Santraukoje apžvelgiama, kaip masyvios sienos ir jų terminė masė veikia energijos suvartojimą, ir kokios išvados gaunamos iš NIST (NBS) eksperimentų, kuruose buvo tiriamas masyvių rąstinių sienų ir šiltintų karkasinių/mūrinių sienų energijos taupymas bei lyginamasis jų veikimas skirtinguose klimato zonose.
Terminės masės efekto pagrindai
„Terminės masės efektas“ yra reiškinys, kai didelė sienų masė kaupiasi šilumos kaupimo talpoje ir mainai šiluma užtęsiasi. Tai lemia, kad šildymo ar vėsinimo metu energijos tiekimas gali būti palaikomas rečiau dirbančiomis sistemomis, o oras laikui bėgant keičia temperatūrą lėčiau.
NIST teigiama, kad nuosaikaus klimato sąlygose masyvių sienų (rąstinių, mūrinių ar plytų) demonstravo energiją tausojantį efektą vasaros vėsinimo ir pavasario-rudens laikotarpiu. Tyrimai parodė, kad rąstinės sienos gali būti pranašesnės už karkasines konstrukcijas tarpinio sezono metu ir vasaros laikotarpiu.
R-10 vs R-12: ką sako eksperimentai
NIST nustatė, kad rąstinio namo tašų skerspjūvio matmenys 7x7 colių (17,8x17,8 cm) užtikrina šilumos laidumo koeficientą R ≈ 10 vienetų (R-10). Medienos karkasinio namo, kurio sienų tašų skerspjūvis 2’x4” ir apšildintas 3,5 colio (8,9 cm) stiklo vata, R ≈ 12, teikia 17% didesnį atsparumą šilumai. Tačiau viso bandymo metu abi konstrukcijos sunaudojo tą patį energijos kiekį.
Kontekstas šilumos laidumui ir varžai
Šilumos laidumo koeficientas λ nurodo, kaip lengvai medžiaga praleidžia šilumą: kuo mažesnis λ, tuo geresnės izoliacinės savybės. Šiluminė varža R apima sluoksnio storį ir medžiagos λds vertę; didesnė R reiškia geresnę izoliaciją. U koeficientas parodo, kiek šilumos pereina per visą atitvarą, ir yra atvirkštinis Rt.
Masės efekto taikymas praktikoje
Eksperimentai rodo, kad masyvių sienų pastatai gali būti efektyvūs tiek vasaros, tiek žiemos laikotarpiu, nors tiksliai įvertinti naudingumą reikia lokaliai, atsižvelgiant į klimatą, darnų įrengimą ir kitus veiksnius. Apskaičiuojant visą namo šiluminę varžą Rt, įtraukiamos sienų sluoksnių varžos ir papildomos įrangos įtaka.
Kaip skaičiuojama šiluminė varža ir šilumos perdavimo koeficientas
Šiluminė varža R apskaičiuojama pagal formulę R = d / λds, kur d - sluoksnio storis, o λds - projektinis šilumos laidumo koeficientas. Sienos visuminė varža Rt susumuojama iš vidaus paviršiaus varžos Rsi, plonojo sluoksnio varžos Rq, sluoksnių varžų Rs ir išorinio paviršiaus varžos Rse: Rt = Rsi + Rs + Rse. Šilumos perdavimo koeficientas U skaičiuojamas kaip U = 1 / Rt.
- Įvertinkite atitvaros sluoksnių storį ir jų projektinį λds.
- Sumuokite visų sluoksnių varžas, įtraukite plonojo sluoksnio įtaką.
- Pridėkite vidaus ir išorės paviršių varžas.
- Galiausiai apskaičiuokite U koeficientą ir įvertinkite konstrukcijos šilumos izoliaciją.
Kilusių reikalavimų kontekstas Lietuvoje ir JAV
Nuo 2016 metų lapkričio mėn. siekiant A energinio efektyvumo klasės, naujų pastatų sienų šiluminė varža turi būti ne mažesnė nei 8,33 m2·K/W, įskaitant bendrą namo šiluminę varžą. Tačiau rinkoje vis dar pastebimi įvairūs sprendimai: mūrinės sienos su šilumine sistema dažnai turėtų didesnį įsitraukimą į energinį efektyvumą, o masės efektas laikomas papildomu įtraukimu daryti sistemą dar efektyvesne.
Renkantis šiltinimo sprendimą: kas svarbu
Kiekviena konstrukcija - stogas, sienos, perdanga, grindys - turi savą mineralinę ar kitą šilumos laidumą ir masės savybes. Svarbu įvertinti ne tik šiluminę varžą, bet ir sandarumą, šalčio tiltus, drėgmę, jungčių kokybę ir nustatyti vietas, kuriose gali kilti šilumos nuostoliai.
Medžiagų pasirinkimas: EPS70, putų polistirolas ir tankiai
Palyginimai rodo, kad Lietuvos gaminamo EPS70 5 cm storio varža gali būti mažesnė už užsienietiškų variantų, todėl pasirinkimas priklauso nuo tankio (kiek tankis didina varžą) ir tikslo - kokią šilumos varžą norime pasiekti. Pavyzdžiai: 15 cm storio EPS gali suteikti apie 3,75 R vertę.
Šiltinimo sistemos montavimas: praktiniai patarimai
Klijai turi铺ti 40% plokštės ploto, plokštės turi būti užklijuotos tvarkingai, tarpų tarp siūlių neturėti, kad nebūtų šilumos tiltelių. Smeigės įrengiamos po klijų išdžiūvimo. Jei fasadas dengiamos plytelėmis, naudokite papildomą armavimo tinklelį ir uždengimą.
Šilumos varža, sandarumas ir drėgmė
Šilumos varža gerai nurodo šilumos atsparumą, bet realiame pastate svarbiausia sandarumas, drėgmė ir šilumos tiltų valdymas. Jei yra oro tarpų, net ir aukšta R gali būti netiksli prognozė. Taigi sprendimai turi būti visapusiški: laikytis klimato reikalavimų, užtikrinti tinkamą plokščių prilipimą, tinkamą drėgmės valdymą ir bendrą konstrukcijų būklę.
Konsultacijų ir vertinimų nuorodos
- Pastatų energinio naudingumo projektavimas ir sertifikavimas - STR 2.01.02:2016.
- Pastatų atitvaros. Sienos, stogai, langai ir išorinės įėjimo durys - STR 2.04.01:2018.
- LST EN ISO 6946:2008, LST EN 10456:2008 - šiluminė varža, šiluminės savybės, projektinės vertės.
Daugiau apie praktinę išvadą
Nauji tyrimai Oak Ridge Nacionalinėje laboratorijoje Albukerkėje, NM, rodo panašius rezultatus - masės efekto naudą, kurią galima įtraukti į statybos kodeksus. Pagrindinės išvados: rąstinės sienos demonstravo vienodą ar geresnę energinę išeigą lyginant su apšiltinta karkasinė siena; kokybiškai sumontuotos rąstinės sienos yra sandaresnės ir turi mažiau šalčio tiltų; mūrinė siena turi aukštesnę terminę talpą, bet didesnį šilumos laidumą, todėl reikia papildomo apšiltinimo.
Kaip praktinę gairę siūlome: atitvaros šiluminė varža, langų plotas, šilumos tiltų valdymas ir tinkama sandara lėmė optimalius energijos sutaupymus. Taip pat siūloma atitinkamai įtraukti masės efektą į statybų kodekus ir standartus.