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建筑科学

2018年能源法规允许埋地管道

关键是管道泄漏,r值,和蒸汽屏障

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管道绝缘层上有冷凝水在南卡罗来纳的这个爬行空间并不罕见。这也可能发生在阁楼上。
图片来源:Energy Vanguard
管道绝缘层上有冷凝水在南卡罗来纳的这个爬行空间并不罕见。这也可能发生在阁楼上。
图片来源:Energy Vanguard
阁楼隔热层上方、内部和下方的露点。
图片来源:D. Mallay,家庭能源研究实验室,美国建筑研究报告

在潮湿的气候中,空气中的水蒸气在空调管道上凝结。这是很正常的奖金房绝缘不良使居住者不舒服或吸烟导致肺癌一个€。管道上的凝结在爬行空间和地下室最常见,那里的空气更容易有更高的温度露点

但它也发生在有条件的空间,偶尔甚至在阁楼上。这就是为什么在潮湿的气候中,尤其是在沿海地区,你必须小心地将管道埋在阁楼隔热层中。然而,2018年国际住宅规范(IRC)和国际节能规范(IECC)已经通过了新的要求,他们说这将防止这种埋地管道上的冷凝。它们会起作用吗?

埋管的问题

在讨论新的IECC要求之前,让我们先更好地理解这个问题。潜在的管道冷凝是一个潮湿的气候,冷却季节的问题。我在西部的朋友经常把他们的管道埋在透气性绝缘材料中(主要是玻璃纤维和纤维素),不用担心冷凝。管道中的空气温度可能低至55华氏度,但它们的夏季露点通常低于50华氏度。没有足够的水蒸气来凝结。

在潮湿的气候中,情况并非如此。上面的照片显示了南卡罗来纳州希尔顿黑德一个爬行空间的管道上的冷凝水。那里的室外露点在夏天可以达到80华氏度,平均在70华氏度左右。当55°F的空气通过送风管道时,你必须在管道上安装良好的绝缘材料,使其具有显著的r值,以保持表面温度高于露点。

当供水管在通风的爬行空间时,很难保持表面温度高于露点,因为下面的温度已经接近露点了。然而,当你在通风阁楼的天花板隔热层上方有一个供水管时,周围的空气温度通常高于环境温度。因此,该管道的表面温度很可能高于露点。这意味着没有凝结。

但是,如果你把供应管道埋在玻璃纤维或纤维素绝缘材料中,使阁楼的空气能够到达管道的表面,那么一切就都不一样了。当你在管道顶部堆积越来越多的绝缘材料时,绝缘套的表面温度就会下降。

由于阁楼的空气会渗透到天花板隔热层中,因此内部的露点可能与隔热层上方阁楼空间的露点相同。此外,如果阁楼通风,阁楼空气的露点应该与室外空气大致相同。对吧?其结果是管道表面温度低于天花板隔热层空气的露点,这意味着冷凝。

事实证明,在潮湿气候下,埋在天花板隔热层中的管道有时会出现冷凝问题。如果你住在气候潮湿的地方,尤其是墨西哥湾或大西洋附近的地方,你现在可能知道你天花板上那些神秘的水点的原因了。也许吧。也可能是屋顶漏水造成的。

关于埋管的研究结果

这听起来很合理,但实际情况证实了吗?2016年《建设美国》的一篇论文题为,湿热气候房屋中的紧凑型地埋管道给我们一个答案。家居创新研究实验室在南卡罗莱纳夫人岛(希尔顿黑德岛以北一点)的一户人家做了一项地埋管道系统的研究。他们想要回答的一个主要问题是:

在湿热和混湿气候条件下,为防止埋地管道外护套结露,管道绝缘的最低要求是多少?

所以他们搭建了一个带有埋地管道系统的样房,并安装了很多传感器。这些管道有标准的R-8绝缘材料,你可以在阁楼的管道上找到,但后来被R-30天花板绝缘材料覆盖。以下是他们的发现:

  • 管道没有凝结
  • 冷空气被送到房子里
  • 模拟简单投资回收期3.1年,简单投资回报率32%

他们发现的另一件非常有趣的事情是,我在上一节提到的假设似乎是没有根据的。还记得我说过阁楼隔热层内的露点假定与隔热层上方阁楼的露点相同吗?但他们的发现并非如此。下面的图表显示了两件事:(1)露水经历每日循环(类似于我在亚特兰大的一个喷雾泡沫阁楼里找到的东西(2)露点峰值随着你进入天花板隔热层和靠近干墙而降低。知道这个很好。

这些都是好东西,但这只是个开始。首先,该报告仅基于一个月的数据,即2015年8月。另一方面,他们将这所房子专门设置为测试房,从而确保尽可能接近他们的设计条件。(不过,他们没有注意到管道泄漏。他们的目标是1 cfm25/100平方英尺,他们达到了4 cfm25/100平方英尺。)

它可能会很好地证明,R-8管道绝缘是足够好的一般使用,但我还不相信。事实证明,国际代码委员会(International Code Council)也不是。

新的I-code要求

通过2015年版本的IRC和IECC,这些规范没有提到任何关于埋地管道的内容。它们并没有被禁止,但如果你想尝试将它们作为将管道引入有条件的空间或将建筑外壳移动到屋顶线的替代方案,也没有指导你如何设计和安装它们。但现在这种情况正在改变,因为2018年的i -code首次解决了这个问题。

新的埋管要求非常简单。基本上只有两件事。所有全部或部分埋在天花板隔热层中的供气管道必须:

  • 在IECC 1A、2A和3A气候区,绝缘温度至少为R-13,在所有其他气候区,绝缘温度至少为R-8;
  • 风管上下保温R-19,不包括风管保温r值。

当然还有更多。一旦我们把管道放入隔热层,其他问题就出现了。以下是与本次讨论相关的两点:

  • 你能将风管上方的保温材料加入到风管保温材料中进行能量建模和负荷计算吗?
  • 你能认为埋管在有条件的空间里吗?

