Termoizoliacijos sluoksnio medžiagų oro laidumo koeficientas: svarba, skaičiavimai ir praktika

Energiškai efektyviems pastatams, kitaip negu manoma, nepakanka storesnių „kailinių“. Ne mažiau svarbus projektuotojų indėlis, parenkant tinkamiausius sprendimus, kokybiškai pritvirtinant termoizoliacinę medžiagą. Nuo visa to ir priklausys, kokio storio šiltinimo medžiagos sluoksnio prireiks.

Kokių sluoksnių storis ir kokie sprendimai yra racionalūs

Įprastai mūro, silikatinių blokų ar plytų siena šiltinama 30 cm storio pilkojo polistireninio putplasčio neoporo ar mineralinės vatos sluoksniu. Šiltinant poliuretano plokštėmis, kurių viduje yra ne oras, o pentano dujos, pakanka 15 cm storio šiltinimo sluoksnio. Poliuretano plokštės šilumos laidumo koeficientas - 0,020 W/(m∙K), o pilkojo polistireninio putplasčio - 0,032 W/(m∙K). Racionaliausias sprendimas - poliuretano arba fenolio putų plokštės. Storesnis nei 30 ar 35 cm šiltinimo sluoksnis neracionalus sprendimas, neturintis įtakos būsimai energinio naudingumo klasei. Jei statomas energiją taupantis karkasinis namas, jį įprasta šiltinti 35 cm storio mineralinės vatos sluoksniu. A+ energinio efektyvumo klasės namą pristačiusi „Kubinio metro“ komanda patvirtina: storesnis nei 30 ar 35 cm sluoksnis - neracionalus sprendimas.

Neabejotinas putų pranašumas - pavyzdžiui, šiltinant stogą, pakanka perpus mažesnio izoliacijos sluoksnio, negu naudojant mineralinę vatą. Vėdinamiesiems fasadams L. Pašnekovas susidūrė su nanotechnologijomis: šiltinant A klasės pastatą buvo naudojama mineralinė vata - užsakovai norėjo ekologiškos termoizoliacijos medžiagos. Šlaitinius stogus, anot L. Rinkevičiaus, dažniausiai tenka šiltinti mineraline vata, plokščiuosius - polistireniniu putplasčiu arba poliuretano plokštėmis, papildomai naudojant specialias montavimo putas.

Termoizoliacinės medžiagos ir gaminiai užima ypatingą vietą tarp statybinių medžiagų. Apšiltinant pastatus svarbiausia - atkreipti dėmesį į reikalaujamą pastatų atitvarų šilumos perdavimo koeficientą ir drėgminės būklės skaičiavimus. STR 2.05.01:2005 reglamentuoja šias sąlygas: šilumos perdavimo koeficientas yra atvirkštinis šiluminei varžai, todėl šiluminė varža ir U koeficientas yra pagrindiniai rodikliai.

Kodėl svarbus šilumos laidumo koeficientas (λ) ir kaip jis kyla į aktualią statistiką?

Šilumos laidumo koeficientas λ apibūdina medžiagos gebėjimą praleisti šilumos srautą. Mažesnis λ - geresnės izoliacijos savybės. Dažnai naudojami skirtingi λ dydžiai: apskaičiuotasis λsk, laboratorinis λ10, deklaruojamasis λD, o projektinis λds - įvertinantis eksploatavimo sąlygas. Norint tiksliai apskaičiuoti šias vertes, reikia daug matavimų (mažiausiai 10 bandymų) ir kruopštaus dokumentų įrodymo: deklaruojamų verčių patikimumas priklauso nuo gamintojo atsakomybės.

Jeigu nėra aiškių projektinių λds verčių, skaičiavimuose naudojamos STR 2.01.02:2016 lentelės su projektinėmis šilumos laidumo koeficiento vertėmis. Taip pat svarbu įtraukti pataisas dėl įdrėkimo konstrukcijose ir dėl plono sluoksnio šiluminės varžos įtakos.

Šiluminė varža ir atitvarų atsparumas

Šiluminė varža R priklauso nuo kiekvieno atitvaros sluoksnio storio d ir jo projekcinio šilumos laidumo koeficiento λds. Atskiras sluoksnis turi savo R, o visuminę varžą Rs sudaro sluoksnių R sumos ir plonos plėvelės papildoma varža. Visuminė Rt gaunama su Rsi (vidinio paviršiaus), Rs (sluoksnių suminis) ir Rse (išorinis paviršius). Kuo didesnė Rt, tuo geriau izoliuoja atitvara. U koeficientas skaičiuojamas kaip 1/Rt.

Šilumos laidumo koeficientas λ gali būti apskaičiuotas arba deklaruojamas, tačiau tiksliai nurodyti projektinį λds dažnai reikia papildomų įrodymų dėl pačių įrenginių ar konstrukcijų specifikos. Esant galimybei, naudingiausia - naudoti efektyvias termoizoliacines medžiagas su mažesniu λ, kaip pavyzdžiai - mineralinė vata, EPS, XPS, putų poliuretanas, ar net pažangesnės vakuuminės medžiagos.

