Окна входят в фасад: Является ли окно квартиры с наружной стороны частью фасада жилого дома?

Архитектурная компания: Keivani Architects

Ответственный архитектор (и): Нима Кейвани — Sina Keivani Design Associates

Команда: Ладан Мостофи — Акбар Халадж

Ландшафт: Keivani Architects

Дата проектирования: июнь 2013 г. — июнь 2014 г.

Дата строительства: июнь 2013 г. — сентябрь 2015 г.

Площадь участка: 300 м2

Площадь первого этажа: 195 м2

Застроенная площадь: 1409 м2

Тип здания: жилое Гражданское инженер / Компания: Reza Hooshiar Khah

Инженер-механик / Компания: Mehdi Bazargani

Строительная компания: Keivani Architects

Исполнительный директор: Mohammad Mashouf

Руководитель: Nima Keivani

3D-рендеры: Sina Keivani Graphic 9000 Sina Keivani Graphic Awards: Maryam 9000 : Финалист премии Iran Architect Award — обладатель международной премии в области архитектуры и дизайна в 2016 году в Италии

Основные материалы: дерево, S тон, Витражи

Клиент: Амир Аббас Тахери — Шамседин Сохраби

Бюджет: (Риалы и доллары США) 700000 $

Все изображения © Пархам Тагиоф, Нима Кейвани, Ханнане Фадаи

> через Keivani Architects

Как скачать, исправить и обновить фасад.lnk

Если вы столкнулись с одним из вышеуказанных сообщений об ошибке, выполните следующие действия по устранению неполадок, чтобы решить проблему с Facade.lnk. Эти действия по устранению неполадок перечислены в рекомендуемом порядке выполнения.

Шаг 1. Восстановите компьютер до последней точки восстановления, «моментального снимка» или образа резервной копии до возникновения ошибки.

Чтобы начать восстановление системы (Windows XP, Vista, 7, 8 и 10):

1. Нажмите кнопку «Пуск» в Windows
2. Когда вы увидите поле поиска, введите « Восстановление системы » и нажмите « ВВЕДИТЕ «.
3. В результатах поиска найдите и щелкните Восстановление системы .
4. Пожалуйста, введите пароль администратора (если применимо / запрашивается).
5. Следуйте инструкциям мастера восстановления системы, чтобы выбрать соответствующую точку восстановления.
6. Восстановите компьютер с помощью этого образа резервной копии.

Если на шаге 1 не удается устранить ошибку Facade.lnk, перейдите к шагу 2 ниже.

Шаг 2. Если недавно был установлен Facade (или связанное программное обеспечение), удалите его, а затем попробуйте переустановить программное обеспечение Facade.

Вы можете удалить программное обеспечение Facade, следуя этим инструкциям (Windows XP, Vista, 7, 8 и 10):

1. Нажмите кнопку Windows Пуск
2. В поле поиска введите « Удалить » и нажмите « ENTER ».
3. В результатах поиска найдите и нажмите « Установка и удаление программ »
4. Найдите запись для Facade 1.03 и нажмите « Удалить »
5. Следуйте инструкциям по удалению.

После полного удаления программного обеспечения перезагрузите компьютер и переустановите программное обеспечение Facade.

Если и этот шаг 2 не прошел, перейдите к шагу 3 ниже.

Facade 1.03

Procedural Arts

Шаг 3. Выполните обновление Windows.

Когда первые два шага не устранили проблему, целесообразно запустить Центр обновления Windows. Многие сообщения об ошибках Facade.lnk могут быть связаны с устаревшей операционной системой Windows.Чтобы запустить Центр обновления Windows, выполните следующие простые шаги:

1. Нажмите кнопку Windows Пуск
2. В поле поиска введите « Обновление » и нажмите « ENTER ».
3. В диалоговом окне Центра обновления Windows нажмите « Проверить наличие обновлений » (или аналогичную кнопку в зависимости от версии Windows)
4. Если обновления доступны для загрузки, нажмите « Установить обновления ».
5. После завершения обновления перезагрузите компьютер.

Если Центр обновления Windows не смог устранить сообщение об ошибке Facade.lnk, перейдите к следующему шагу. Обратите внимание, что этот последний шаг рекомендуется только опытным пользователям ПК.

Ультратонкие жидкие ламинаты для интеграции фасадов большой площади и Smart Windows

Adv Sci (Weinh). 2017 Март; 4 (3): 1600362.

Бенджамин П.V. Heiz

¹ Институт исследования материалов Отто Шотта, Йенский университет, Fraunhoferstrasse 6, 07743, Йена, Германия

² Центр энергетики и химии окружающей среды — CEEC, Йенский университет, Philosophenweg 7, 07743, Йена, Германия

Zhiwen Pan

¹ Институт исследования материалов Отто Шотта, Йенский университет, Фраунгоферштрассе 6, 07743, Йена, Германия

Герхард Лаутеншлегер

³ SCHOTT Technical Glass Solutions Strasse 13, 07745, Jena, Germany

Christin Sirtl

⁴ Кафедра стальных и гибридных конструкций, Веймарский университет, Мариенштрассе 13D, 99423, Веймар, Германия

Маттиас Краус

⁴ Кафедра стали и гибридных конструкций Структуры, Веймарский университет, Мариенштрассе 13D, 99423, Веймар, Германия

Лотар Вондракчек

¹ Институт материалов Отто Шотта R esearch, Йенский университет, Фраунгоферштрассе 6, 07743, Йена, Германия

² Центр энергетики и химии окружающей среды — CEEC, Йенский университет, Philosophenweg 7, 07743, Йена, Германия

¹ Институт материалов Отто Шотта Исследования, Университет Йены, Фраунгоферштрассе 6, 07743, Йена, Германия

² Центр энергетики и химии окружающей среды — CEEC, Йенский университет, Philosophenweg 7, 07743, Йена, Германия

³ SCHOTT Technical Glass Solutions GmbH , Otto-Schott-Strasse 13, 07745, Йена, Германия

⁴ Кафедра стальных и гибридных конструкций, Веймарский университет, Мариенштрассе 13D, 99423, Веймар, Германия

Поступило 14 сентября 2016 г .; Пересмотрено 5 октября 2016 г.

