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.
Atitvaros šiluminių parametrų 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 (pvz.: vėdinama ar nevėdinama konstrukcija) tipo.
Atliekant reikalingo termoizoliacinio sluoksnio storio skaičiavimus pagrinde vadovaujamasi šiais norminiais dokumentais: STR 2.01.02:2016 „Pastatų energinio naudingumo projektavimas ir sertifikavimas“; STR 2.04.01:2018 „Pastatų atitvaros. Sienos, stogai, langai ir išorinės įėjimo durys“; LST EN ISO 6946:2008 „Statybiniai komponentai ir elementai. Šiluminė varža ir šilumos perdavimo koeficientas. Skaičiavimo metodas“; LST EN 10456:2008 „Statybinės medžiagos ir gaminiai. Hidroterminės savybės. Lentelinės projektinės vertės ir deklaruojamųjų bei projektinių šiluminių verčių nustatymo procedūros“.
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 būdingas kiekvienai vienalytei medžiagai ir parodo, koks šilumos srautas pereina per 1 m storio ir 1 m2 ploto vienalytės medžiagos sienelę, kai temperatūros tarp šios sienelės priešingų paviršių skirtumas lygus 1 K (ar 1°C). Ši medžiagos savybė, nurodanti medžiagos laidumą šilumai, vadinama šilumos laidumo koeficientu λ (lambda) ir išreiškiama W/(m·K).
Kuo žemesnė medžiagos ar statybos produkto šilumos laidumo koeficiento vertė nustatytomis sąlygomis, tuo geresnės jos izoliacijos savybės. Šilumos laidumo koeficientai gali būti įvairūs ir skiriasi jų dydžiai priklausomai kaip buvo nustatyti:
- apskaičiuotasis λsk: nustatytas netiesioginiu būdu, t.y. teoriškai apskaičiuotas naudojantis empirinėmis formulėmis;
- laboratorinis λ10: laboratorijoje išmatuotas orasausės būklės konkrečios medžiagos bandinio šilumos laidumo koeficientas (esant vidutinei +10 °C temperatūrai);
- deklaruojamasis λD: gamintojo garantuojamas dydis.
Deklaruojamoms vertėms nustatyti naudojami išmatuoti vidutiniai laboratorinių (λ10) verčių dydžiai, kurie apskaičiuojami su 90 % tikimybe ir patikimumu, įvertinant matavimų nukrypimus, paklaidas, savybių pokyčius. Už gaminio šilumos laidumo koeficiento deklaruojamų verčių nustatymą atsakingas gamintojas. Norint apskaičiuoti šias vertes, turi būti sukaupta ne mažiau kaip dešimt šilumos laidumo koeficiento bandymų rezultatų, gautų iš vidinių (gamintojo laboratorijoje) ar išorinių (nepriklausomose laboratorijose) tiesioginių matavimų;
projektinis λds: medžiagos šilumos laidumo koeficiento vertė apibūdinanti gaminio ar medžiagos savybes eksploatavimo sąlygomis, t.y. įvertinant kokioje statybinėje atitvaroje yra montuojamas šilumos izoliacijos sluoksnis. Šio koeficiento vertė priklauso nuo konkretaus gaminio deklaruojamosios šilumos laidumo koeficiento λD, papildomai įvertinant pataisą dėl galimo medžiagos įdrėkimo konstrukcijose, kuri priklauso nuo medžiagos rūšies bei pačios atitvarinės konstrukcijos tipo (pvz.: vėdinama ar nevėdinama).
Jei yra termoizoliacinių medžiagų deklaruojamąją šilumos koeficiento vertę įrodantys dokumentai - tai projektinė medžiagos šilumos laidumo koeficiento vertė lds, W/(m×K), apskaičiuojama pagal formulę: λds = λdec + Δλw, kur Δλw - pataisa dėl papildomo medžiagos įdrėkimo konstrukcijose, iš STR 2.01.02:2016 3.1-3.3 lentelių.
Jeigu nėra žinoma konkrečių termoizoliacinių ar kitų atitvarinių medžiagų projektinės šilumos laidumo koeficiento vertės λds arba nėra patvirtinančių dokumentų - tuomet pastatų energinio naudingumo skaičiavimuose turi būti naudojamos STR 2.01.02:2016 3.6-3.8 lentelėse nurodytos projektinės šilumos laidumo koeficiento vertės (priklausomai nuo paskirties, rūšies bei jų tankio ρ).