Apšiltinimo praktika Lietuvos reglamentuose

Pastatų atitvarų šilumos nuostoliai ir energinio naudingumo klasės reikalavimai reglamentuojami STR 2.01.02:2016 ir STR 2.05.01 „Pastatų atitvarų šiluminė technika“. Šios nuostatos įvardija ir šilumos perdavimo koeficiento vertes bei skaičiavimo metodikas: Rt, Rs, Rsi, Rse. Lietuvoje dominuojančios medžiagos - mineralinė vata (akmens, stiklo vata) ir putplasčiai (EPS, XPS, putų poliuretanas). Kai kurie projektai visuomet įtraukia papildomus tinkavimo bei montavimo sprendimus, kurie gali įtakoti galutinį šilumos nuostolių įvertinimą.

Šilumos nuostoliai šiuolaikiniuose Lietuvos pastatuose dažniausiai svyruoja virš 100 kWh/kv.m per metus, kai tuo tarpu pažangiose šalyse, kur kuriami pasyvūs arba nulinės energijos pastatai, šildymo poreikiai siekia tik apie 15 kWh/kv.m per metus. Todėl tinkamai parinktas šilumos izoliacijos storis ir medžiaga yra esminiai sprendimai energijos suvartojimui valdyti.

Konvekcijos, spinduliavimo ir laidumo vaidmuo šilumos perdavime

Efektyvių termoizoliacinių medžiagų mažas šilumos laidumo koeficientas atsiranda dėl trijų šilumos perdavimo būdų bendro poveikio: konvekcijos, šiluminio laidumo ir spinduliavimo. Konvekcija - šilumos perdavimas per skysčius ar dujas, spinduliavimas - infraraudonųjų spindulių perdavimas, o šiluminis laidumas - šilumos perėjimas per medžiagos plokštumą. Dėl didelio poringumo šiuolaikinės termoizoliacinės medžiagos efektyviau stabdo konvekciją, o dėl mažo tankio ir tinkamos struktūros sumažina šilumos laidumą. Tačiau per didelis poringumas gali didinti konvekcinius pralaidumo kanalus, o per didelis tankis - kilti į didesnį šilumos laidumą.

Kai kurios naujos kartos medžiagos apima vakuumines termoizoliacines sistemas, kuriose šilumos perdavimas konvekcijos būdu beveik sustabdomas dėl sukurto vakuumo. Tačiau jų įtraukimas į rinką Lietuvoje šiuo metu yra ribotas, todėl kol kas praktikoje vyrauja tradicinės technologijos.

Oro laidumo matavimai ir hermetiškumas

Oro laidumas - tai oro kiekis m3, perėjantis per 1 m² išorinės sienos per valandą, kai slėgių skirtumas yra 50 Pa. Tyrimai rodo, kad išorinių sienų hermetiškumas gali būti gana skirtingas priklausomai nuo konstrukcijos: vienkartinės plokštumos ar daugiapakopės konstrukcijos su oro tarpeliais gali turėti gana skirtingą oro pralaidumą. Palyginimui, bauroc sienos laikomos hermetiškomis, o medinių karkasų sienos - hermetiškumas gali būti žymiai didesnis. Tokie duomenys pabrėžia, kad daugelyje statinių tarp sluoksnių susidarantys oro tarpai gali generuoti nekontroliuojamus šilumos nuotekių šaltinius, kuriuos reikia atidžiai įvertinti projektuojant ir statant.

Todėl vienas iš pagrindinių uždavinių - optimizuoti atitvaras, siekiant maksimalaus energinio naudingumo be nereikalingo ekstra sluoksnių storio. Papildomi pasirinkimai ir tyrimai, tokie kaip oro tarpsnių hermetiškumo tyrimai, gali būti naudingi kuriant itin efektyvius pastatus.

Keletas praktinių išvadų ir rekomendacijų

• Rinkdamiesi termoizoliacinę medžiagą atkreipkite dėmesį į šilumos laidumo koeficiento λ (mažesnis λ - geresnė izoliacija).
• Apsvarstykite galimybę naudoti plokštes su mažesniu λds, atsižvelgiant į konstrukcijos tipą (pvz., vėdinamos/nevėdinamos sienos).
• Apskaičiuodami atitvaros šiluminę varžą Rt įtraukite visus sluoksnius ir plonas plėveles bei pataisas dėl šilumos nutekėjimo per sandūras ir jungtis.
• Tinkamai įvertinkite drėgmės balansą ir vidaus paviršiaus temperatūrą, kad būtų išvengta pelėsio ar kondensato susidarymo.
• Jei planuojate naudoti naujausias vakuumines technologijas, įsitikinkite, kad jų eksploatacijos laikotarpis ir sertifikatai atitinka Lietuvos teisės aktus.

Infografiko tikslas - iliustruoti, kaip skaičiuojamos atitvaros šiluminės savybės: sluoksnių šiluminė varža, visuminė varža, šilumos perdavimo koeficientas U. Naudojami pagrindiniai formulų ryšiai ir sąryšiai tarp d, λds, Rt ir U.

tags: #termoizoliacinio #sluoksnio #medziagos #oro #laidumo #koeficientas