Abstract

На здания приходится более 40% потребностей Европы в энергии и около одной трети ее выбросов CO ₂ .Таким образом, энергоэффективные здания и, в частности, облицовка зданий являются одними из ключевых приоритетов международных исследовательских программ. Здесь представлены жидкостные устройства стекло-стекло для интеграции больших площадей с адаптивными фасадами и интеллектуальными окнами. Эти устройства позволяют использовать и специализированный контроль различных жидкостей для дополнительной функциональности в оболочке здания. Сочетая микроструктурированное стеклянное стекло, тонкий покровный лист с индивидуальными механическими характеристиками и жидкость для хранения и транспортировки тепла, получается плоский ламинат с толщиной, адаптированной к одному листу стекла в обычных окнах.Такие мультиматериальные устройства могут быть интегрированы с современными оконными стеклами или фасадами для сбора и распределения тепловой, а также солнечной энергии путем обертывания зданий жидким слоем. Высокая визуальная прозрачность достигается за счет настройки оптических свойств используемой жидкости. Также вторичные функции, такие как хроматические окна, полихроматизм или адаптивное поглощение энергии, могут быть созданы частью жидкости.

Ключевые слова: энергоэффективных зданий, сбор энергии, жидкое окно, стекло, умное окно, солнечная энергия

1.Введение

Стекло стало важным компонентом современных строительных покрытий. Это в первую очередь связано с его визуальной прозрачностью, но также с качеством поверхности и общей привлекательностью, механическими свойствами и долговременной стабильностью в широком диапазоне климатических условий и условий солнечного излучения. В последнее время значительно возросла популярность стекла в качестве конструкционного материала, что привело к увеличению числа применений и постоянно растущему спросу на материалы.Добавление новых функций к классическим стеклянным панелям было в центре внимания интенсивных исследований, которые привели к появлению в так называемом секторе интеллектуальных окон со значительными ожиданиями на ближайшее и среднесрочное будущее. Некоторые конкретные примеры включают индивидуальное затенение или освещение, ¹ , ² , ³ , ⁴ пассивное и активное экранирование от шума ⁵ или электромагнитное излучение, интеграция прозрачной электроники, такой как радиочастотные антенны, ⁶ дисплеев или светоизлучающих устройств, ⁷ солнечных элементов, ⁸ , ⁹ , ¹⁰ полихроматизм или контроль светового излучения, ¹¹ , ¹² , ¹³ как для защиты от солнца, так и для уменьшения тепловых потерь внутри здания.

Однако основными требованиями к окнам и, зачастую, в аналогичной степени, к фасадным системам, остаются внешний вид и тепловые характеристики. Согласно нескольким недавним исследованиям, на здания приходится более 40% общего потребления энергии в Европе ¹⁴ и генерируется более одной трети выбросов CO ₂ . Для достижения повестки дня на период до 2050 года ¹⁵ сокращение выбросов CO ₂ по крайней мере на 80% по сравнению с 1990 годом и параллельное сокращение потребления энергии на 50%, значительные улучшения материалов в обшивке здания и, в частности, в окна обязательны. ¹⁶ Очевидно, это также относится и к другим частям мира. ¹⁷

Несколько технологий исследуются и совершенствуются для достижения этой цели. Среди них — многократное (четырехкратное) остекление ¹⁸ и покрытия с низким уровнем выбросов, ¹⁹ , ²⁰ , ²¹ , ²² многослойное остекление с солнечно-тепловыми коллекторами, ²³ люминесцентные концентраторы, ²⁴ аккумулирование скрытой теплоты, ²⁵ ультратонкие стеклянные мембраны или световодные микрозеркала, ²⁶ , но также переключаемые окна (хромогеника ¹ , ² , ¹³ , ²⁷ , ²⁸ , ²⁹ , ³⁰ , ³¹ , ³² , ³³ , ³⁴ , ³⁵ , ³⁶ , ³⁷ , ³⁸ ), жидкие кристаллы с полимерной дисперсией, интегрированные в окно, ¹ , ² , ³⁹ , ⁴⁰ , ⁴¹ , ⁴² и устройства для взвешенных частиц. ¹ , ² , ⁴³

Среди концепций адаптивных строительных обшивок была идея обернуть здание слоем жидкости, чтобы эта жидкость могла действовать как регулируемый резервуар для охлаждения (или нагрева). В буквальном смысле это было продемонстрировано в островном павильоне на всемирной выставке в Ганновере, Германия, в 2000 году. ⁴⁴ Параллельные и последующие попытки использовать жидкости внутри фасадных элементов ограничивались заполнением полости между двумя листами. стекло в стеклопакете или стеклопакете (например.g., для водорослевых реакторов ⁴⁵ ) или, например, для тонких слоев иммобилизованных жидкостей, таких как использование жидкокристаллических слоев для контроля яркости / дневного света. ¹ Точно так же, по крайней мере, иногда материалы с жидким фазовым переходом рассматривались как наполнитель для хранения энергии. ⁴⁶ В то время как первый подход в основном не удался из-за таких проблем, как механическая стабильность, внутреннее загрязнение или перекачка и вспомогательное обслуживание, последний подход сам по себе бесполезен для циркуляции жидкости и количественной выработки энергии.Следовательно, можно было бы искать еще один вариант в отдельной области микрофлюидики. Здесь микронасос ⁴⁷ и микрожидкостное охлаждение ⁴⁸ стали свидетелями значительного технологического прогресса, но размер системы, пропускная способность и связанные с этим затраты, похоже, требуют изменения парадигмы, прежде чем станет возможным переход к крупномасштабному применению на фасадах и окнах.

