थर्मल ब्रिज: Difference between revisions

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ऊष्मीय लघु पथ में तापमान वितरण
यह ऊष्मीय छवि एक ऊंची भवन (शिकागो में एक्वा (गगनचुंबी भवन)) की ऊष्मीय सेतुबंधन दिखाती है

एक ऊष्मीय लघु पथ, जिसे शीतल लघु पथ, ऊष्मा लघु पथ या ऊष्मीय उपमार्ग भी कहा जाता है, वस्तु का क्षेत्र या घटक होता है जिसमें आसपास की सामग्रियों की तुलना में उच्च तापीय चालकता होती है।[1] गर्मी हस्तांतरण के लिए कम से कम प्रतिरोध का मार्ग बनाता है।[2] ऊष्मीय लघु पथ के परिणामस्वरूप वस्तु के ऊष्मीय प्रतिरोध में समग्र कमी आती है। भवन के ऊष्मीय आवरण के संदर्भ में इस शब्द पर प्रायः चर्चा की जाती है जहां ऊष्मीय पुलों का परिणाम वातानुकूलित स्थान में या बाहर होता है।

भवनों में ऊष्मीय लघु पथ एक स्थान को गर्म करने और ठंडा करने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा को प्रभावित कर सकते हैं, जिससे भवन के आवरण के भीतर संघनन (नमी) हो सकता है,[3] और परिणामस्वरूप ऊष्मीय असुविधा होती है। ठंडी जलवायु (जैसे यूनाइटेड किंगडम) में, ऊष्मीय ऊष्मा लघु पथ के परिणामस्वरूप अतिरिक्त गर्मी की हानि हो सकती है और इसे कम करने के लिए अतिरिक्त ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

ऊष्मीय सेतुबंधन को कम करने या रोकने के लिए रणनीतियां हैं, जैसे कि अनाश्रित वातानुकूलित स्थान तक विस्तारित भवन सदस्यों की संख्या को सीमित करना और ऊष्मीय विभाजन बनाने के लिए निरंतर पृथक्कर्ण सामग्री लागू करना सम्मिलित होता है।

अवधारणा

संधिस्थल पर ऊष्मीय लघु पथ। गर्मी धरातल की संरचना से दीवार के माध्यम से चलती है क्योंकि कोई ऊष्मीय विभाजन नहीं होता है।

गर्मी हस्तांतरण तीन तंत्रों के माध्यम से होता है: संवहन, ऊष्मीय विकिरण और ऊष्मीय चालन।[4] ऊष्मीय लघु पथ चालन के माध्यम से गर्मी हस्तांतरण का एक उदाहरण है। गर्मी हस्तांतरण की दर सामग्री की तापीय चालकता और ऊष्मीय लघु पथ के दोनों ओर अनुभव किए गए तापमान अंतर पर निर्भर करती है। जब एक तापमान अंतर उपस्थित होता है, तो ऊष्मा प्रवाह उच्चतम तापीय चालकता और न्यूनतम तापीय प्रतिरोध वाली सामग्री के माध्यम से कम से कम प्रतिरोध के मार्ग का अनुसरण करेगा; यह रास्ता एक ऊष्मीय लघु पथ है।[5] ऊष्मीय सेतुबंधन भवन में एक ऐसी स्थिति का वर्णन करता है जहां एक या एक से अधिक तत्वों के माध्यम से बाहर और अंदर के बीच सीधा संबंध होता है, जिसमें भवन के बाकी आवरण की तुलना में उच्च तापीय चालकता होती है।

