Kako proceniti i uporediti rešenja toplotne izolacije

02 May 2007 - Komentari (8)

Izgradnja

U prvom delu, objasnili smo fiziku toplotne izolacije i transfer toplote kondukcijom, konvekcijom i radijacijom. U ovom nastavku, opisujemo važne parametre koji se koriste za merenje i usporedbu kvaliteta različitih rešenja toplotne izolacije. U sledećem nastavku, videćemo kako toplotna izolacija ima uticaj na komfor stanovanja u letnjim mesecima.

Toplotna kondukcija ili provodljivost (k ili λ)

Prenos toplote iz vazduha ka zidovima, podu ili krovu nastaje konvekcijom ili radijacijom. Jednom kada toplota uđe u metrijal, prenos toplote nastaje uglavnom kondukcijom, mada, zavisno od materijala, konvekcija i radijacija nisu isključene.

Provodljivost toplote je, prema tome komponenta koju materijali koji se koriste za toplotnu izolaciju moraju da umanje. Toplotno izolacioni materijali umanjuju gubitak ili povećanje toplote sprečavajući da se provodljivost toplote odvija kroz njihovu supstancu. Potpuni efekat zavisi od materijala koji se koristi i od njegove debljine.

Fizičko svojstvo koje meri sposobnost materijala da provodi toplotu se zove toplotna kondukcija ili provodljivost. Jedinica mere je Vat po metru.Kelvin (W/mK). Vrlo često, videćete taj broj na specifikacijama izolacionih materijala. Što je taj broj manji, to je materijal za toplotnu izolaciju bolji.

Toplotna provodljivost je intezivno fizičko svojstvo materijala; zavisi samo od samog materijala a ne od nečeg drugog (debljine, veličine). Toplotnu provodljivost materijala nije lako izmeriti. I obično postoji razlika između rezultata merenja u laboratoriji, u idealnim uslovima, i onog što ćete vi postići u svojoj kući, u manje idealnim uslovima.

Ovde je lista uobičajenih toplotno izolacionih materijala, i nekih od velikih građevinskih blokova kojima nije neophodna dodatna toplotna izolacija, sa podacima o njihovoj toplotnoj provodljivosti baziranoj na tvrdnjama njihovih respektivnih proizvođača.

Materijal	Toplotna provodljivost (W/mK)
Vazduh	0.025
Stiropor različite gustine
Austrotherm EPS® W 15 (15 kg/m²)	0.041
Austrotherm EPS® W 30 (30 kg/m²)	0.035
Tarolit EPS 50 (12 kg/m²)	0.041
Tarolit EPS 200 (30 kg/m²)	0.031
Stirodur
Austrotherm XPS® TOP® 30 SF	0.035
Staklena mineralna vuna
ISOVER KL 35 (laboratorijska vrednost)	0.035
ISOVER KL 35 (dizajnirana vrednost)	0.041
Kamena mineralna vuna
Opšta kamena mineralna vuna	0.032 do 0.040
Drveno vlakno
Tarolit	0.110
Celuloza
DÄMMSTATTs CI 040	0.038
Grđevinski blokovi kojima ne treba dodatni sloj toplotne izolacije
Wienerberger POROTHERM 38 S P+E (obični malter)	0.220
Wienerberger POROTHERM 38 S P+E (izolacioni malter)	0.180
Wienerberger POROTHERM 38 S P+E PLUS (obični malter)	0.190
Wienerberger POROTHERM 38 S P+E PLUS (izolacioni malter)	0.139
Opeka EUROTHERM 38 UT (obični malter)	0.233
Opeka EUROTHERM 38 S (obični malter)	0.138
Nexe TB-38 (obični malter)	0.160
Xella Ytong	0.130

Toplotna provodljivost različitih građevinskih komponenti.

Najverovatnije, gore navedeni brojevi su dati u vreme proizvodnje. Kada koristite dati materijal u građevinarstvu, morate uzeti u obzir kako se toplotna provodljivost tog materijala menja tokom vremena. I uz to, mora se takođe uzeti u obzir sami kvalitet ugradnje datog materijala. Na kraju, toplotna provodljivost materijala može da varira zavisno od okolne temperature i od količine vlage u vazduhu i u samom materijalu.

Velika prednost velikih građevinskih blokova, je da su njihove karakteristike stabilne kroz vreme i u različitim uslovima. Ovo se ne može reći za stiropor ili mineralnu vunu.

Toplotna otpornost (R-vrednost)

Toplotna provodljivost omogućava usporedbu materijala i njihove mogućnosti provođenja toplote. U praksi, to nije dovoljno da bi se ocenio kvalitet datog rešenja toplotne izolacije. Debljina upotrebljenog materijala se mora uzeti u obzir.

To je razlog za korišćenje druge mere zvane toplotna otpornost ili R-vrednost. To je jednostavno debljina upotrebljenog materijala podeljena sa toplotnom provodljivosti istog:

R = d/k

gde d je debljina. Jedinica mere je m²K/W.

Na primer, 5 cm Austrotherm EPS® W 15, debljina često upotrebljena u kućama u Srbiji, će obezbediti R-vrednost od 0.05/0.041 = 1.22 Km²/W. Wienerberger POROTHERM 38 S P+E PLUS koji je 38 cm debljine će dati R-vrednost od 0.38/0.139 = 2.73 Km²/W. Što je veća R-vrednost, bolje je rešenje što se tiče toplotne izolacije.

Naravno, što ćemo videti posle, kada se ocenjuje toplotna otpornost celog zida, sve komponente zida moraju se uzeti u obzir a ne samo izolacioni sloj.