В этом отчете мы представляем жидкостные устройства стекло-стекло для интеграции больших площадей с адаптивными фасадами и интеллектуальными окнами.Мы показываем, что они позволяют использовать и специализированный контроль над жидкостями в оконной системе большой площади. В данном примере жидкость используется в качестве резервуара и транспортной системы для сбора внешнего тепла, а также солнечной энергии и для распределения этой энергии внутри здания. Как показано на Рисунок , он сочетает в себе микроканальное стекло и тонкий покровный лист с индивидуальными механическими характеристиками. Функциональная жидкость протекает через эти микроканалы. Затем поверхность тонкого листа подвергается воздействию резервуара, из которого должно собираться тепло (или к которому тепло должно подаваться).В зависимости от применения это может быть внешняя или внутренняя сторона окна. Для интеграции с существующими строительными технологиями толщина всего устройства адаптируется к толщине отдельного листа стекла в обычном остеклении. Приведены экспериментальная демонстрация и вычислительная проверка этой концепции. Регулируя оптические свойства жидкости, можно настроить внешний вид всей системы от полной прозрачности до различных степеней преломления или рассеяния света (рисунок).Это приводит к широкому спектру потенциальных применений и широкому разнообразию фасадных конструкций. С этой целью, как показано на рис. , рис. . C также учитывается внешний вид указанных устройств на реальных фасадах.

Устройство Fluidic для интеграции окон и фасадов большой площади. A) Ламинированная система из микроканального стекла и тонколистовой крышки с протекающей по каналам функциональной жидкостью. Б) Схема обмена окружающим теплом и солнечной энергией по отдельному каналу.

Внешний вид микрофлюидного устройства для оконной интеграции. A, B) 30 × 21 см ² демонстратор без жидкости (массив пустых каналов — слева) и заполненный жидкостью с показателем преломления, соответствующим показателю преломления капиллярного стекла (справа). C) Вычислительная визуализация внутреннего вида через оконную систему в соответствии с рисунком а (подробности см. В тексте).

2. Результаты и обсуждение

2.1. Общие

Производство капиллярного стекла из боросиликата с низким коэффициентом расширения с поперечным сечением капилляров около 3 мм ² и межкапиллярным расстоянием около 3 мм путем фрезерования не привело к механическим повреждениям.Переход между землей капилляра и опорной поверхностью не образует острого края, и в процессе фрезерования возникли незначительные отслаивания. Однако оба дефекта не имели существенных последствий для устойчивости системы, в частности, при остаточной толщине стекла 4 мм. Предполагалось, что шероховатость внутреннего канала 2,96 ± 0,29 мкм (полученная с помощью сканирующей профилометрии) не оказывает значительного влияния на поведение потока внутри капилляров, и не учитывалась при вычислительной проверке.Как будет показано ниже, хорошее соответствие эксперимента и расчета подтвердило, что это упрощение не имеет измеримых последствий для настоящего исследования. Несмотря на то, что на этом этапе механические испытания не проводятся, ожидается, что дополнительная стабилизация будет производиться за счет покровного стекла. Склеивание покровного стекла посредством УФ-отверждения в значительной степени облегчается за счет специфической УФ-прозрачности используемого типа стекла. В ходе экспериментов не наблюдалось никаких дефектов, таких как протечка или неоднородность связи.Следовательно, предполагается, что они не имеют определяющего влияния на настоящие исследования и, таким образом, не учитывались в имитационной модели.

2.2. Тепловые свойства и теплообмен

Рисунок A показывает изменения температуры поверхности элементов жидкостного окна, полученные с помощью инфракрасной камеры, в зависимости от скорости потока для эксперимента по теплопередаче с постоянным впрыском тепла в соответствии с Рис. . Расходы около 20–30 мл мин. ^–1 имеют относительно небольшое влияние на общую температуру окна, что означает, что впрыскиваемое тепло не эффективно отводится через жидкость.Равномерное охлаждение всего окна достигается при более высоких скоростях потока, например, 80 мл мин. ^-1 . Практически независимо от расхода, установившееся состояние достигается в течение примерно 15 минут для всех исследованных значений расхода. В качестве примера это показано для расхода 80 мл мин. ^-1 на рисунке B. Почти однородный температурный профиль в диапазоне от 23 до 28 ° C достигается через время в 1000 с. Кроме того, настоящая система обеспечивает выходную тепловую мощность около 30 Вт.

Инфракрасное изображение элементов жидкостного окна.Изображения показаны для эксперимента по охлаждению от около 60 ° C (постоянное нагнетание тепла 510 Вт · м ^-2 ) с постоянной температурой на входе 23 ° C. А) Влияние скорости потока после достижения установившегося состояния. Б) Влияние времени при скорости потока 80 мл мин ^-1 . На всех изображениях вход находится справа внизу, а выход — вверху слева.

Схема экспериментальной установки для испытания тепловых характеристик элементов окна с жидкостным потоком. А) Общая настройка. Б) Установка капиллярного стеклянного элемента.

