थर्मल ब्रिज

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थर्मल ब्रिज में तापमान वितरण
यह थर्मल इमेज एक ऊंची इमारत (शिकागो में एक्वा (गगनचुंबी इमारत)) की थर्मल ब्रिजिंग दिखाती है

एक थर्मल ब्रिज, जिसे कोल्ड ब्रिज, हीट ब्रिज या थर्मल बाईपास भी कहा जाता है, एक वस्तु का एक 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 बनाना।[2] थर्मल ब्रिज के परिणामस्वरूप वस्तु के थर्मल प्रतिरोध में समग्र कमी आती है। इमारत के थर्मल लिफाफे के संदर्भ में इस शब्द पर अक्सर चर्चा की जाती है जहां थर्मल पुलों का परिणाम वातानुकूलित स्थान में या बाहर होता है।

इमारतों में थर्मल ब्रिज एक स्थान को गर्म करने और ठंडा करने के लिए आवश्यक ऊर्जा की मात्रा को प्रभावित कर सकते हैं, जिससे भवन के लिफाफे के भीतर संघनन (नमी) हो सकता है,[3] और परिणामस्वरूप थर्मल असुविधा होती है। ठंडी जलवायु (जैसे यूनाइटेड किंगडम) में, थर्मल हीट ब्रिज के परिणामस्वरूप अतिरिक्त गर्मी का नुकसान हो सकता है और इसे कम करने के लिए अतिरिक्त ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

थर्मल ब्रिजिंग को कम करने या रोकने के लिए रणनीतियां हैं, जैसे कि बिना शर्त से वातानुकूलित स्थान तक फैले बिल्डिंग सदस्यों की संख्या को सीमित करना और थर्मल ब्रेक बनाने के लिए निरंतर इन्सुलेशन सामग्री लागू करना।

अवधारणा

जंक्शन पर थर्मल ब्रिज। गर्मी फर्श की संरचना से दीवार के माध्यम से चलती है क्योंकि कोई थर्मल ब्रेक नहीं होता है।

गर्मी हस्तांतरण तीन तंत्रों के माध्यम से होता है: संवहन, थर्मल विकिरण और थर्मल चालन।[4] थर्मल ब्रिज चालन के माध्यम से गर्मी हस्तांतरण का एक उदाहरण है। गर्मी हस्तांतरण की दर सामग्री की तापीय चालकता और थर्मल ब्रिज के दोनों ओर अनुभव किए गए तापमान अंतर पर निर्भर करती है। जब एक तापमान अंतर मौजूद 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 थर्मल ब्रिज है।[5] थर्मल ब्रिजिंग एक इमारत 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 इमारत के बाकी लिफाफे की तुलना में उच्च तापीय चालकता होती है।

थर्मल ब्रिज की पहचान

मानकीकरण के लिए अंतर्राष्ट्रीय संगठन (आईएसओ) के अनुसार निष्क्रिय इन्फ्रारेड थर्मोग्राफी (आईआरटी) का उपयोग करके थर्मल पुलों के लिए भवनों का सर्वेक्षण किया जाता है। इमारतों की इन्फ्रारेड थर्मोग्राफी थर्मल हस्ताक्षर की अनुमति दे सकती है जो गर्मी के रिसाव का संकेत देती है। आईआरटी थर्मल असामान्यताओं का पता लगाता है जो तत्वों के निर्माण के माध्यम से तरल पदार्थ के आंदोलन से जुड़े होते हैं, सामग्री के थर्मल गुणों में भिन्नता को हाइलाइट करते हैं जो तापमान में बड़े बदलाव का कारण बनते हैं। ड्रॉप शैडो इफेक्ट, एक ऐसी स्थिति जिसमें आसपास का वातावरण इमारत के अग्रभाग पर छाया डालता है, असंगत मुखौटा सूरज के संपर्क के माध्यम से माप की संभावित सटीकता के मुद्दों को जन्म दे सकता है। इस समस्या को हल करने के लिए एक वैकल्पिक विश्लेषण पद्धति, इटरेटिव फ़िल्टरिंग (IF) का उपयोग किया जा सकता है।