ऊष्मीय लघु पथ की पहचान

मानकीकरण के लिए अंतर्राष्ट्रीय संगठन (आईएसओ) के अनुसार निष्क्रिय अवरक्त ऊष्मालेखन (आईआरटी) का उपयोग करके ऊष्मीय पुलों के लिए भवनों का सर्वेक्षण किया जाता है। भवनों की अवरक्त ऊष्मालेखन ऊष्मीय हस्ताक्षर की अनुमति दे सकती है जो गर्मी के रिसाव का संकेत देती है। आईआरटी ऊष्मीय असामान्यताओं का पता लगाता है जो निर्माण तत्वों के माध्यम से तरल पदार्थ की गतिविधि से जुड़े होते हैं, सामग्री के ऊष्मीय गुणों में भिन्नता को चिन्हांकित करते हैं जो तापमान में बड़े बदलाव का कारण बनते हैं। प्रपात छाया प्रभाव, एक ऐसी स्थिति जिसमें आसपास का वातावरण भवन के अग्रभाग पर छाया डालता है, असंगत मुखौटा सूरज के संपर्क के माध्यम से माप की संभावित सटीकता की स्तिथियों को उत्पन्न कर सकता है। इस समस्या को हल करने के लिए एक वैकल्पिक विश्लेषण पद्धति, पुनरावृत्तीय निस्यंदन (IF) का उपयोग किया जा सकता है।

सभी थर्मोग्राफिक भवन निरीक्षणों में, ऊष्मीय छवि निर्वचन अगर एक मानव संचालक द्वारा किया जाता है, जिसमें उच्च स्तर की व्यक्तिपरकता और संचालक की विशेषज्ञता सम्मिलित होती है। स्वचालित विश्लेषण दृष्टिकोण, जैसे लेसर क्रमवीक्षी प्रौद्योगिकियां थर्मोग्राफिक विश्लेषण के लिए 3 आयामी सीएडी प्रतिरूप सतहों और आव्यूह जानकारी पर ऊष्मीय प्रतिबिंबन प्रदान कर सकती हैं।[6] 3डी प्रतिरूप में सतह का तापमान आंकड़े ऊष्मीय लघु पथ और पृथक्कर्ण क्षरण की ऊष्मीय अनियमितताओं की पहचान और माप कर सकता है। ऊष्मीय प्रतिबिंबन को मानव रहित हवाई वाहनों (यूएवी) के उपयोग के माध्यम से भी प्राप्त किया जा सकता है, जिसमें कई कैमरों और पटल से ऊष्मीय आंकड़े का उपयोग किया जाता है। यूएवी प्रतिरूपित किए गए तापमान मूल्यों की ऊष्मीय क्षेत्र छवि उत्पन्न करने के लिए एक अवरक्त विकिरण कैमरे का उपयोग करता है, जहां प्रत्येक पिक्सेल भवन की सतह द्वारा उत्सर्जित विकिरण ऊर्जा का प्रतिनिधित्व करता है।[7]


निर्माण में ऊष्मीय सेतुबंधन

बार-बार, ऊष्मीय सेतुबंधन का उपयोग भवन के ऊष्मीय आवरण के संदर्भ में किया जाता है, जो भवन के संलग्नक प्रणाली की एक परत है जो आंतरिक वातानुकूलित वातावरण और बाहरी अनाश्रित वातावरण के बीच गर्मी के प्रवाह का प्रतिरोध करता है। पूरे आवरण में उपस्थित सामग्रियों के आधार पर गर्मी एक भवन के ऊष्मीय आवरण के माध्यम से अलग-अलग दरों पर स्थानांतरित होगी। ऊष्मीय लघु पथ स्थानों पर ऊष्मा स्थानान्तरण अधिक होगा जहां पृथक्कर्ण उपस्थित है क्योंकि ऊष्मीय प्रतिरोध कम है।[8] सर्दियों में, जब बाहरी तापमान सामान्यतः आंतरिक तापमान से कम होता है, तो गर्मी बाहर की ओर बहती है और ऊष्मीय लघु पथ के माध्यम से अधिक दरों पर प्रवाहित होगी। एक ऊष्मीय लघु पथ स्थान पर, भवन के आवरण के अंदर की सतह का तापमान आसपास के क्षेत्र की तुलना में कम होगा। गर्मियों में, जब बाहरी तापमान सामान्यतः आंतरिक तापमान से अधिक होता है तो गर्मी आवक प्रवाहित होती है, और ऊष्मीय पुलों के माध्यम से अधिक दरों पर होती है। [9] यह भवनों में वातानुकूलित स्थानों के लिए सर्दियों में गर्मी के हानि और गर्मियों में गर्मी के लाभ का कारण बनता है।[10]