Эти экспериментальные наблюдения хорошо воспроизводятся расчетными данными. Чтобы проверить точность имитационной модели, мы сравнили экспериментальные инфракрасные изображения с компьютерными образцами. В Рисунок A, B, это показано для расхода 27 мл мин ^-1 после достижения установившегося состояния. На рисунке C представлена ​​разница между экспериментальными и расчетными данными. По всей площади окна максимальное отклонение 2,2 ° C и стандартное отклонение 1.Для этих экспериментальных условий наблюдалась температура 0 ° C. На выходе наблюдается разница температур всего 0,4 ° C (при общей разнице температур 15 ° C между входом и выходом). Основные отклонения возникают в краевых областях и вблизи входа и выхода, соответственно, из-за проблем с теплопередачей и изоляцией на краях, которые не были учтены при моделировании, и, в конечном итоге, из-за небольших неоднородностей потока между отдельными капиллярами. . Отклонения становятся еще меньше при более высоких расходах, т.е.е., когда экспериментально достигается более однородное распределение температуры, и для пластин большего размера. Это хорошее соответствие между данными эксперимента и моделирования подтверждает предположения относительно использования настоящей концепции для эффективного сбора тепла в жидкостных окнах. Он также обеспечивает быструю оптимизацию с помощью компьютерного моделирования.

Расчетная проверка установившегося теплообмена через окна с жидкостными окнами с помощью FEM. Изображения представляют собой распределения температуры в жидкостном окне размером 300 × 210 мм ² с впрыском тепла 510 Вт · м ⁻² для температуры на входе 23 ° C и скорости потока 27 мл мин ⁻¹ .А) Моделирование методом конечных элементов. Б) Экспериментальные данные. В) Абсолютная разница между экспериментальными и расчетными данными.

дюйм Рисунок , разница температур Δ T между входом и выходом изображена для различных скоростей потока, снова сравнивая экспериментальные данные и моделирование. Оба набора данных показывают очень хорошее совпадение. Для практических целей нежелательны ни очень высокие, ни очень низкие скорости потока. Следовательно, как можно более низкий расход может быть выбран в качестве компромисса для достижения однородного температурного профиля (низкий Δ T ).

Тепловой КПД микрофлюидного окна. На графике показана разница температур Δ T между входом и выходом микрофлюидного реактора для различных скоростей потока —. Данные приведены для блока размером 300 × 210 мм ² .

Приведенные выше наблюдения позволяют делать прогнозы на основе теплового поведения системы. Собственная эффективность системы представляет собой соотношение между количеством энергии, передаваемой системе, и количеством энергии, которое эффективно поглощается жидкостью.Предполагая, что имитационная модель действительна, можно спрогнозировать внутреннюю эффективность системы. Рисунок обеспечивает прогнозируемую внутреннюю эффективность для скоростей потока от 0 до 330 мл мин. ^-1 , предполагая эффективность насоса 100%. Согласно этому, дальнейшее внутреннее улучшение не может быть достигнуто при расходах выше примерно 50 мл мин ^-1 . Тем не менее, при этом не принимаются во внимание внешние параметры, такие как эффективность откачки и, следовательно, общий КПД.Например, общий КПД будет снижаться при дальнейшем увеличении расхода после достижения оптимального значения из-за нелинейного увеличения насосных потерь. Таким образом, чтобы спрогнозировать внешнюю эффективность и, следовательно, общую эффективность системы, необходимо провести полный анализ жизненного цикла системы.

Собственная эффективность уборки урожая. На графике показано соотношение между нагнетаемым и переносимым теплом в зависимости от расхода — , полученное с использованием существующей конструкции прототипа.При расходах выше ≈300 мл мин ^-1 внешние потери, например, вызванные эффективностью откачки, начинают доминировать над общей эффективностью. Данные приведены для блока размером 300 × 210 мм ² .

2.3. Движение жидкости в микроканалах

Обеспечение однородного потока внутри микроканалов предотвращает потенциальное скопление частиц в некоторых частях реактора, предотвращает потери энергии за счет равномерного рассеивания тепла и гарантирует равномерное распределение жидкости и (в случае преднамеренной загрузки жидкости частицами) распределение частиц в элементе фасада, например, в приложении в качестве затеняющего устройства.Поэтому важно добиться равномерного распределения жидкости по всем капиллярам. Однако первые два тепловых изображения на рисунке A показывают, что при низких скоростях потока (около 20–27 мл мин ^–1 ) распределение жидкости немного неоднородно. Вблизи входа жидкости скорость кажется ниже, чем в противоположном углу. При увеличении скорости входящего потока эта тенденция уменьшается и, наконец, исчезает, что приводит к однородному распределению жидкости по всем капиллярам, ​​как показано на рисунке B.Что касается движения жидкости в системе, имитационная модель пока не может быть подтверждена экспериментально. Действительно, согласно рисунку, рассчитанное распределение скорости потока в системе не полностью соответствует действительности. Согласно результатам моделирования, можно скорее ожидать однородного распределения (см. Рисунок ).

Распределение скорости потока внутри микрофлюидного устройства. Области с величиной скорости выше или равной 10 мм с ⁻¹ окрашены в темно-красный цвет.

2.4. Оптические свойства и визуализация

В последние годы около половины всех больших офисных и административных зданий (с высотой> 100 м), а также множество небольших зданий были спроектированы в частично или полностью прозрачном многофункциональном дизайне. Основная причина более широкого использования многофункциональных фасадов или окон заключается в их способности вносить вклад в обеспечение устойчивости с точки зрения экономии ресурсов / энергии и повышения комфорта, с учетом предыдущих параграфов.Еще одна проблема — это внешний вид и, соответственно, вклад в создание приятного климата в помещении. Фасад должен обеспечивать достаточную прозрачность и при этом обеспечивать конфиденциальность, что является основным пограничным правилом при проектировании фасадов. Несмотря на то, что представленные здесь жидкие окна основаны на идеальной прозрачности неструктурированных однородных стекол, они позволяют использовать некоторые новые конструктивные особенности, которые ранее были недоступны. Как показано на рисунке C, в зависимости от оптических свойств жидкости и формы поперечного сечения канала возникают эффекты прозрачности и затенения.Их можно специально настроить ( Рисунок А). Помимо внешнего вида в помещении, основной целью дизайна может быть внешний вид (Рисунок B).

