованием внутренней отделки стен, которая действует как замедлитель парообразования (скопление краски или виниловые покрытия для стен). Хорошая герметизация в плоскости потолка обычно контролирует влажность на утепленных чердаках.

Большинство проблем вызвано плохим управлением влажностью, плохой детализацией, которая не позволяет зданию отводить воду, или несоответствующим дренажем. Поэтому перед добавлением новых изоляционных материалов необходимо провести тщательную оценку способности здания удерживать нежелательную влагу.Обратитесь к справке по сохранению № 39: Держать линию: контроль нежелательной влаги в исторических зданиях для получения дополнительной информации. Из-за всех неопределенностей, связанных с изоляцией стен, в частности кирпичных стен, может быть целесообразно нанять профессионального консультанта, который специализируется на многих факторах, влияющих на поведение влаги в здании, и может применить этот опыт к уникальным характеристикам здания. особая структура. Сложные инструменты, такие как компьютерное моделирование, полезны для прогнозирования характеристик строительных сборок, но они требуют интерпретации со стороны опытного специалиста, а результаты будут настолько хороши, насколько хороши введенные данные.Важно помнить, что не существует надежных рецептурных мер по предотвращению проблем с влажностью. ⁴

Замедлители пара (барьеры): Замедлители пара обычно используются в современном строительстве для управления диффузией влаги в полости стен и на чердаках. Однако для правильной работы пароизоляции они должны быть непрерывными, что затрудняет их установку в существующих зданиях и поэтому, как правило, не рекомендуется. Даже в новом строительстве не всегда показана установка пароизоляции.Раньше рекомендовалось установить пароизоляцию по направлению к нагретой стороне стены (по направлению к внутреннему пространству в холодном климате и к внешней стороне в жарком климате). Министерство энергетики теперь рекомендует, чтобы, если влага перемещается как внутрь, так и снаружи здания в течение значительной части года, лучше вообще не использовать замедлитель образования пара. ⁵

Альтернативные источники энергии, хотя и не являются предметом внимания данной публикации, более подробно рассматриваются в документе Министра внутренних дел «Стандарты реабилитации и иллюстрированные руководящие принципы устойчивого восстановления исторических зданий » и других публикациях NPS.Устройства, использующие солнечную, геотермальную, ветровую и другие источники энергии для снижения потребления энергии, вырабатываемой ископаемым топливом, часто могут быть успешно включены в реконструкцию исторических зданий. Однако, если изменения или затраты, необходимые для установки этих устройств, не делают их установку экономически целесообразной, покупка электроэнергии, вырабатываемой за пределами площадки, из возобновляемых источников также может быть хорошей альтернативой. Использование большинства альтернативных энергетических стратегий должно осуществляться только после того, как будут реализованы все другие модернизации, чтобы сделать здание более энергоэффективным, поскольку их первоначальная стоимость установки обычно высока.

Рис. 23. Солнечные коллекторы установлены совместимым образом на мониторах с малым наклоном пилообразной формы. Верхнее фото: Нил Мишалов, Беркли, Калифорния.

Солнечная энергия: На протяжении всей истории человек стремился использовать силу солнечной энергии для обогрева, охлаждения и освещения зданий. Строительные методы и стратегии проектирования, в которых используются строительные материалы и компоненты для сбора, хранения и отвода тепла от солнца, называются «пассивным солнечным дизайном».Как обсуждалось ранее, многие исторические здания включают в себя пассивные солнечные элементы, которые следует сохранить или улучшить. Совместимые дополнения к историческим зданиям также предлагают возможности для включения пассивных солнечных элементов. Активные солнечные устройства, такие как солнечные тепловые коллекторы и фотоэлектрические системы, могут быть добавлены к историческим зданиям, чтобы уменьшить зависимость от электроэнергии из энергосистемы на ископаемом топливе. Включение активных солнечных устройств в существующие здания становится все более распространенным по мере развития технологий солнечных коллекторов.Однако добавление этой технологии к историческим зданиям должно осуществляться таким образом, чтобы оказывать минимальное влияние на исторические кровельные материалы и сохранять их характер, размещая их в местах с ограниченной видимостью или без нее, т. Е. На плоских крышах под небольшим углом или на вторичный скат крыши.