Atitvaros šiluminė varža (R)
Šiluminė varža R priklauso nuo kiekvieno atitvarą sudarančio sluoksnio storio d ir šio sluoksnio medžiagos projektinio šilumos laidumo koeficiento λds vertės. Kiekvieno atitvaros sluoksnio šiluminė varža parodo priešingų šio sluoksnio paviršių temperatūrų skirtumą (K), kuriam esant susidaro vienetinis šilumos srauto tankis (W/m2). Ji išreiškiama (m2·K)/W. Šiluminės varžos gali būti atskiro sluoksnio, plono sluoksnio, nevėdinamojo oro tarpo, kurias susumavus gaunama atitvaros sluoksnių suminė šiluminė varža Rs (m2·K/W). O po to prie suminės varžos pridėjus vidaus (Rsi) ir išorės (Rse) paviršių šiluminės varžas apskaičiuosime visuminę šiluminę varžą Rt (m2·K/W). Visais atvejais kuo R vertė didesnė, tuo sluoksnis ar atitvara geriau izoliuoja šilumą.
Atskiro sluoksnio šiluminė varža R (m2∙K)/W apskaičiuojama pagal formulę: R = d / λds, čia d - sluoksnio storis (m); λds - medžiagos projektinis šilumos laidumo koeficientas, W/(m·K).
Atitvaros sluoksnių suminė šiluminė varža Rs (m2·K/W) apskaičiuojama pagal formulę: Rs = R1 + R2 + .... + Rn + Rq, čia R1, R2, …, Rn - atskirų atitvaros sluoksnių šiluminės varžos (m2·K/W); Rq - plono sluoksnio (plėvelės) šiluminė varža (m2·K/W) imama iš STR 2.01.02:2016 2.2 lentelės (ji apibūdina plono sluoksnio šiluminę varžą, įskaitant šiluminę varžą, atsirandančią dėl nepakankamo šio sluoksnio sąlyčio su kitomis atitvaros dalimis).
Atitvaros visuminė šiluminė varža Rt (m2·K/W) apskaičiuojama pagal formulę: Rt = Rsi + Rs + Rse; čia Rsi - atitvaros vidinio paviršiaus šiluminė varža (m2·K/W) imama iš STR 2.01.02:2016 2.3 lentelės; Rs - atitvaros sluoksnių suminė šiluminė varža; Rse - atitvaros išorinio paviršiaus šiluminė varža imama iš STR 2.01.02:2016 2.3 lentelės. Atitvaros šiluminė varža didesnė užtikrina geresnę izoliaciją.
Atitvaros šilumos perdavimo (U) koeficientas
Pastatų atitvarų šilumos pralaidumas apibūdinamas šilumos perdavimo koeficientu U (išreiškiamas W/m2·K). Jis rodo, koks šilumos srautas pereina per 1 m2 atitvaros, kai oro temperatūros skirtumas abipus atitvaros yra 1 K (1°C). Kuo U koeficientas yra mažesnis, tuo geriau atitvara izoliuoja šilumą. Atitvaros šilumos perdavimo koeficientas U apskaičiuojamas pagal formulę: U = 1 / Rt; čia Rt - atitvaros visuminė šiluminė varža (m2·K/W).
Pastaba: šilumos perdavimo koeficiento vertė suapvalinama vienos šimtosios dalies tikslumu (iki dviejų skaitmenų po kablelio). Atitvaros šilumos perdavimo koeficientas U apskaičiuojamas visai atitvarai, t.y. susumuojant visų tą atitvarą sudarančių vienalyčių ir nevienalyčių medžiagų sluoksnių šiluminius rodiklius. Tam reikia apskaičiuoti atitvarų visuminę šiluminę varžą Rt. Be to, reikia nepamiršti ir įvertinti nesandarumus, taškinius bei ilginius šiluminius tiltelius, linijinius įvedant pataisas dėl papildomo šilumos nutekėjimo (jei termoizoliacinį sluoksnį kerta termiškai nevienalyčiai įterpti intarpai ar jungtys).
Gyvenamųjų pastatų energinio naudingumo reikalavimai
Pastato išorinėms atitvaroms keliami tam tikri reikalavimai dėl norminių savitųjų šilumos nuostolių, o jiems skaičiuoti naudojamos atitinkamai naudingumo klasei nurodytos norminės arba leistinos šilumos perdavimo koeficiento U vertės.
| Parametras | Aprašymas |
|---|---|
| λ (šilumos laidumo koeficientas) | Medžiagos gebėjimas praleisti šilumą; vienetas W/(m·K) |
| R (šiluminė varža) | Sluoksnio ar atitvaros gebėjimas stabdyti šilumos srautą; vienetas (m2·K)/W |
| Rs (suminė šiluminė varža) | R1 + R2 + … + Rn + Rq |
| Rt (visuminė šiluminė varža) | Rt = Rsi + Rs + Rse |
| U (šilumos perdavimo koeficientas) | U = 1 / Rt, W/(m2·K) |
Pastatų energinio naudingumo reikalavimai taikomi atsižvelgiant į šilumos nuostolių rodiklius, kuriuos lemia tiek medžiagos pasirinkimas, tiek konstrukcijos tipo, o įvertinant ir galimus šilumos tiltelius bei intarpų įdrėkimus.
tags: #str #2.01.09 #2012 #statiniu #konstrukcijos #silumines