Toplotna provodnost (C)

Kada se radi o toplotnoj izolaciji, toplotna otpornost daje suprotan pogled od toplotne provodljivosti: veća toplotna otpornost = bolje, dok manja toplotna provodljivost = bolje. Iz tog razloga, koristi se druga mera, zvana toplotna provodnost. Toplotna provodnost je jednostavno suprotna toplotnoj otpornosti: C = 1/R. Jedinica mere je W/m²K.

Vrlo često, videćete toplotnu provodnost predstavljenu sa U-vrednosti definisanom dole. To nije korektno jer je U-vrednost mnogo rafiniraniji i složeniji parametar.

Ukupna toplotna otpornost (R_T)

Kao što smo već pomenuli gore, kada se procenjuje rešenje date toplotne izolacije, sve komponente tog rešenja moraju biti uzete u obzir. Na primer, kod zida napravljenog od unutrašnje žbuke + giter blok + mineralna vuna + vazdušni prostor + opeka + fasadna žbuka, R-vrednost svake komponente mora biti uzeta u obzir. I dodatno, zbog razmene toplote između zida i okolnog vazduha konvekcijom ili radijacijom, koeficijent transfera toplote na unutrašnoj površini zida i spoljašnjoj površini istog takođe mora biti uzet u obzir.

Ukupna toplotna otpornost obuhvata sve to. Ona predstavlja sumu svih toplotnih otpornosti svake pojedinačne komponente građevinske konstruktivne sekcije, uključujući površinsku toplotnu otpornost na obe strane date sekcije. Jedinica mere je m²K/W.

Površinska toplotna otpornost građevinske konstruktivne sekcije predstavlja otpornost na transfer toplote konvekcijom i radijacijom između okolnog vazduha i povšine te sekcije. Ona je suprotna od površinske provodnosti(h) za tu istu površinu. R_i predstavlja površinsku toplotnu otpornost na unutrašnjoj površini sekcije. R_e predstavlja isti parametar za vanjsku površinu sekcije.

R_T, ukupna toplotna otpornost građevinske konstruktivne sekcije, je suma od R_i, R_e i svih toplotnih otpornosti komponenata koji čine deo te sekcije (prikaz dole).

Ukupna toplotna otpornost konstruktivne sekcije. To je suma svih površinskih toplotnih otpornosti i svih toplotnih otpornosti svake komponente građevinske konstruktivne sekcije. (izvor Architecture et Climat, Université catholique de Louvain)

Toplotni prenos (U-vrednost)

Toplotni prenos ili U-vrednost predstavlja količinu toplote, koja prođe kroz konstruktivnu sekciju, između unutrašnje i spoljašnje klime, za jedinicu površine i temperature. Jedinica mere je W/m²K. Još se zove i ukupni koeficijent prolaska toplote.

U-vrednost je jednostavno predstavlja reciprocitetnu vrednost sume otpora prelaza toplote.

U = 1 / R_T

Jednostavno rečeno, U-vrednost ocenjuje energetsku efikasnost materijala kombinovanih u jednoj konstruktivnoj komponenti ili sekciji. Što je manja U-vrednost, bolje je rešenje u smislu toplotne izolacije i uštede energije.

Ukupna toplotna otpornost i toplotni prenos se koriste u oceni i poređenju građevinskih konstruktivnih rešenja. Takođe se koriste u različitim građevinskim normama u celom svetu da be se uspostavili prihvatljivi standardi za novogradnju. Ovde ispod prikazani su standardi postavljeni Francuskim normama RT 2000 (Francuska ima sličnu klimu kao Srbija) koji bi trebali biti primenjeni u Srbiji za kvalitetnu novogradnju. Napomenimo da brojevi prikazani dole su minimalni legalno prihvatljivi za novogradnju u Francuskoj. Bolje od ovoga je uvek plus za komfor i uštedu energije.

Konstruktivna sekcija	RT (m²K/W)	U (W/m²K)
Zidovi	2 do 3	0.5 do 0.33
Podovi	2 do 3	0.5 do 0.33
Plafoni	4.5 do 5	0.22 do 0.2
Krov	4.5 do 6	0.22 do 0.17

Francuske norme RT 2000 : minimalne vrednosti za toplotne performanse različitih konstruktivnih sekcija.

Zaključak

Predstavili smo glavne parametre koji se koriste pri oceni efikasnosti rešenja toplotne izolacije. Videli smo, da bi ocenili toplotnu izolaciju kompletne konstuktivne komponente, svi njeni delovi moraju biti uzeti u obzir. Dalje razmatrano, da bi ocenili energetsku efikasnost jedne cele kuće, zidovi, podovi, plafoni, krov, prozori, svi njeni delovi se moraju uzeti u obzir. I zbog toga nema razloga platiti mnogo više na izolaciju zidova ako ćete uštedeti na kupovini prozora i ugraditi loše u smislu toplotne izolacije. Svi delovi moraju biti usaglašeni.

Posebno treba voditi računa o izbegavanju toplotnih mostova (delova koji nisu uopšte ili su loše izolovani) u izgradnji kuće, da se ne bi umanjila ukupna performansa toplotne izolacije.

Naš savet je, razmišljajte o kući kao jednom kompletnom sistemu i vodite računa o svim delovima radije nego da se usredsredite na izbor jednog materijala zbog njegove teoretske k-vrednosti. Bilo šta proizvođač kaže, kuća je suma svih svojih delova. I što je najgore, loš izbor jedne komponente kuće može imati veći negativni uticaj nego svi pozitivni uticaji najboljih komponenti.