Расчетный рендеринг экспериментального фасада, использующего оконные устройства с жидкостным потоком, как описано здесь. А) В помещении днем. Б) На улице ночью (подробности см. В тексте).

3. Выводы

В итоге мы представили жидкостные устройства стекло-стекло для интеграции больших площадей с адаптивными фасадами и интеллектуальными окнами. Эти устройства содержат теплоаккумулирующую жидкость, которая транспортируется по микроканалам.Последние непосредственно интегрированы в стеклянную панель и, следовательно, позволяют проектировать очень тонкую структуру для интеграции с современным остеклением, имеют малый вес и привлекательные оптические свойства. Высокая механическая надежность в первую очередь обеспечивается тонким покровным стеклом, которое может быть изготовлено из различных типов стандартных или сверхпрочных стеклянных листов, в зависимости от целевого применения и потенциального желания вторичной закалки. Здесь мы создали ламинат с плоскими панелями, толщина которого адаптирована к толщине одного листа стекла в обычных окнах с целью сбора и распределения тепловой, а также солнечной энергии.Высокая визуальная прозрачность достигается за счет настройки оптических свойств используемой жидкости. Также в части жидкости могут быть созданы вторичные функции, такие как хроматические окна, полихроматизм или адаптивное поглощение энергии.

В качестве предварительного условия для дальнейшей оптимизации было исследовано влияние расхода на тепловые свойства системы и гидродинамику. Экспериментальные исследования показали, что более низкие скорости потока приводят к более высокой разнице температур в окне, но также к менее однородному распределению потока по капиллярам.Кроме того, максимальный предел собственной эффективности системы был предсказан на основе результатов моделирования, таким образом предполагая верхний предел для объемного расхода. Согласно проведенным исследованиям, подходящий диапазон для объемной скорости потока составляет от 40 до 80 мл мин ^-1 для сбора нагнетаемой тепловой нагрузки около 500 Вт м ^-2 . В будущем недорогие микроканальные пластины большой площади могут изготавливаться методом прокатки в лотках. Это позволит создать новый компонент в дизайне сверхэффективных и адаптивных обшивок зданий по отношению к зданиям с низким содержанием углерода и отрицательной энергией.

4. Экспериментальная часть

Капиллярный стеклянный элемент : Принципиальная конструкция настоящего устройства показана на рисунке а. В демонстрационных целях здесь было сфокусировано устройство размером 300 × 210 мм ² . В качестве ламината было выбрано боросиликатное флоат-стекло (Borofloat 33, Schott TGS), обеспечивающее высокое качество поверхности, высокую прозрачность и высокую механическую стабильность. ⁴⁹ Соответствующими свойствами этого стекла являются его температура перехода T _г при 525 ° C, коэффициент линейного теплового расширения α _{(20–300 ° C)} из 3.25 × 10 ⁻⁶ K ⁻¹ , и теплопроводность λ _{(90 ° C)} 1,2 Вт · м ⁻¹ K ⁻¹ . ⁵⁰ Его край поглощения в УФ-области находится при 275 нм. Мы использовали стеклянный лист толщиной 5 мм, в котором был вырезан массив из 32 трапециевидных каналов, и лист покровного стекла толщиной 0,7 мм ( Рисунок ). Оба стекла были склеены вместе с помощью акрилата, отверждаемого под действием ультрафиолетового излучения (Delo-Photobond GB368, DELO Industrial Adhesives) с роботизированной печатью, благодаря чему склеивание облегчалось благодаря высокой УФ-прозрачности используемого типа стекла.Выбранный клей наносился со скоростью подачи 5 мм с ^-1 и давлением 5 бар с помощью сменного дозатора xy (Fisnar 7400C, I&J Fisnar, США), снабженного дозирующим шприцем с дозатором. диаметр иглы 0,25 мм. Отверждение проводили УФ-светом (светодиодная лампа для отверждения Delolux, промышленные адгезивы DELO) при длине волны 400 нм. Устройство экспонировалось в течение 120 с при интенсивности УФ-А 100 мВт / см ⁻² . Используемый клей является оптически прозрачным в видимом спектральном диапазоне с показателем преломления 1.506. ⁵¹ Его модуль Юнга составляет 900 МПа, а коэффициент теплового расширения в диапазоне температур 25–140 ° C составляет 236 ppm K ⁻¹ . ⁵¹ Отвержденный клей обладает высокой термостойкостью, как сообщается, в диапазоне температур от -40 до +120 ° C. ⁵¹

Экспериментальная реализация микрофлюидного устройства стекло – стекло. А) Обзорная фотография. B) Поперечное сечение канала после механической обработки. C) Поперечное сечение склеенной панели микроканала и покровного листа.Г) Ламинат с воздуховодом и распределителем. E) Геометрия стального соединителя (метки: мм).

Поперечное сечение капилляра после механической обработки показано на рисунке B, а связанной системы — на рисунке C. Характерные размеры капилляров, определенные с помощью оптической микроскопии после обработки, приведены в таблице Table . . Капиллярный стеклянный элемент был прикреплен к распределителю и каналу, изготовленному из нержавеющей стали (рис. D – E). Здесь геометрия соединителя, распределителя, входа и выхода была спроектирована в соответствии с обратной связью моделирования методом конечных элементов для создания однородного потока во всех каналах.Распределительный канал из нержавеющей стали имел прямоугольное поперечное сечение 93,5 мм ² и длину 210 мм, соединяя все капилляры. Были выбраны эквивалентные диаметры входа и выхода 10 мм. Крепление было выполнено с помощью полиуретанового клея (Delo-Pur 9895, DELO Industrial Adhesives), который был под давлением в полости 650 мкм между стеклом и стальными конструкциями, чтобы учесть некоторые изменения теплового расширения.