विभिन्न राष्ट्रीय नियमों द्वारा निर्दिष्ट पृथक्कर्ण आवश्यकताओं के होने पर भी, भवन के आवरण में ऊष्मीय सेतुबंधन निर्माण उद्योग में एक शक्तिहीन स्थान है। इसके अतिरिक्त, कई देशों में अभिकल्पना प्रथाओं का निर्माण नियमों द्वारा अपेक्षित आंशिक पृथक्कर्ण माप को लागू करता है।[11] नतीजतन, अभिकल्पना चरण के दौरान प्रत्याशित व्यवहार में ऊष्मीय हानि अधिक होती है।

एक समन्वायोजन जैसे बाहरी दीवार या आवरणयुक्त छत को सामान्यतः आर-मान (पृथक्कर्ण) द्वारा W/m2·K में वर्गीकृत किया जाता है। जो एक समन्वायोजन के भीतर सभी सामग्रियों के लिए प्रति इकाई क्षेत्र में गर्मी हस्तांतरण की समग्र दर को दर्शाता है, न कि केवल पृथक्कर्ण परत को दर्शाता है। ऊष्मीय लघु पथ के माध्यम से ऊष्मा स्थानान्तरण समन्वायोजन के समग्र ऊष्मीय प्रतिरोध को कम करता है, जिसके परिणामस्वरूप यू-कारक में वृद्धि होती है।[12]

ऊष्मीय लघु पथ एक भवन आवरण के भीतर कई स्थानों पर हो सकते हैं; सामन्यतः, वे दो या दो से अधिक भवन तत्वों के बीच संधिस्थल पर होते हैं। निम्न सामान्य स्थानों में सम्मिलित हैं:

  • फर्श से दीवार या बालकनी से दीवार तक संधिस्थल, जिसमें कोटि में खंड और ठोस बालकनी या बाहरी आंगन सम्मिलित हैं जो भवन के आवरण के माध्यम से मंजिल खंड का विस्तार करते हैं
  • छत/छत-से-दीवार संधिस्थल, विशेष रूप से जहां पूर्ण छत पृथक्कर्ण गहराई प्राप्त नहीं की जा सकती है
  • खिड़की से दीवार संधिस्थल[13]
  • द्वार-से-दीवार संधिस्थल[13]
  • दीवार से दीवार संधिस्थल[13]
  • लकड़ी, स्टील या कंक्रीट ढ़ाँचा, जैसे खंभा और कड़ी, बाहरी दीवार, छत या छत के निर्माण में सम्मिलित[14]
  • अंतरित प्रकाशग्रह, जो आवरणयुक्त छत में प्रवेश करता है
  • खिड़की और दरवाजे, विशेष रूप से चटुष्काष्ठ घटक
  • अंतराल या खराब स्थापित पृथक्कर्ण वाले क्षेत्र
  • चिनाई गुहा की दीवारों में धातु का बंधन[14]

संरचनात्मक तत्व निर्माण में एक शक्तिहीन बिंदु बने रहते हैं, सामन्यतः ऊष्मीय लघु पथ के लिए अग्रणी होते हैं जिसके परिणामस्वरूप एक कमरे में उच्च गर्मी का हानि और कम सतह का तापमान होता है।

पक्की इमारतें

जबकि ऊष्मीय पुल विभिन्न प्रकार के भवन अंतःक्षेत्र में उपस्थित हैं, पक्की दीवारों के अनुभव ने ऊष्मीय पुलों के कारण यू-कारकों में काफी वृद्धि की है। विभिन्न निर्माण सामग्री के बीच ताप संचालकता की तुलना करने से अन्य अभिकल्पना विकल्पों के सापेक्ष प्रदर्शन का आकलन करने की अनुमति मिलती है। ईंट सामग्री, जो सामान्यतः अग्रभाग अंतःक्षेत्र के लिए उपयोग की जाती है, सामन्यतः ईंट घनत्व और लकड़ी के प्रकार के आधार पर लकड़ी की तुलना में उच्च तापीय चालकता होती है।[15] कंक्रीट, जिसका उपयोग चिनाई वाली भवनों में फर्श और किनारे के धरणी के लिए किया जा सकता है, विशेष रूप से कोनों पर सामान्य तापीय पुल हैं। कंक्रीट के भौतिक श्रृंगार के आधार पर, तापीय चालकता ईंट सामग्री की तुलना में अधिक हो सकती है।[15] गर्मी हस्तांतरण के अतिरिक्त, यदि आंतरिक वातावरण पर्याप्त रूप से हवादार नहीं है, तो ऊष्मीय सेतुबंधन ईंट सामग्री को बारिश के पानी और नमी को दीवार में अवशोषित करने का कारण बन सकती है, जिसके परिणामस्वरूप सांचा वृद्धि और आवरण सामग्री के निर्माण में गिरावट हो सकती है।