सभी थर्मोग्राफिक बिल्डिंग निरीक्षणों में, थर्मल इमेज इंटरप्रिटेशन अगर एक मानव ऑपरेटर द्वारा किया जाता है, जिसमें उच्च स्तर की व्यक्तिपरकता और ऑपरेटर की विशेषज्ञता शामिल होती है। स्वचालित विश्लेषण दृष्टिकोण, जैसे लेजर स्कैनिंग प्रौद्योगिकियां थर्मोग्राफिक विश्लेषण के लिए 3 आयामी सीएडी मॉडल सतहों और मीट्रिक जानकारी पर थर्मल इमेजिंग प्रदान कर सकती हैं।[6] 3डी मॉडल में सतह का तापमान डेटा थर्मल ब्रिज और इन्सुलेशन लीक की थर्मल अनियमितताओं की पहचान और माप कर सकता है। थर्मल इमेजिंग को मानव रहित हवाई वाहनों (यूएवी) के उपयोग के माध्यम से भी प्राप्त किया जा सकता है, जिसमें कई कैमरों और प्लेटफार्मों से थर्मल डेटा का उपयोग किया जाता है। यूएवी रिकॉर्ड किए गए तापमान मूल्यों की थर्मल फील्ड छवि उत्पन्न करने के लिए एक इन्फ्रारेड कैमरे का उपयोग करता है, जहां प्रत्येक पिक्सेल इमारत की सतह द्वारा उत्सर्जित विकिरण ऊर्जा का प्रतिनिधित्व करता है।[7]


निर्माण में थर्मल ब्रिजिंग

बार-बार, थर्मल ब्रिजिंग का उपयोग भवन के थर्मल लिफाफे के संदर्भ में किया जाता है, जो भवन के बाड़े प्रणाली की एक परत है जो आंतरिक वातानुकूलित वातावरण और बाहरी बिना शर्त वातावरण के बीच गर्मी के प्रवाह का प्रतिरोध करता है। पूरे लिफाफे में मौजूद सामग्रियों के आधार पर गर्मी एक इमारत के थर्मल लिफाफे के माध्यम से अलग-अलग दरों पर स्थानांतरित होगी। थर्मल ब्रिज स्थानों पर हीट ट्रांसफर अधिक होगा जहां इन्सुलेशन मौजूद है क्योंकि थर्मल प्रतिरोध कम है।[8] सर्दियों में, जब बाहरी तापमान आम तौर पर आंतरिक तापमान से कम होता है, तो गर्मी बाहर की ओर बहती है और थर्मल ब्रिज के माध्यम से अधिक दरों पर प्रवाहित होगी। एक थर्मल ब्रिज स्थान पर, भवन के लिफाफे के अंदर की सतह का तापमान आसपास के क्षेत्र की तुलना में कम होगा। गर्मियों में, जब बाहरी तापमान आम तौर पर आंतरिक तापमान से अधिक होता है, गर्मी आवक प्रवाहित होती है, और थर्मल पुलों के माध्यम से अधिक दरों पर होती है।[9] यह इमारतों में वातानुकूलित स्थानों के लिए सर्दियों में गर्मी के नुकसान और गर्मियों में गर्मी के लाभ का कारण बनता है।[10] विभिन्न राष्ट्रीय नियमों द्वारा निर्दिष्ट इन्सुलेशन आवश्यकताओं के बावजूद, भवन के लिफाफे में थर्मल ब्रिजिंग निर्माण उद्योग में एक कमजोर स्थान है। इसके अलावा, कई देशों में डिजाइन प्रथाओं का निर्माण नियमों द्वारा अपेक्षित आंशिक इन्सुलेशन माप को लागू करता है।[11] नतीजतन, डिजाइन चरण के दौरान प्रत्याशित व्यवहार में थर्मल नुकसान अधिक होते हैं।

एक असेंबली जैसे बाहरी दीवार या इन्सुलेटेड छत को आम तौर पर आर-वैल्यू (इन्सुलेशन) द्वारा वर्गीकृत किया जाता है। यू-फैक्टर, डब्ल्यू/एम में2·K, जो एक असेंबली के भीतर सभी सामग्रियों के लिए प्रति इकाई क्षेत्र में गर्मी हस्तांतरण की समग्र दर को दर्शाता है, न कि केवल इन्सुलेशन परत को। थर्मल ब्रिज के माध्यम से हीट ट्रांसफर असेंबली के समग्र थर्मल प्रतिरोध को कम करता है, जिसके परिणामस्वरूप यू-फैक्टर में वृद्धि होती है।[12] थर्मल ब्रिज एक बिल्डिंग लिफाफे के भीतर कई स्थानों पर हो सकते हैं; आमतौर पर, वे दो या दो से अधिक भवन तत्वों के बीच जंक्शन पर होते हैं। सामान्य स्थानों में शामिल हैं:

  • फर्श से दीवार या बालकनी से दीवार तक जंक्शन, जिसमें स्लैब-ऑन-ग्रेड और ठोस बालकनी या बाहरी आंगन शामिल हैं जो इमारत के लिफाफे के माध्यम से मंजिल पटिया का विस्तार करते हैं
  • छत/छत-से-दीवार जंक्शन, विशेष रूप से जहां पूर्ण छत इन्सुलेशन गहराई हासिल नहीं की जा सकती है
  • विंडो-टू-वॉल जंक्शन[13]
  • डोर-टू-वॉल जंक्शन[13]* दीवार से दीवार जंक्शन[13]* लकड़ी, स्टील या कंक्रीट के सदस्य, जैसे स्टड और जॉइस्ट, बाहरी दीवार, छत या छत के निर्माण में शामिल[14]
  • धंसा हुआ ल्यूमिनेयर जो इंसुलेटेड छत में प्रवेश करता है
  • विंडोज और दरवाजे, विशेष रूप से फ्रेम घटक
  • अंतराल या खराब स्थापित इन्सुलेशन वाले क्षेत्र
  • चिनाई गुहा की दीवारों में धातु का बंधन[14]

संरचनात्मक तत्व निर्माण में एक कमजोर बिंदु बने रहते हैं, आमतौर पर थर्मल ब्रिज के लिए अग्रणी होते हैं जिसके परिणामस्वरूप एक कमरे में उच्च गर्मी का नुकसान और कम सतह का तापमान होता है।

चिनाई वाली इमारतें

जबकि थर्मल पुल विभिन्न प्रकार के भवन बाड़ों में मौजूद हैं, चिनाई के अनुभव ने थर्मल पुलों के कारण यू-कारकों में काफी वृद्धि की है। विभिन्न निर्माण सामग्री के बीच तापीय चालकता की सूची की तुलना करने से अन्य डिजाइन विकल्पों के सापेक्ष प्रदर्शन का आकलन करने की अनुमति मिलती है। ईंट सामग्री, जो आम तौर पर मुखौटा बाड़ों के लिए उपयोग की जाती है, आमतौर पर ईंट घनत्व और लकड़ी के प्रकार के आधार पर लकड़ी की तुलना में उच्च तापीय चालकता होती है।[15] कंक्रीट, जिसका उपयोग चिनाई वाली इमारतों में फर्श और किनारे के बीम 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 अलावा, यदि इनडोर वातावरण पर्याप्त रूप से हवादार नहीं है, तो थर्मल ब्रिजिंग ईंट सामग्री को बारिश के पानी और नमी को दीवार में अवशोषित करने का कारण बन सकती है, जिसके परिणामस्वरूप मोल्ड वृद्धि और लिफाफा सामग्री के निर्माण में गिरावट हो सकती है।

परदे की दीवार

चिनाई वाली दीवारों के समान, पर्दे की दीवार (आर्किटेक्चर) थर्मल ब्रिजिंग के कारण यू-कारकों में काफी वृद्धि का अनुभव कर सकती है। पर्दे की दीवार के फ्रेम अक्सर 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 फ़्रेमिंग सदस्य आमतौर पर 0.68 और 1.25 W/m·K के बीच होते हैं।[15]अधिकांश पर्दे की दीवार के निर्माण के लिए एल्यूमीनियम फ्रेम इमारत के बाहरी हिस्से से लेकर आंतरिक तक फैला हुआ है, जिससे थर्मल ब्रिज बनते हैं।[16]


