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建筑科学

2018年能源法规允许埋管

关键是管道泄漏,r值和蒸汽屏障

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风管绝缘上的冷凝物在这个南卡罗来纳的爬行空间里并不罕见。这种情况也可能发生在阁楼上。
图片来源:能源先锋
风管绝缘上的冷凝物在这个南卡罗来纳的爬行空间里并不罕见。这种情况也可能发生在阁楼上。
图片来源:能源先锋
阁楼隔热层的上面、里面和下面都有露点。
图片来源:D. Mallay,家庭能源研究实验室,建设美国研究报告

在潮湿的气候中,空气中的水蒸气凝结在空调管道上。这很正常隔热性能差的奖励房间让居住者不舒服或香烟导致肺癌一个€.管道上的凝结在爬行空间和地下室最常见,那里的空气更有可能有更高的温度露点

但它也发生在有条件的空间,偶尔甚至在阁楼。这就是为什么在潮湿气候下,尤其是在沿海地区,你必须小心将管道埋在阁楼隔热层中。然而,2018年的《国际住宅规范》(IRC)和国际节能规范(IECC)已经通过了新要求,他们表示将防止这种地下管道凝结。它们会起作用吗?

埋管道的问题

在讨论新的IECC要求之前,让我们先更好地理解这个问题。风管凝结的潜在原因是气候潮湿,降温季节的问题。我在西部的朋友们经常把他们的管道埋在透气的绝缘材料中(主要是玻璃纤维和纤维素),不用担心凝结。管道中的空气可能低至55°F,但其夏季露点通常低于50°F。只是没有足够的水蒸气来凝结。

在潮湿的气候中,情况就不是这样了。上面的照片显示了南卡罗来纳州希尔顿黑德市一个狭窄空间的管道上的冷凝物。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。55°F的空气通过供气管道,你必须在管道上安装绝缘材料,具有显著的r值,以保持表面温度高于露点。

当供气管道在通风的爬行空间里时,很难保持表面温度高于露点,因为那里的温度已经接近露点了。然而,当你在通风的阁楼的天花板绝缘层上有一个供应管道时,周围的空气温度通常高于环境温度。因此,管道的表面温度很可能高于露点。这意味着没有凝结。

但如果你把供气管道埋在玻璃纤维或纤维素绝缘材料中,这会让阁楼的空气到达管道表面,那么一切都完了。当你在管道顶部堆越来越多的绝缘材料时,绝缘夹套的表面温度就会下降。

由于阁楼的空气渗透到天花板保温层,内部的露点大概与保温层上方的阁楼空间相同。此外,如果阁楼是通风的,阁楼空气的露点应该与室外空气相同。对吧?结果是风管表面温度低于天花板隔热层中空气的露点,这意味着冷凝。

事实证明,在潮湿的气候条件下,埋在天花板隔热层中的管道有时确实存在冷凝问题。如果你住在气候潮湿的地方,尤其是靠近墨西哥湾或大西洋的地方,你现在可能知道天花板上那些神秘水点的原因了。也许吧。也可能是屋顶漏水造成的。

关于埋在地下的管道,研究是怎么说的

好吧,这听起来确实合理,但它被实际发生的事情证实了吗?2016年美国建筑公司的一篇论文题为,湿热气候房屋中的紧凑埋管给我们一个答案。家居创新研究实验室在南卡罗来纳夫人岛(希尔顿黑德岛以北一点)的一个家庭中,对埋在地下的管道系统进行了研究。他们想要回答的一个主要问题是:

在湿热和混合潮湿气候条件下,为防止埋地管道外护套冷凝,管道绝缘的最低水平是多少?

所以他们用埋在地下的管道系统搭建了这个模型房子,并安装了很多传感器。这些管道有标准的R-8绝缘,你可以在阁楼管道上找到,但后来被R-30天花板绝缘覆盖。以下是他们的发现:

  • 管道上没有凝结
  • 冷空气被送到房子里
  • 模拟简单回收期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,我在上一部分提到的假设似乎没有根据。还记得我说过阁楼隔热层内的露点应该和隔热层以上的露点相同吗?但这并不是他们的发现。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喷雾泡沫阁楼里找到的东西)和(2)露点峰值下降,当你下降到天花板绝缘和接近干墙。很高兴知道这一点。

这些都是好东西,但这只是个开始。首先,该报告仅基于2015年8月这一个月的数据。另一方面,他们把这座房子专门设置为测试房子,因此确保尽可能接近他们的设计条件。(不过,他们确实忽略了管道泄漏的问题。他们的目标是1 cfm25/100平方英尺的空调面积,结果他们达到了4 cfm25/100平方英尺。)