बाह्य प्रकारक

चिनाई वाली दीवारों के समान, बाह्य प्रकारक (शिल्प विद्या) ऊष्मीय सेतुबंधन के कारण यू-कारकों में काफी वृद्धि का अनुभव कर सकती है। बाह्य प्रकारक के चटुष्काष्ठ प्रायः अत्यधिक प्रवाहकीय एल्यूमीनियम के साथ निर्मित होते हैं, जिसमें 200 W/m·K से ऊपर एक विशिष्ट तापीय चालकता होती है। इसकी तुलना में, लकड़ी के चटुष्काष्ठ सदस्य सामन्यतः 0.68 और 1.25 W/m·K के बीच होते हैं।[15] अधिकांश बाह्य प्रकारक के निर्माण के लिए एल्यूमीनियम चटुष्काष्ठ भवन के बाहरी हिस्से से लेकर आंतरिक तक विस्तारित है, जिससे ऊष्मीय लघु पथ बनते हैं।[16]


ऊष्मीय सेतुबंधन के प्रभाव

ऊष्मीय सेतुबंधन के परिणामस्वरूप सर्दियों की गर्मी के हानि और गर्मियों में गर्मी के लाभ के कारण वातानुकूलित स्थान को गर्म करने या ठंडा करने के लिए आवश्यक ऊर्जा में वृद्धि हो सकती है। ऊष्मीय लघु पथ के पास आंतरिक स्थानों पर, तापमान में अंतर के कारण रहने वालों को ऊष्मीय असुविधा का अनुभव हो सकता है।[17] इसके अतिरिक्त, जब आंतरिक और बाहरी स्थान के बीच तापमान का अंतर बड़ा होता है और घर के अंदर गर्म और नम हवा होती है, जैसे कि सर्दियों में अनुभव की जाने वाली स्थितियां, ऊष्मीय लघु पथ स्थानों पर आंतरिक सतह पर ठंडे तापमान के कारण भवन के आवरण में संघनन का खतरा होता है।[17] संक्षेपण के परिणामस्वरूप अंततः खराब आंतरिक वायु गुणवत्ता और पृथक्कर्ण गिरावट के साथ सांचा वृद्धि हो सकती है, पृथक्कर्ण प्रदर्शन को कम कर सकता है और ऊष्मीय आवरण में असंगत रूप से पृथक्कर्ण का कारण बन सकता है।[18]


ऊष्मीय लघु पथ को कम करने के लिए अभिकल्पना के तरीके

ऐसे कई तरीके हैं जो कारण, स्थान और निर्माण प्रकार के आधार पर ऊष्मीय सेतुबंधन को कम करने या समाप्त करने के लिए सिद्ध हुए हैं। इन विधियों का उद्देश्य या तो ऊष्मीय विभाजन बनाना है जहां एक भवन घटक बाहरी से आंतरिक तक विस्तारित होगा, या बाहरी से आंतरिक तक विस्तारित भवन घटकों की संख्या को कम करने के लिए है। इन रणनीतियों में निम्न सम्मिलित हैं:

  • ऊष्मीय आवरण में एक सतत ऊष्मीय भवन पृथक्कर्ण परत, जैसे कठोर फेन पटल पृथक्कर्ण के साथ है[5]
  • पृथक्कर्ण का सूक्ष्म घर्षण जहां प्रत्यक्ष निरंतरता संभव नहीं है
  • दोहरी और सांतरित दीवार समन्वायोजन है[19]
  • संरचनात्मक अछूता चयनक (एसआईपी) और पृथक्कर्ण ठोस रूप (आईसीएफ)[19]
  • अनावश्यक चटुष्काष्ठ सदस्यों को समाप्त करके चटुष्काष्ठ कारक को कम करना, जैसे उन्नत चटुष्काष्ठ के साथ लागू किया गया है[19]
  • पृथक्कर्ण की गहराई बढ़ाने के लिए दीवार से छत तक के संधिस्थल पर पार्ष्णि छत तिकोन को ऊपर उठाएं
  • गुणवत्ता पृथक्कर्ण स्थापना रिक्तियों या संपीड़ित पृथक्कर्ण के बिना है
  • गैस पूरक और कम-उत्सर्जन विलेपन के साथ युग्म या त्रिक फलक विंडो स्थापित करना[20]
  • कम चालकता सामग्री से बने ऊष्मीयतः टूटे चटुष्काष्ठ के साथ खिड़कियां स्थापित करना[20]


विश्लेषण के तरीके और चुनौतियां

गर्मी हस्तांतरण पर उनके महत्वपूर्ण प्रभावों के कारण, समग्र ऊर्जा उपयोग का अनुमान लगाने के लिए ऊष्मीय पुलों के प्रभावों का सही ढंग से प्रतिरूपण करना महत्वपूर्ण है। ऊष्मीय पुलों को बहु-आयामी गर्मी हस्तांतरण की विशेषता है, और इसलिए उन्हें गणना के स्थिर-स्तिथि एक-आयामी (1D) प्रतिरूप द्वारा पर्याप्त रूप से अनुमानित नहीं किया जा सकता है, जो सामन्यतः अधिकांश भवन ऊर्जा अनुकरण उपकरणों में भवनों के ऊष्मीय प्रदर्शन का अनुमान लगाने के लिए उपयोग किया जाता है।[21] स्थिर अवस्था ताप अंतरण प्रतिरूप सरल ऊष्मा प्रवाह पर आधारित होते हैं जहाँ ताप तापमान के अंतर से संचालित होता है जो समय के साथ उतार-चढ़ाव नहीं करता है ताकि ऊष्मा प्रवाह हमेशा एक दिशा में हो। ऊष्मीय लघु पथ उपस्थित होने पर इस प्रकार का 1D प्रतिरूप आवरण के माध्यम से गर्मी हस्तांतरण को काफी हद तक कम कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप अनुमानित ऊर्जा उपयोग कम होता है।[22]

वर्तमान में उपलब्ध समाधान प्रतिरूपण सॉफ़्टवेयर में द्वि-आयामी (2D) और त्रि-आयामी (3D) गर्मी हस्तांतरण क्षमताओं को सक्षम करने के लिए या अधिक सामान्य रूप से, एक ऐसी विधि का उपयोग करने के लिए है जो बहु-आयामी गर्मी हस्तांतरण को समकक्ष 1D घटक में उपयोग करने के लिए भवन अनुकरण सॉफ्टवेयर अनुवादित करता है। इस बाद वाली विधि को समतुल्य दीवार विधि के माध्यम से पूरा किया जा सकता है जिसमें एक जटिल गतिशील समन्वायोजन, जैसे कि ऊष्मीय लघु पथ वाली दीवार, को 1D बहु-परत समन्वायोजन द्वारा दर्शाया जाता है जिसमें समकक्ष ऊष्मीय विशेषताएँ होती हैं।[23]


यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Binggeli, C. (2010). आंतरिक डिजाइनरों के लिए बिल्डिंग सिस्टम. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons.
  2. ↑ Gorse, Christopher A., and David Johnston (2012). "Thermal bridge", in Oxford Dictionary of Construction, Surveying, and Civil Engineering. 3rd ed. Oxford: Oxford UP, 2012 pp. 440-441. Print.
  3. ↑ Arena, Lois (July 2016). "बाहरी कठोर इन्सुलेशन के बिना उच्च आर-वैल्यू वाली दीवारों के लिए निर्माण दिशानिर्देश" (PDF). NREL.gov. Golden, CO: National Renewable Energy Laboratory (NREL).
  4. ↑ Kaviany, Massoud (2011). Essentials of Heat Transfer: Principles, Materials, and Applications. New York, NY: Cambridge University Press. ISBN 978-1107012400.
  5. ↑ 5.0 5.1 "Definition and effects of thermal bridges [ ]". passipedia.org (in English). Retrieved 2017-11-05.
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