这两个问题的答案都是肯定的,但需要更严格的要求。我们分别来看一下。

深埋的管道。第一个问题涉及到所谓的“深埋管道”。如果它们(1)在干墙上方不超过5.5″,(2)两侧至少有R-30,并且(3)覆盖至少3.5″的隔热层(在R-8或R-13管道隔热层的顶部),则可以获得此名称。如果它们满足所有三个要求,那么你可以在负荷计算和其他能量建模中输入R-25作为有效的管道隔热。

条件空间内的埋管。如果地埋管道满足更严格的要求,第二个问题得到肯定:(1)空气处理机必须在有条件的空间内;(2)管道泄漏面积不得高于1.5平方英尺的空调楼面面积;(3)风管上方的吊顶保温与风管保温之和必须等于规定的吊顶保温r值。如果你做到了这一切,你就可以把这些管道模拟成位于有条件的空间里。

新的埋地风管要求是否有效?

由于许多房屋在阁楼上安装了管道,在天花板上安装了吹制的玻璃纤维或纤维素绝缘材料,这种新的选择可能会吸引一些建筑商。我们知道,从能源的角度来看,在没有空调的阁楼上安装管道是愚蠢的。但我们也知道,建筑商肯定会因为天花板上的水点而被召回,而能源账单比在有条件的空间里安装管道要高20%,这是不会被考虑的。

不过,这里也有陷阱。这里有一些:

  • 埋地管道绝缘不良
  • 管道泄漏过多
  • 管道绝缘层上的蒸汽屏障密封不当

这些都可能导致管道凝结。例如,在风管周围加一条压缩绝缘的带子,可以降低带子处的r值。这降低了汽障处的温度,可能使其低于露点。

正如几乎所有其他部分的建设,埋管方法将工作良好,如果实施得当。如果不是这样,也可能会导致一些严重的头痛。我们将看到如果构建者选择尝试它会发生什么。

脚注

一个€我的父母都是吸烟者。两人都死于肺癌。

Allison贝尔斯他是一位演说家、作家、建筑科学顾问,也是《能源先锋博客。你可以在推特上关注他@EnergyVanguard

5个评论

  1. 里德鲍德温||# 1

    你有什么理论来解释这个图表吗?
    你认为流入松软隔热层的空气会和从天花板上泄漏出来的空气混合在一起吗?或者你认为向下流动的空气会与供应管道泄漏的空气混合在一起吗?或者你认为从上方向下流动的空气会以某种方式失去水分?

  2. charlie_sullivan||# 2

    埋在什么绝缘中?
    我预计玻璃纤维和纤维素的露点通过绝缘的变化是不同的。你知道测试用的是哪一种吗?这或许有助于回答里德的问题。

    里德,一个可能的解释是,由于干墙的透气性,隔热层深处的空气受到天花板干墙下面空气的影响。运行一些WUFI模拟来比较这种行为会很有趣。然后,您可以更改各种参数以梳理出不同的效果。

  3. GBA编辑器
    Allison A. Bailes III博士||# 3

    Reid Baldwin的回应
    我不确定为什么会发生这种情况,但我怀疑可能有以下几个因素:

    1.管道泄漏从靴子或埋管
    2.天花板漏气
    3.天花板干墙的吸湿性和水蒸气向下扩散到房子里

  4. GBA编辑器
    Allison A. Bailes III博士||# 4

    对查理·沙利文的回应
    查理,试验室的天花板隔热层是R-38吹制玻璃纤维。我同意如果是纤维素就会有区别,因为它是吸湿的。此外,他们确实运行了一些WUFI模拟,以与他们的测量数据进行比较。下载报告,你可以看到所有的结果,测量和建模。下面是直接链接:

    http://apps1.eere.energy.gov/buildings/publications/pdfs/building_america/compact-buried-ducts-hot-humid.pdf

  5. 用户- 6504396||# 5

    伟大的文章
    艾莉森,
    马丁刚让我看了这篇文章。这对我们现在正在做的屋顶设计和隔热的决定非常有用。对我们来说,掩埋管道看起来是一个非常有效的方法。我们能够将大部分管道,不是全部,移到有条件的空间,但阁楼上仍然有几条。一个非通风的屋顶组件更昂贵,并且/或者使用了大量的CC泡沫。我们在西雅图附近的4C区,年最高露点是60华氏度。因此,采用通风装置,并花一些时间对阁楼空间中仅有的几条管道(暖通空调和HRV)进行详细说明,似乎是可行的方法。你的文章中的细节证实了这一选择,并为我们提供了一些关于如何建造管道的其他选择。谢谢你!

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