Таблица 1

Характерные размеры капилляров после обработки

Тестирование : Устройства, описанные выше, использовались для экспериментального тестирования их теплообменных свойств в качестве жидкостных окон.Схема испытательной установки представлена ​​на рисунке.

В описанной ситуации тестирования в качестве жидкости теплообменника использовалась деионизированная вода (на фотографии рисунка c используется парафиновое масло с показателем преломления 1,462–1,472). Соответствующие данные о жидкости, которые также используются в последующих вычислительных проверках, взяты из Библиотеки материалов для мультифизического моделирования, включенной в программное обеспечение для моделирования. В типичном эксперименте вода с температурой 23 ° C закачивалась в систему с помощью гидравлического насоса с давлением 3.1 × 10 ⁶ Па и расход 10–125 мл мин. ^–1 (регулируется микроклапаном на входе в систему). В этом диапазоне поток остается полностью ламинарным. Для каждого измерения время, расход и температура определялись в соответствии с процедурой автоматического сбора данных.

Контролируемое поверхностное впрыскивание тепла осуществлялось на стороне крышки капиллярного элемента с использованием медной пластины, контактировавшей с теплопередающей пастой (Amasan T12, Jürgen Armack GmbH, Германия) с покровным стеклом и равномерно нагреваясь по всей площади. с электронагревательной фольгой.Таким образом, впрыскиваемое тепло может быть рассчитано более точно по сравнению, например, с использованием имитатора солнечной энергии. Напряжение на нагревателе контролировалось от блока питания постоянного тока. Затем подводимая мощность была рассчитана с использованием измеренных напряжения и тока. В представленном случае мощность составила 510 Вт · м ⁻² . Чтобы предотвратить потери тепла и обеспечить эффективную передачу всей тепловой энергии стеклянному элементу, вся система, за исключением задней стороны микроструктурированного стекла, была термически изолирована с помощью пенополистирола.Инфракрасная камера микроболометра (VarioCAM HD, InfraTec, Германия) использовалась для записи распределения температуры на задней стороне системы (сторона микроструктурированного стекла) в диапазоне длин волн 7,5–14 мкм. В этом спектральном диапазоне используемое стекло непрозрачно, поэтому регистрируется температура поверхности. Все измерения проводились в зависимости от расхода и температуры на входе как для нагрева, так и для охлаждения. В типичном эксперименте по охлаждению перед инициированием потока жидкости стеклянный элемент нагревали до начальной температуры в диапазоне от 55 до 60 ° C.Затем через каналы прокачивали воду с температурой на входе 23 ° C, поддерживая нагнетание тепла.

Вычислительная проверка : В дополнение к экспериментальной работе была разработана трехмерная модель конечных элементов (МКЭ) на программной платформе МКЭ COMSOL Multiphysics v.5.1 для определения стационарного распределения тепла и потока в вышеупомянутом устройстве. В этой модели учитывалась температурная зависимость свойств жидкости, таких как теплоемкость, коэффициент кубического расширения, относительная теплопередача, относительный перепад давления, массовая плотность жидкости, динамическая вязкость и теплопроводность. .

Что касается граничных условий, был рассмотрен полностью развитый, установившийся ламинарный поток в 3D-модели с граничными условиями, препятствующими скольжению. Жидкость считалась несжимаемой и ньютоновской, а гравитация принималась во внимание как объемная сила. Кроме того, чтобы гарантировать высокую точность вычислений, была выбрана тонкая сетка дискретизации, дискретизирующая модель примерно по 7,9 миллионам тетраэдрических и гексаэдрических элементов (см. Рисунок ).

FEM ‐ модель для вычислительной проверки.А) Жидкое тело. Б) Стеклянный корпус. C) Увеличьте масштаб входной области модели жидкости, визуализируя дискретность.

Таким образом, как распределение скорости потока в каналах, так и общее тепловое поведение системы были спрогнозированы, как указано ниже.

Движение жидкости : Для описания движения вязких жидких веществ в системе было применено уравнение Навье – Стокса (1)

ρ (∂v∂t + (v⋅∇) v) = f − ∇p + ηΔv

(1)

где v — вектор скорости потока, ρ — массовая плотность жидкости, f — объемная плотность объемных сил, действующих на жидкость, p — давление, и η — динамическая вязкость жидкости.

Модель теплопередачи была затем упрощена путем формулирования гипотезы сохранения массы и предположения, что на границах не происходит скольжения (см. Выше).

Heat Transfer : Уравнения теплопередачи (2) и (3) использовались как

ρ C _p u ⋅ ∇ T — ∇ ⋅ ( k ∇ T ) = Q + Q _p + Q _vd

(2)

−∇ ⋅ ( k ∇ T ) s = Q + 70 Q + 70 Q

(3)

где Q — общий источник тепла, Q _ted — термоупругое демпфирование, Q _vd — вязкая диссипация, а Q _p — работа под давлением.В конкретных предположениях Q _тед , Q _vd и Q _p все равны нулю. При моделировании были применены следующие граничные условия: (1) система термически изолирована на более тонкой стороне стекла, (2) граничный источник тепла с плотностью мощности 510 Вт · м ⁻² был установлен на тонком стекле. со стороны стекла, (3) теплообмен между окружающей средой и системой происходит на стороне более толстого стекла с постоянной температурой окружающей среды 23 ° C, (4) на входе, температура жидкости 23 ° C и (5) при на выходе тепло из окружающей среды не выделяется (−n → ⋅q → = 0).