Солнечные коллекторы, используемые для нагрева воды, могут быть относительно простыми. Более сложные солнечные коллекторы нагревают жидкость или воздух, которые затем прокачиваются через систему для обогрева или охлаждения внутренних помещений.Фотоэлектрические панели (PV) преобразуют солнечную радиацию в электричество. Наибольший потенциал использования фотоэлектрических панелей в исторических зданиях находится в зданиях с большими плоскими крышами, высокими парапетами или конфигурациями крыш, которые позволяют устанавливать солнечные панели, не будучи заметными на видном месте. Возможность установки солнечных устройств в небольших коммерческих и жилых зданиях будет зависеть от затрат на установку, обычных тарифов на электроэнергию и имеющихся стимулов, которые будут меняться в зависимости от времени и местоположения.Те же факторы применимы к использованию солнечных коллекторов для нагрева воды, но установки меньшего размера могут удовлетворить потребности здания, и эта технология имеет значительный послужной список.

Геотермальная энергия: Использование тепла Земли является еще одним легко доступным источником чистой энергии. Наиболее распространенными системами, использующими эту форму энергии, являются геотермальные тепловые насосы, также известные как геообменные, земные, наземные или водные тепловые насосы. Появившиеся в конце 1940-х годов геотермальные тепловые насосы полагаются на тепло от постоянной температуры земли, в отличие от большинства других тепловых насосов, которые используют температуру наружного воздуха в качестве обменной среды.Это делает геотермальные тепловые насосы более эффективными, чем обычные тепловые насосы, поскольку они не требуют резервного электрического источника тепла в течение продолжительных периодов холодной погоды.

Есть много причин, по которым геотермальные тепловые насосы хорошо подходят для использования в исторических зданиях. Они могут значительно снизить потребление энергии и выбросы по сравнению с системами воздухообмена или электрическим резистивным обогревом обычных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Они требуют меньше места для оборудования, имеют меньше движущихся частей, обеспечивают лучшее кондиционирование пространства в зоне и поддерживают более высокий уровень внутренней влажности.Геотермальные тепловые насосы также работают тише, поскольку им не требуются внешние воздушные компрессоры. Несмотря на более высокие затраты на установку, геотермальные системы предлагают долгосрочную экономию при эксплуатации и адаптируемость, что может сделать их выгодным вложением в некоторые исторические здания.

Энергия ветра: Для исторической собственности в сельской местности, где энергия ветра использовалась исторически, установка ветряной мельницы или турбины может быть подходящей для исторической обстановки и экономически эффективной.Прежде чем выбрать установку ветроэнергетического оборудования, необходимо проанализировать потенциальную выгоду и влияние на исторический характер здания, места и окружающей исторической местности. Для эффективной работы турбин необходима средняя скорость ветра 10 миль в час или выше. Эта технология может оказаться непрактичной в более густонаселенных районах, защищенных от ветров, или регионах, где ветры непостоянны. В городах с высокими зданиями есть потенциал для установки относительно небольших турбин на крышах, которые не видны с земли.Однако из-за первоначальной стоимости и размера некоторых турбин, как правило, более практично покупать энергию ветра от ветряной электростанции за пределами площадки через местную коммунальную компанию.

При тщательном планировании можно оптимизировать энергоэффективность исторических зданий без ущерба для их исторического характера и целостности. Нельзя упускать из виду измерение энергоэффективности зданий после завершения улучшений, поскольку это единственный способ проверить, оказали ли обработки желаемый эффект.Постоянный мониторинг зданий и их компонентов после завершения изменений в исторических конструкциях зданий может предотвратить непоправимый ущерб историческим материалам. Это, наряду с регулярным обслуживанием, может обеспечить долгосрочное сохранение нашей исторической застроенной среды и рациональное использование наших ресурсов.