थर्मल ब्रिजिंग के प्रभाव

थर्मल ब्रिजिंग के परिणामस्वरूप सर्दियों की गर्मी के नुकसान 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। थर्मल ब्रिज के पास आंतरिक स्थानों पर, तापमान में अंतर के कारण रहने वालों को थर्मल असुविधा का अनुभव हो सकता है।[17] इसके अतिरिक्त, जब इनडोर 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, आंतरिक सतह पर ठंडे तापमान के कारण इमारत के लिफाफे में संघनन का खतरा होता है। थर्मल ब्रिज स्थानों पर।[17]संक्षेपण के परिणामस्वरूप अंततः खराब इनडोर वायु गुणवत्ता और इन्सुलेशन गिरावट के साथ मोल्ड वृद्धि हो सकती है, इन्सुलेशन प्रदर्शन को कम कर सकता है और थर्मल लिफाफे में असंगत रूप से इन्सुलेशन का कारण बन सकता है।[18]


थर्मल ब्रिज को कम करने के लिए डिजाइन के तरीके

ऐसे कई तरीके हैं जो कारण, स्थान और निर्माण प्रकार के आधार पर थर्मल ब्रिजिंग को कम करने या समाप्त करने के लिए सिद्ध हुए हैं। इन विधियों का उद्देश्य या तो थर्मल ब्रेक बनाना है जहां एक इमारत घटक बाहरी से आंतरिक तक फैला होगा, या बाहरी से आंतरिक तक फैले भवन घटकों की संख्या को कम करना है। इन रणनीतियों में शामिल हैं:

  • थर्मल लिफाफे में एक सतत थर्मल बिल्डिंग इन्सुलेशन परत, जैसे कठोर फोम बोर्ड इन्सुलेशन के साथ[5]* इंसुलेशन का लैपिंग जहां प्रत्यक्ष निरंतरता संभव नहीं है
  • डबल और स्टैगर्ड वॉल असेंबली[19]
  • संरचनात्मक अछूता पैनल (एसआईपी) और इन्सुलेट ठोस रूप (आईसीएफ)[19]*अनावश्यक फ़्रेमिंग सदस्यों को समाप्त करके फ़्रेमिंग कारक को कम करना, जैसे उन्नत फ़्रेमिंग के साथ लागू किया गया[19]*इन्सुलेशन की गहराई बढ़ाने के लिए दीवार से छत तक के जंक्शनों पर हील ट्रस को ऊपर उठाएं
  • गुणवत्ता इन्सुलेशन स्थापना voids या संपीड़ित इन्सुलेशन के बिना
  • गैस फिलर और कम-उत्सर्जन कोटिंग के साथ डबल या ट्रिपल फलक विंडो स्थापित करना[20]
  • कम चालकता सामग्री से बने थर्मली टूटे फ्रेम 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 थर्मल पुलों के प्रभावों का सही ढंग से मॉडलिंग करना महत्वपूर्ण है। थर्मल पुलों को बहु-आयामी गर्मी हस्तांतरण की विशेषता है, और इसलिए उन्हें गणना के स्थिर-राज्य एक-आयामी (1D) मॉडल द्वारा पर्याप्त रूप से अनुमानित नहीं किया जा सकता है, जो आमतौर पर अधिकांश भवन ऊर्जा सिमुलेशन उपकरणों में भवनों के थर्मल प्रदर्शन का अनुमान लगाने के लिए उपयोग किया जाता है।[21] स्थिर अवस्था ताप अंतरण मॉडल 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। थर्मल ब्रिज मौजूद होने पर इस प्रकार का 1डी मॉडल लिफाफे 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 मॉडलिंग सॉफ़्टवेयर में द्वि-आयामी (2डी) और त्रि-आयामी (3डी) 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 1डी घटक में उपयोग करने के लिए अनुवादित करता है। बिल्डिंग सिमुलेशन सॉफ्टवेयर। इस बाद वाली विधि को समतुल्य दीवार विधि के माध्यम से पूरा किया जा सकता है जिसमें एक जटिल गतिशील असेंबली, जैसे कि थर्मल ब्रिज वाली दीवार, को 1डी मल्टी-लेयर असेंबली द्वारा दर्शाया जाता है जिसमें समकक्ष थर्मल 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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  8. ↑ "RR-0901: Thermal Metrics for High-Performance Walls—The Limitations of R-Value". Building Science Corporation (in English). Retrieved 2017-11-19.
  9. ↑ Grondzik, Walter; Kwok, Alison (2014). भवनों के लिए यांत्रिक और विद्युत उपकरण. John Wiley & Sons. ISBN 978-0470195659.
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बाहरी संबंध

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