Pastato išorinės konstrukcinės atitvaros (stogas, sienos, grindys, langai ir durys) pasižymi sudėtinga šilumos ir masės mainų sistema, kurių metu nuolat vyksta šilumos, oro ir drėgmės pernešimas medžiagose, konstrukcijose ir pastato elementuose. Dėl to kinta išorinių atitvarų šiluminės ir techninės savybės tiek išoriniuose, tiek ir vidiniuose sluoksniuose. Išorinės atitvaros apsaugo vidaus patalpas nuo atmosferos veiksnių poveikio, bet ir keičiasi su ja šiluma ir drėgme, praleidžia šilumą ir orą tiek į vidų, tiek ir į išorę. Todėl norint palaikyti nustatytą vidaus patalpų mikroklimatą, tokiu būdu užtikrinant komfortiškas sąlygas yra būtina apskaičiuoti atitvarų šiluminius parametrus, drėgminę būseną bei šiluminės inercijos savybes.
Skaičiavimų tikslas ir pagrindiniai parametrai
Atitvaros šiluminių parametrų (sluoksnio šilumos laidumo koeficiento, varžos ir šilumos perdavimo koeficiento) skaičiavimo metodika. Siekiant nustatyti atitvaros šiluminius parametrus jos eksploatavimo sąlygomis reikia atlikti šiuos skaičiavimus: sluoksnio šilumos laidumo koeficiento; atitvaros šiluminės varžos; atitvaros šilumos perdavimo koeficiento.
Termoizoliacinio sluoksnio storis atitvarose priklauso nuo atitvaros rūšies ir pastato paskirties, naudojamos medžiagos rūšies, deklaruojamojo medžiagos šilumos laidumo koeficiento, atitvarinės konstrukcijos tipo. Atliekant reikalingo termoizoliacinio sluoksnio storio skaičiavimus pagrinde vadovaujamasi STR 2.01.02:2016, STR 2.04.01:2018, LST EN ISO 6946:2008, LST EN 10456:2008.
Šilumos laidumo koeficientas (λ)
Vienas iš svarbiausių termoizoliacinių medžiagų fizikinių parametrų yra šilumos laidumas, nes jis apibūdina medžiagos sugebėjimą praleisti šilumos srautą. Šilumos laidumas yra W/(m·K). Kuo žemesnė medžiagos λ vertė, tuo geresnės jos izoliacijos savybės. Deklaruojamasis λD gali būti naudojamas kartu su projektiniu λds, atsižvelgiant į pataisas dėl įdrėkimo ir konstrukcijų tipo.
Deklaruojamiesiems verčių nustatymams taikomi įvairūs duomenys: apskaičiuotasis λsk (teoriškai), laboratorinis λ10 (vidutinė laboratorinė laboratorijos reikšmė), deklaruojamasis λD (gamintojo garantuotas). Jei nėra dokumentų, naudojami STR 2.01.02:2016 3.6-3.8 lentelėse nurodyti projektiniai koeficientai. Projektinis λds yra λdec + Δλωčia, kur Δλw pritaikoma pagal STR 2.01.02:2016 lenteles.
Šiluminė varža (R) ir visuminė atitvaros varža
Šiluminė varža R apskaičiuojama pagal formulę: R = d / λds, kur d - sluoksnio storis (m). Atitvaros sluoksnių suminė šiluminė varža Rs = R1 + R2 + ... + Rn + Rq, kur Rq - plono sluoksnio šiluminė varža (iš STR 2.01.02:2016 2.2 lentelės). Visuminė atitvaros šiluminė varža Rt = Rsi + Rs + Rse, kur Rsi - vidinio paviršiaus varža, Rse - išorinio paviršiaus varža (abuoju STR 2.01.02:2016 2.3 lentelės).
U koeficientas apibūdina šilumos pralaidumą per visą atitvarą: U = 1 / Rt. Mažesnis U rodo geresnę izoliaciją. R gali būti didesnė, jei sluoksnis ar atitvara gerai izoluoja šilumą.
Pastatų energinis naudingumas ir reglamentai
Pastatų energinio naudingumo reikalavimai nustatomi STR 2.05.01:1999 „Pastatų atitvarų šiluminė technika“: apima norminiai ir leistini šilumos perdavimo koeficientai U, bei atitvarų šiluminę varžą R. Nuo 2016 m. lapkričio mėn. sienų šiluminė varža R turi būti ne mažesnė kaip 8,33 m²·K/W, siekiant A energinio efektyvumo klasės. Apytikrį sienos varžos įvertinimą sudaro statybinių blokelių mūro ir apšiltinimo medžiagos (pvz., putų polistirolo ar mineralinės vatos) determinizmas.