Computational Rendering : Расчетные визуализации внешнего вида капиллярного стекла в реальных оконных системах были созданы с использованием программного обеспечения Rhino v5, SketchUp v14 и V-Ray v3.2. Чтобы сделать эффект жидкости как можно более реалистичным, были рассмотрены различные характеристики, включая показатель преломления, плотность, цвет и вязкость используемого стекла, воды и оптически нейтральной заполняющей среды с нулевым поглощением. Однако огромная температурная зависимость этих свойств материала в настоящее время не рассматривается.Для изображений, показанных на рисунках и, размер канала установлен в соответствии с геометрическими значениями прототипа устройства (см. Рисунок и таблицу), а показатель преломления жидкости — это вода с индексом 1,32.

Благодарности

Авторы выражают признательность Европейской комиссии за финансовую поддержку в рамках ее программы исследований и инноваций Horizon 2020 (Соглашение о гранте № 637108). Авторы также благодарны за плодотворное обсуждение и сотрудничество со всеми членами консорциума проекта LaWin.

Список литературы

40. Fergason J. L., Патент США 4435047 A , 1984.

Очистка фасадов | RAND Engineering Architecture, DPC

Наш кооператив Верхний Вест-Сайд — это 13-этажное довоенное кирпичное здание с привлекательными историческими особенностями, в том числе оконная отделка из песчаника, медный карниз и терракотовая лепнина.Хотя здание находится в достаточно хорошем состоянии, за годы городской сажи и грязи его внешний вид стал мрачным. Правление хотело бы провести программу очистки фасада, но мы беспокоимся о повреждении декоративных элементов, которые придают зданию его архитектурный характер. Какие методы очистки достаточно эффективны для удаления грязи и пятен и в то же время достаточно безопасны для защиты хрупких частей здания? Можем ли мы использовать те же методы обработки всего фасада, или кирпич очищается иначе, чем камень и другие части фасада?

Химические чистящие средства распыляются или наносятся кистью на влажную поверхность, а после того, как сидят, смываются струей воды.

Вы правы, что беспокоитесь о выборе правильных методов очистки своего здания, потому что неправильная обработка может повредить здание и навсегда повредить его более тонкие исторические элементы. Различные типы кладки требуют разных применений, но даже правильный метод очистки может привести к повреждению при неправильном применении. Точно так же различные типы грязи, такие как сажа и дым, требуют других чистящих средств, чем, скажем, масляные или металлические пятна. Как правило, по возможности следует использовать самое щадящее лечение, а всякий раз, когда требуются более сильные методы, их следует применять осторожно.

Существует три основных метода очистки фасадов: водная обработка, химическая обработка и абразивная обработка. Однако абразивные обработки, такие как шлифовка, пескоструйная обработка и струйная очистка, не рекомендуются, поскольку они удаляют поверхностный материал вместе с грязью и краской и, следовательно, с наибольшей вероятностью могут повредить кладку. Остается водная и химическая обработка, которые эффективны и безопасны, но только при правильном использовании на материалах и поверхностях, для которых они предназначены.

Очистка водой

Существует три метода очистки фасадов на водной основе: мойка под давлением, замачивание и мойка паром / горячим под давлением. Правильно применяемые средства на водной основе являются наименее инвазивными видами очистки фасада и консервативным способом начать работу, особенно при работе с типичной грязью и сажей.

Самым распространенным методом на водной основе является мытье под давлением, при котором на поверхность здания наносится струя от низкого до среднего давления (от 100 до 400 фунтов на кв. Дюйм).(Для справки, разбрызгивание из садового шланга составляет приблизительно 60 фунтов на квадратный дюйм.) Давление воды обычно начинается с низкого и увеличивается по мере необходимости, после чего следует чистка щеткой с натуральной или синтетической (но не металлической) щетиной для стойких области и детализированные элементы.

Абразивные чистящие средства, такие как шлифовка, пескоструйная обработка и струйная очистка, могут повредить кладку.

Иногда в воду добавляют неионное моющее средство на основе синтетических органических соединений для удаления масляной грязи с поверхностей.Мыло и другие бытовые моющие средства не следует использовать для очистки на водной основе, поскольку они могут оставить видимые следы на кирпичной кладке.

Замачивание включает в себя опрыскивание или затуманивание поверхности кладки в течение длительного периода времени, обычно до нескольких дней, для разрыхления больших скоплений сажи и корки, особенно в тех частях здания, которые не подвергаются воздействию дождя. Замачивание, используемое в сочетании с давлением воды с последующим последующим ополаскиванием водой, требует повторных нанесений, которые могут занять до нескольких недель.Но поскольку это мягкий метод, он идеально подходит для исторической кладки.

Третий метод, очистка паром или горячим давлением, обычно не используется, но он может быть эффективным для удаления отложений почвы и растений, таких как плющ. Это также вариант для очистки камня, чувствительного к кислотам, используемым в некоторых химических чистящих средствах.

Химические вещества

Химические чистящие средства эффективны для удаления грязи и, в отличие от средств на водной основе, их также можно использовать для удаления краски, покрытий, металлических пятен и граффити.Очистители на кислотной основе эффективны для неглазурованного кирпича и терракоты, литого камня, бетона, гранита и большинства песчаников. Щелочные чистящие средства лучше всего использовать для чувствительной к кислоте кирпичной кладки, такой как известняк, мрамор, полированный гранит и известковый (меловой) песчаник.

Оба типа химических очистителей распыляются или наносятся щеткой на влажную поверхность и оставляются на некоторое время, которое зависит от конкретного очистителя, обычно дольше для щелочных, чем для кислотных очистителей. В зависимости от удаляемого вещества может потребоваться несколько применений очистителя.Оба типа смываются водой; щелочи сначала промывают слабокислой кислотой, чтобы нейтрализовать их.

