Izbor rešenja toplotne izolacije za komfor u leto

03 June 2007 - Komentari (6)

Izgradnja

Kada se razmatra komfor u leto, materijali sa najboljom toplotnom izolacijom su oni koji odlažu prolazak vanjske toplote u unutrašnjost kuće. Objasnili smo ranije da je kašnjenje toplotnog fluksa parametar koji meri tu osobinu. Vezan je za toplotnu inerciju (C), toplotnu provodljivost (λ) i debljinu materijala. U ovom članku, objasnićemo kako kašnjenje toplotnog fluksa utiče na izbor izolacionih materijala u različitim delovima jedne kuće.

U kojim delovima kuće, kašnjenje toplotnog fluksa može da napravi razliku ?

Ako posmatramo toplotnu izolaciju jedne kuće, postoje u biti 3 dela: pod u prizemlju, zidovi i krov (izuzevši prozore koji nisu razmatrani u ovom članku).

Prizemlje

Toplotna izolacija prizemlja nije nikada izložena visokim temperaturama, čak ni u leto, jer je temperatura zemlje prilično konstantna. Prema tome, kašnjenje toplotnog fluksa nema bitnu ulogu.

Zidovi

Što se tiče zidova, toplotna izolacija je obično postavljena povrh teškog građevinskog materijala kao što je beton ili opeka blokovi, i malo kašnjenje toplotnog fluksa samog izolacionog materijala je kompenzovano od strane jake toplotne inercije građevinskog materijala. To znači, ukoliko zidovi imaju toplotnu inerciju, kašnjenje toplotnog fluksa izolacionog materijala ne bi trebalo da postavlja problem. Ali ukoliko su zidovi napravljeni od laganih materijala, kao na primer, laki beton, drvo ili paneli, njihovo malo kašnjenje toplotnog fluksa može dovesti do pregrevanja i neugodnosti u leto.

Krov

Ostaje krov, gde će termo-izolacioni materijali biti izoženi najvećoj toploti u leto, zbog direktne izloženosti suncu. Materijali koji se koriste za izgradnju krova, kao što je klasični crep, nemaju veliku toplotnu inerciju i ne pružaju dobru zaštitu od sunčeve toplote.

Zbog toga kašnjenje toplotnog fluksa izolacionog materijala koji se koristi za izolaciju krova je od velike važnosti za komfor u leto. Znači da za materijale slične toplotne provodljivosti (λ) i iste debljine, bolje je odabrati one izolacione materijale koji imaju veću toplotnu inerciju.

Naravno, pored izbora termo-izolacionog materijala, druge strategije će pomoći da se izbegne pregrevanje u leto, kao što je ventilisani krov, hlad od vegetacije i barijere protiv sunčevog zračenja.

Kašnjenje toplotnog fluksa za komfor u leto

U najvrelijim letnjim danima, spoljašnja temperatura je podnošljiva ujutro, dostiže vrhunac u ranim popodnevnim satima i postaje neprijatna, i onda, postaje opet podnošljiva uveče.

Da bi se unutrašnja temperatura kuće održala podnošljivom tokom celog dana, neophodno je zadržati prolazak toplote dovoljno dugo dok najvreliji deo dana ne prođe. Drugim rečima, toplotna izolacija treba da ima kašnjenje toplotnog fluksa dovoljno dugo dok ne prođu najvreliji sati.

Koliko kašnjenje toplotnog fluksa je potrebno?

Kašnjenje toplotnog fluksa od 1 do 2 sata, koje obično dobijete sa 10 cm staklene mineralne vune, neće biti dovoljno da se izbegne prolaz vrućine u kuću. Kašnjenje toplotnog fluksa od 8 do 10 sati, koje se dobije sa 20 cm celuloze ili drvenog vlakna, zaštitiće unutrašnjost kuće od velike vrućine, jer je vreme potrebno toplotnom talasu da prođe kroz materijal dovoljno dugo da će za to vreme spoljna temperatura već opasti.

Odnos temperaturne amplitude

Prigušenje vrhunca temperature dobijeno za dato kašnjenje toplotnog fluksa zove se odnos temperaturne amplitude (temperature amplitude ratio). Na primer, ako je vrhunac spoljne temperature 35 stepeni celzijusa, 90% amplitudni ratio će dati maksimalnu unutrašnju temperaturu od 31.5 stepeni celzijusa. Što je veće kašnjenje toplotnog fluksa, veći je amplitudni ratio.

Usporedba termo-izolacionih materijala

Budući da je kašnjenje toplotnog fluksa direktno povezano sa toplotnom inercijom termo-izolacionih materijala, jasno je da, lagani izolacioni materijali, nisu podobna zaštita u najvrućim letnjim danima.

Tabela ispod pokazuje usporedbu različitih izolacionih materijala.

	Celuloza	Kamena vuna	Staklena vuna	Ekspandirani polistiren
Gustina ρ (kg/m3)	20 do 100	30 do 90	15 do 50	12 do 20
Toplotna provodljivost λ (W/m.K)	0.037	0.035 do 0.040	0.035 do 0.040	0.035 do 0.040
Specifična toplota c (J/kg.K)	1946	850	850	1210
Toplotna inercija C (kJ/m3.K)	38.9 to 194.6	25.5 to 76.5	12.8 to 42.5	14.5 to 24.2
Toplotna difuzija a (m²/s)	13	90	90	26
Odnos temperaturne amplitude 10cm debljine	77%	92%	95%	98%
Kašnjenje toplotnog fluksa za 10 cm debljine (u satima)	3.4	1.9	1.5	1

Usporedba različitih termo-izolacionih materijala vezano za njihovu performansu u leto. Vrednosti su date od strane proizvođača celuloze i treba ih uzeti u obzir čisto indikativno (izvor Thermofloc).

Najbolju zaštitu pružiće debeli sloj (najmanje 20 cm) gustog izolacionog materijala kao što je celuloza ili drveno vlakno, materijali koji nisu veoma u upotrebi u Srbiji.

Najgoru zaštitu pružiće polistiren (stiropor): uprkos činjenici da ima najmanju toplotnu provodljivost, takođe ima i najmanju toplotnu inerciju.

Kompromis se može postići koristeći 20cm debeo sloj kamene vune visoke gustine.

Zaključak

Kod izbora termo-izolacionog materijala nije dovoljno razmatrati samo klasične parametre kao λ ili U-vrednost. Kašnjenje toplotnog fluksa mora takođe biti uzeto u obzir, naročito za krov. Ono će odrediti mogućnost materijala da u letnjim danima spreči prolazak vrhunca spoljne toplote u unutrašnjost kuće.

Izbor najboljeg rešenja termo-izolacionog materijala je, prema tome, kompromis između male toplotne provodljivosti (λ) i velike toplotne inercije (C). Taj najbolji kompromis ostvarićete sa celulozom, drvenim vlaknom ili kamenom vunom visoke gustine.

Naravno, uvek možete kupiti klima uređaj, ali košta, troši struju, i ne obezbeđuje zdravu unutrašnju klimu. Besmisleno je trošiti puno energije zimi za zagrevanje kuće i isto toliko leti za hlađenje. Bolji dizajn kuće i izbor boljih materijala može drastično umanjiti utrošak energije potrebne za grejanje zimi i izbeći potrebu za ugradnjom klima uređaja za leto.

Za komfor u leto, bez upotrebe klima uređaja, važno je da su zidovi napravljeni od materijala sa velikom toplotnom inercijom i da je krov izolovan sa (najmanje 20cm) debelim slojem materijala koji ima veliko kašnjenje toplotnog fluksa.