Конечные заметки

1. Джон Криггер и Крис Дорси, «Утечка воздуха», в «Энергия в жилых домах: экономия затрат и комфорт для существующих зданий», .Хелена, Монтана: Управление ресурсами Сатурна, 2004, стр. 73.

2. Измерения зимней производительности штормовых окон . Исследование 2002 года, проведенное Национальной лабораторией Лоуренса Беркли.

3. Практическое руководство по утеплению Среднего Запада . Подготовлено для Программы помощи Министерства энергетики США по утеплению, май 2007 г., стр. 157.

4. На основе комментариев, предоставленных Уильямом Б. Роузом, архитектором-исследователем, Университет Иллинойса, апрель 2011 г.

5. Министерство энергетики США, Информационный бюллетень по изоляции , DOE / CE-0180, 2008 г., стр.14.

6. Брэдфорд С. Карпентер, P.E., LEED AP и др., Дилемма дизайнера: современные ожидания производительности и исторические каменные стены (доклад, представленный на симпозиуме RCI 2010 по технологии ограждающих конструкций зданий, Сан-Антонио, Техас).

Благодарности

Джо Эллен Хенсли , старший историк архитектуры, LEED Green Associate, и Антонио Агилар , старший исторический архитектор, Отдел службы технической консервации, Служба национальных парков, пересмотренный Записка по сохранению 3: Сохранение энергии в исторических зданиях , написано Бэрдом М. .Smith, FAIA, опубликовано в 1978 году. Пересмотренное краткое изложение содержит расширенную и обновленную информацию по вопросу энергоэффективности в исторических зданиях. Ряд людей и организаций вложили свое время и опыт в разработку этого краткого обзора, начиная с участников симпозиума за круглым столом «Повышение энергоэффективности в исторических зданиях», Вашингтон, округ Колумбия, 2002 г. Особая благодарность Майку Джексон, FAIA, Агентство по охране исторического наследия Иллинойса; Эдвард Минч, Energy Services Group; Уильям Б.Роуз, архитектор-исследователь, Иллинойский университет; Брэдфорд С. Карпентер, P.E., LEED AP; и Марка Талера, AIA, за технические советы. Целевая группа Консультативного совета по сохранению исторического наследия, Центр исторических зданий Управления общих служб и наши коллеги из Национального центра технологий сохранения и обучения прокомментировали рукопись. Кроме того, профессиональные сотрудники Службы технической консервации, в частности Энн Э. Гриммер, Майкл Дж.Ауэр и Джон Сандор предоставили критическую и конструктивную оценку публикации.

Настоящая публикация подготовлена ​​в соответствии с Законом о сохранении национального исторического наследия 1966 года с внесенными в него поправками, который предписывает министру внутренних дел разрабатывать и предоставлять информацию об исторических объектах. Комментарии к этой публикации следует направлять: Чарльзу Э. Фишеру, менеджеру программы публикаций по технической сохранности, Служба технической сохранности, Служба национальных парков, 1201 Eye Street, NW, 6th Floor, Washington, DC 20005.Эта публикация не защищена авторским правом и может быть воспроизведена без штрафных санкций. Приветствуются обычные процедуры зачисления авторов и Службы национальных парков. Фотографии, использованные в этой публикации, не могут быть использованы для иллюстрации других публикаций без разрешения владельцев.

Декабрь 2011 г.

Карпентер, Брэдфорд С. и др., Дилемма дизайнера: современные ожидания производительности и исторические стены из каменной кладки. Документ, представленный на симпозиуме RCI 2010 по технологии ограждающих конструкций зданий, Сан-Антонио, Техас.