Stogų apšiltinimo ypatumai: geriausia naudoti didesnį S balas, kadangi šilumos nuostoliai per stogą gali būti iki 30%. STR 2.05.01:2005 nurodo U reikšmę stogui 0,16 W/(m²K), kuri atitinka R ≥ 6,25 m²K/W. Optimalus izoliacinės medžiagos storis dažnai siekia 25-30 cm. Gegnių storis dažnai 20 cm, tačiau vata tarp gegnių ir garso izoliacijos plėvelės gali sukelti šalčio tiltus, todėl rekomenduojama dviejų sluoksnių mineralinės vatos įrengimas su papildomomis priemonėmis.
Praktiniai patarimai stogų šiltinimui
KnaufInsulation rekomenduoja dviejų sluoksnių natūralios mineralinės vatos izolaciją, pagamintą Ecose® Technology, kad užtikrinti maksimalų sandarumą ir šiluminę varžą. Siūloma: 25 mm plaušo plokštės ant gegnių; 20 cm Unifit 035 vatos tarp gegnių; AIRGUARD garų izoliacinė plėvelė; papildomas 5-10 cm Naturboard 35 iš vidaus. Tokios priemonės užtikrina ekologiškas medžiagas ir sumažina cheminių medžiagų prisotintų vatos naudojimą.
Šilumos nuostoliai ir sandarumas
Net 80 proc. šilumos nuostolių namuose dažnai patiriama per nesandarumus lubose, sienų ir lubų jungtyse, langų rėmuose. Todėl šilumos nuostolių valdymas prasideda nuo sandarumų, o tik tada nuo atitvarų šiluminės varžos. Daugumos pastatų projektavimo šilumos nuostolius nustato STR 2.05.01:1999, kuriuose skaičiuojami Htn ir laikomasi atitvarų U ir R vertės.
Šilumos matavimo ir įterpimo gylio svarba
Šiluminės varžos matavimo sistemos dažnai apima šiluminę varžą, jungiamuosius laidus ir apsauginius prietaisus. Matavimo taškų įterpimo gylis turi būti tiksliai parenkamas, kad užtikrinti išmatuoto šilumos varžos patikimumą. Skysčių matavimui rekomenduojama įterpti į centros liniją, o augančios temperatūros ar didelio greičio srautui - laikytis specialių įterpimo gylio rekomendacijų.
Įterpimo gylio dydis priklauso nuo apsauginio vamzdžio medžiagos: metaliniai vamzdžiai leidžia giliau įterpti, keramikinės medžiagos leidžia įterpti sekliau. Jei matuojama nestatinio ar tekančio skysčio temperatūra, įterpimo gyliai gali būti mažesni, tačiau konkrečios vertės turi būti nustatytos eksperimentais. Taip pat svarbus yra matavimo laikas šiluminėje pusiausvyroje: dujinėse terpėse pasiekt pusiausvyra gali užtrukti 30 min ar ilgiau, o skysčiams - 5 min ar daugiau. Greitai kintant temperatūrai, įrankiai turėtų turėti milisekundžių atsaką.
Praktiniai pavyzdžiai ir papildomos įžvalgos
Šilumos laidumo koeficientai gali būti skirtingi, priklausomai nuo medžiagos ir jos naudojimo konteksto. Naujai statomose patalpose įmonė EuroPanels siūlo energiją taupančias plokštes su PUR ir EPS šerdimi, kurios gali ženkliai sumažinti šilumos nuostolius per išorines sienas ir stogą. Esami objektai gali būti termomodernizuojami su specialiai tam skirtomis produktais, skaičiuojant U koeficientą ir didinant išorinės sienos ar stogo šiltinimo storį.
Nuo statinio sandarumo priklauso, kiek šilumos nuostoliai bus sumažinami. Net 80 proc. nuostolių gali būti dėl nesandarumų, todėl sandarumą būtina įvertinti ir pagerinti prieš ar lygiagrečiai su atitvarų šilumine varža.
Be to, stogo šiltinimo ypatumai turi įtakos tiek vasarą, tiek žiemą: optimalūs koeficientai ir storio pasirinkimai užtikrina palėpės izoliaciją vasaros metu iki 60°C įkaitusio stogo ir žiemą sumažina energijos nuostolius. STR nuostatos ir praktiniai patarimai gali būti papildomai pritaikomi įrengiant skirtingas stogo konstrukcijas ir naudojamas medžiagas.
Ilgesnė nuoroda į matavimo ir projektavimo sistemas
Šilumos laidumo koeficientas λ ir projektinis λds yra esminiai projektavimo parametrai, naudojami skaičiuojant pastato energinį naudingumą. Svarbu rinktis tinkamas matavimo ir skaičiavimo metodikas, laikantis STR ir EN standartų, kad būtų užtikrintas patikimumas ir aiškus energijos poreikio įvertinimas. R, Rt ir U vertės turi atitikti reglamentų nurodytas ribas, o papildomos pataisos gali būti pritaikytos dėl įdrėkimo, liga ar kitų konstrukcinių niuansų.