它很可能证明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

在2015年版本的IRC和IECC中,规范没有提到任何关于地下管道的内容。它们并没有被禁止,但如果你想把它们作为将管道引入有条件的空间或用喷雾泡沫将建筑围护物移动到屋顶的替代方法,也没有关于如何设计和安装它们的指导。但随着2018年I-codes首次解决这一问题,这种情况正在发生变化。

新的地下管道要求非常简单。基本上只有两件事。所有供应管道全部或部分埋在天花板保温层中必须:

  • 在IECC气候区1A、2A和3A中至少与R-13绝缘,在所有其他气候区至少与R-8绝缘;
  • 管道上方和下方的绝缘R-19的总量,不包括管道绝缘r值。

当然还有更多。一旦我们把管道放进隔热层,其他问题就出现了。以下是与本次讨论相关的两个问题:

  • 你能把管道上面的隔热层加到管道隔热层中来进行能量建模和负荷计算吗?
  • 你能把埋在地下的管道看作是有条件的空间吗?

这两个问题的答案都是肯定的,但前提是有更严格的要求。让我们分别来看它们。

深埋管道。第一个问题引出了所谓的“深埋管道”。如果它们(1)石膏板以上不超过5.5″,(2)两侧至少有R-30,(3)覆盖至少3.5″的绝缘材料(在R-8或R-13管道绝缘材料之上),它们就可以获得此称号。如果它们满足所有三个要求,那么您可以在负载计算和其他能量建模中输入R-25作为有效管道绝缘。

有条件的空间内埋管。如果地下管道满足更严格的要求,第二个问题是肯定的:(1)空气处理机必须在有条件的空间内;(2)风管泄漏量必须不高于1.5平方英尺的空调楼面面积;(3)风管以上的天花板保温层和风管保温层之和必须等于规定的天花板保温层r值。如果你实现了所有这些,你可以将管道建模为位于条件空间。

新的埋地管道要求是否有效?

由于许多房屋在阁楼上安装了管道,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收到回调,而在有条件的空间里,比管道高20%的能源账单不会被记录下来。

不过,这里也有陷阱。以下是一些例子:

  • 绝缘性能差的地下管道
  • 管道泄漏过多
  • 管道绝缘上的蒸汽屏障密封不当

任何一种情况都可能导致管道凝结。例如,在风管周围的一条压缩绝缘的带子,降低了带子上的r值。这降低了蒸汽层的温度,使它低于露点。

与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,也可能会导致一些严重的头痛。如果建筑商选择尝试,我们将拭目以待。

脚注

一个€我的父母都是吸烟者。两人都死于肺癌。

Allison贝尔斯是乔治亚州迪凯特的一名演讲者、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

    你有理论来解释这个图表吗?
    你认为向下流入松软绝缘材料的空气会与从天花板上泄漏的空气混合吗?或者你认为向下流动的空气会与从供应管道泄漏的空气混合吗?或者你认为从上面流下来的空气会以某种方式释放水分?

  2. charlie_sullivan||#2

    埋在什么隔热层里?
    我希望玻璃纤维和纤维素的绝缘露点的变化是不同的。你知道测试用的是什么吗?这可能有助于回答里德的问题。

    Reid,部分可能的解释是,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。然后你可以改变各种参数来梳理出不同的效果。

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

    对里德鲍德温的回应
    我不确定为什么会发生这种情况,但我怀疑可能有几个促成因素:

    1.靴子或埋在地下的管道泄漏
    2.天花板漏风
    3.天花板干墙的吸湿性和蒸汽扩散到房子里

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

    对查理·沙利文的回应
    查理,测试屋的天花板绝缘材料是R-38吹制玻璃纤维。我同意如果是纤维素的话会有区别因为它是吸湿的。此外,他们确实进行了一些WUFI模拟,以与他们的测量数据进行比较。下载报告,您可以看到所有的结果,测量和建模。这是直接链接:

    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,
    马丁刚给我看了这篇文章。这是非常翔实的,非常相关的决定,我们现在正在为我们的屋顶设计和保温。对我们来说,把管道埋起来是个很有效的办法。我们能够将大部分管道,而不是全部,移动到有条件的空间,但仍有一对在阁楼上。无通风的屋顶组件更昂贵,并且/或使用了大量的CC泡沫。我们在西雅图附近的4C区,我们的最高年露点是60华氏度。因此,采用通风装置,并花些时间正确地详细设计阁楼空间中我们拥有的少数管道(HVAC和HRV),似乎是正确的方法。您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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