Подготовка к очистке

Перед тем, как начать программу очистки фасада, важно определить типы кладки в здании и выбрать наиболее подходящий метод очистки для каждого типа. Особенно важно различать разные типы камня. Например, некоторые известняки могут выглядеть как песчаник, а то, что выглядит как натуральный камень, может быть литым камнем или бетоном.Кроме того, некоторые кирпичи могут содержать примеси, такие как частицы железа, которые могут вступать в реакцию с определенными чистящими средствами, что приводит к появлению пятен.

Выбор неправильного метода очистки может привести к необратимому повреждению строительных материалов, поэтому в случае сомнений лучше проконсультироваться со специалистом по охране исторических памятников по поводу состава кладки.

Также имейте в виду, что некоторые химические вещества (и даже вода), которые безопасны для кирпичной кладки, могут разъедать или повреждать другие элементы здания, такие как декоративные металлические элементы, стекло, деревянные оконные створки, железные оконные решетки и рукава оконных кондиционеров.Любые части здания, которые не подлежат очистке, но могут быть повреждены, должны быть закрыты или защищены иным образом.

Чистку фасадов лучше проводить в теплую погоду, после завершения наружного ремонта.

Если в вашем здании планируется капитальный внешний ремонт, совет директоров должен подумать о том, чтобы дождаться завершения этих работ, прежде чем мыть фасад. Вода из распылителей и шлангов может попасть в здание через потрескавшиеся или отсутствующие кирпичи и поврежденные стыки раствора, что в конечном итоге приведет к коррозии стали перемычек и металлических опор.Однако, если здание находится в основном в хорошем состоянии, мытье фасада водой может помочь обнажить микротрещины и другие мелкие дефекты, а также удалить рыхлый раствор из швов, облегчая работы по перетяжке.

Лучше всего запланировать чистку фасада вашего дома так, чтобы она проводилась в теплую погоду. Очистку на водной основе не следует проводить при температуре ниже 45 градусов по Фаренгейту, потому что вода, застрявшая в трещинах и стыках, может впоследствии замерзнуть, что приведет к растрескиванию и дальнейшему растрескиванию.Химические чистящие средства также лучше работают при температуре 50 градусов и выше. Для высыхания кирпичной стены может потребоваться неделя или больше, поэтому лучше спланировать очистку, когда периоды холода, скорее всего, не наступят вскоре после нанесения.

Тестовый образец нашивки

Перед тем, как приступить к полномасштабной очистке фасадов, настоятельно рекомендуется протестировать метод очистки в удаленной части здания. Начните с небольшого участка, примерно меньше квадратного фута, сначала пробуя самые мягкие методы лечения, а при необходимости опробуя более сильные методы.

Многие химические вещества имеют разную концентрацию, и их можно разбавлять до тех пор, пока не будет найдена нужная смесь. Время, в течение которого химический очиститель остается на поверхности, также можно отрегулировать в зависимости от серьезности загрязнения или пятна. Однако следует соблюдать осторожность при тестировании с химическими агентами. Например, если оставить некоторые средства на основе соляной кислоты на кладке слишком долго или недостаточно смыть их с поверхности, может остаться мутный беловатый осадок. Подрядчик по уборке должен во всех случаях следовать инструкциям производителя и связываться с техническим представителем продукта с любыми вопросами.

Поскольку в вашем здании есть разные виды каменной кладки, для каждого типа необходимо провести пробную заплату. Не следует автоматически отказываться от средств на водной основе на особо грязных или загрязненных участках: вода может помочь разрыхлить грязь и песок, позволяя использовать более мягкий химический очиститель, чем без него.

Слишком высокое давление воды

В результате ошибочной попытки быстрой и тщательной очистки фасада некоторые подрядчики обдувают воду струей под очень высоким давлением или увеличивают концентрацию химического очистителя сверх рекомендованной.Использование слишком сильной струи или слишком сильного чистящего средства может быть абразивным и легко протравить стекло, мрамор, песчаник и другие мягкие камни, а также некоторые виды кирпича. Если держать сопло распылителя слишком близко к поверхности, это также может повредить кладку и сорвать нежные декоративные элементы. Если в воде для очистки сточных вод обнаружены крупинки камня или песка, это означает, что давление воды слишком велико или форсунка держится слишком близко.

Учитывая возраст вашего здания, неизменно чистый вид может оказаться недостижимым — или желательным.Скорее всего, разные участки фасада ремонтировались или заменялись в разное время, поэтому может оказаться невозможным достичь одинаковой степени блеска на всех типах кладки. Например, краска могла использоваться для защиты мягкого кирпича или скрытия дефектов, поэтому удаление ее по всему зданию может не дать наилучшего визуального эффекта. Или некоторые корки могли настолько врасти в каменные поверхности, что их невозможно удалить, не удалив также часть камня.

Имейте в виду, что если ваше здание находится в обозначенном историческом районе, правление должно будет получить предварительное разрешение от Комиссии по сохранению достопримечательностей Нью-Йорка, которая захочет убедиться, что запланированные методы и средства очистки не повредят кладку. .

Благодаря тщательному анализу внешних элементов здания и необходимости особого ухода за каждым из них, безопасная и эффективная программа очистки может обновить внешний вид вашего здания, сохранив его исторический характер.

Стивен Вароне , AIA — президент, Питер Варсалона , PE — руководитель RAND Engineering & Architecture, DPC . Эта колонка была первоначально опубликована в декабрьском выпуске журнала « Habitat Magazine» за 2006 год.

Мы не можем найти эту страницу

(* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}} *

{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}