Кавалло, Джеймс. «Использование возможностей энергоэффективности в исторических домах». Бюллетень APT: Журнал Консервационной Технологии. Т. 36, № 4: 19-23, 2005.

ДеВитт, Крейг. Мифы о космосе. ASHRAE Journal, ноябрь 2003 г .: 20–26.

Энергосбережение в традиционных зданиях , English Heritage, март 2008 г.

Джулиано, Мэг, с Энн Стивенсон. Энергоэффективность, возобновляемые источники энергии и сохранение исторического наследия: руководство для комиссий по историческим районам. Портсмут, Нью-Гэмпшир: Планета чистого воздуха-прохлады, 2009 г.

Гриммер, Энн Э., с Джо Эллен Хенсли, Лиз Петрелла и Одри Т. Теппер. Стандарты реабилитации и иллюстрированные рекомендации министра внутренних дел по реабилитации исторических зданий. Вашингтон, округ Колумбия: Служба технической охраны, Служба национальных парков, Министерство внутренних дел США, 2011 г.

Холладей, Мартин. Утепление старых кирпичных построек. Размещено на сайте Green Building Advisor 12 августа 2011 г.

Информационный бюллетень по изоляции, DOE / CE-0180. Подготовлено для Министерства энергетики США Окриджской национальной лабораторией, 2008 г., по состоянию на 21 февраля 2013 г. http://www.ornl.gov/sci/roofs+walls/insulation/ins_08.html.

Kohler, Christian, et al. Полевая оценка штормовых окон с низким энергопотреблением. Исследование, проведенное Национальной лабораторией Эрнеста Орландо Лоуренса в Беркли, представленное на X Международной конференции «Тепловые характеристики внешних ограждающих конструкций целых зданий», Клируотер-Бич, Флорида, 2-7 декабря 2007 г.

Криггер, Джон и Крис Дорси. «Утечка воздуха» в Энергетика в жилых домах: экономия средств и комфорт для существующих зданий. Хелена, Монтана: Управление ресурсами Сатурна, 2004.

Ландсберг, Деннис Р. и Мичел Р. Лорд со Стивеном Карлсоном и Фредериком С. Голднером. Руководство по энергоэффективности существующих коммерческих зданий: экономическое обоснование для владельцев и менеджеров зданий. Атланта, Джорджия: Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха, Inc., 2009.

Лстибурек, Иосиф. Building Science Insights BSI-047: Толстый, как кирпич. Соммервилл, Массачусетс: Building Science Corporation, 2011. По состоянию на 21 февраля 2013 г. http://www.buildingscience.com/documents/insights.

Лстибурек, Джозеф и Джон Кармоди. Справочник по контролю влажности: принципы и практика для жилых и малых коммерческих зданий. Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc., 1994.

Измерения зимней производительности штормовых окон. Исследование 2002 года, проведенное Национальной лабораторией Лоуренса Беркли.

Справочник по погодным условиям Среднего Запада. Подготовлено для Программы помощи Министерства энергетики США по защите от атмосферных воздействий, май 2007 г. По состоянию на 21 февраля 2013 г. http://waptac.com/Technical -Tools / Field Standards-and-Guides.aspx.

Роуз, Уильям Б. Вода в зданиях: Руководство архитектора по влажности и плесени. Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons, Inc., 2005.

Роуз, Уильям Б.«Следует ли утеплять стены исторических зданий?» Бюллетень APT: Журнал Консервационной Технологии. Т. 36, № 4: 13-18, 2005.

Седович, Уолтер и Джилл Х. Готхельф. «То, что замена Windows не может заменить: реальная цена удаления старых Windows». Бюллетень APT: Журнал Консервационной Технологии. Т. 36, № 4: 25-29, 2005.

Уэно, Кохта. Модернизация внутренней изоляции кирпичной стены Моделирование встроенных балок: отчет об исследовании – 1201 .