Deklaracje producentów termoizolacji to nie wszystko. Jak sprawdzić czy termoizolacja spełni nasze oczekiwania w zmieniających się warunkach otoczenia?

Deklarowane a obliczeniowe parametry termoizolacyjności

Prezentacja parametrów materiałów budowlanych służących do termoizolacji najczęściej sprowadza się do przedstawienia współczynnika lambda (współczynnik przewodzenia ciepła - im niższy tym lepsze właściwości termoizolacyjne).

Jednak lambda lambdzie nie równa. Istnieje bowiem istotna różnica między lambdą deklarowaną, a lambdą obliczeniową. A ta może być kluczowa w doborze odpowiedniego materiału termoizolacyjnego dla danej inwestycji. Wiele bowiem zależy od warunków, w jakich dany obiekt będzie funkcjonował.

Lambda deklarowana jest parametrem wyznaczonym w warunkach normatywnych. W praktyce oznacza to, że „termoizolacyjność” materiału określa się w temperaturze +10°C. Oczywiście dokonuje się tego pomiaru w warunkach laboratoryjnych dla materiału świeżego, suchego i bez żadnych naprężeń.

Lambda obliczeniowa ustalana jest w warunkach eksploatacyjnych, tj. zarówno w niskich jak i wysokich temperaturach otoczenia. Zakres ten obejmuje przedział od -30°C do +60°C.

Na ile skutecznie będzie izolować wełna mineralna w temperaturze +10°C, a na ile w +50°C, np. na rozgrzanym od słońca poddaszu, łatwo obliczyć. W podanym przykładzie współczynnik lambda zmienił się pod wpływem temperatury z 0,040 W/mK do 0,050 W/mK. Innymi słowy, w takich warunkach wełna mineralna izolowała termicznie z o 25% mniejszą skutecznością. 

Aproksymacja wartości powyżej +30°C

Temperatura otoczenia to nie jedyny czynnik, który jest potrzebny do wyznaczenia lambdy obliczeniowej. Więcej na ten temat mówi norma PN-EN ISO 10456, która jest dokumentem porządkującym problem ogólnego i szczegółowego definiowania wielkości fizycznych opisujących niektóre właściwości materiałów budowlanych.

W opracowaniu podany został sposób konwersji (przeliczania) wartości uzyskanych w jednym zestawie warunków na wartości istotne przy innym zestawie. Do przeprowadzania kalkulacji potrzebne są takie czynniki jak, wspomniana już, temperatura otoczenia, ale również wilgotność i starzenie się materiału.

Problem polega na tym, że dokonanie precyzyjnych wyliczeń możliwe jest głównie w teorii. Producenci materiałów termoizolacyjnych przeważnie nie posiadają wyników badań laboratoryjnych stwierdzających określający współczynnik lambda dla różnych wartości wilgotności. Taki sam problem dotyczy czynnika konwersji z uwagi na starzenie.  

Gdyby jednak spróbować wyznaczyć lambdę obliczeniową, można posłużyć się następującym wzorem:

λobl = λD · FT · FM · FA

λobl - lambda obliczeniowa
λD - lambda deklarowana
FM - czynnik konwersji z uwagi na wilgotność
FA - czynnik konwersji z uwagi na starzenie
FT - czynnik konwersji z uwagi na temperaturę*

*wartość Fobliczamy następująco:

FT = efT(T2-T1)

e - stała matematyczna, tj. 2,72
T1 - temperatura normatywna pomiaru współczynnika deklarowanego lambda, tj. +10°C
T2 - temperatura z drugiego zestawu warunków (np. +50°C)
fT - współczynnik konwersji temperaturowej zgodny z normą PN-EN ISO 10456 (dane w tabelach poniżej)

 

Tyle teoria. Pomimo braku istotnych danych dotyczących zachowania się materiałów pod wpływem wilgotności i upływu czasu, wyraźnie daje się zaobserwować skala znaczenia warunków, w których termoizolacja będzie funkcjonować.

Z wykresu "konwersja temperaturowa λ" wynika, że tendencja wzrostowa konwertowanego parametru λ najsilniej dotyczy materiałów włóknistych, otwartych dyfuzyjnie. Styropian EPS wydaje się mieć tendencję zbliżoną do PIR (w nieznacznie mniejszym stopniu wzrostową), jednak najbardziej widoczne jest to w temperaturach wysokich, osiągających poziom niebezpieczny dla produktów z polistyrenu ekstrudowanego. Stopień destrukcji EPS w temperaturach bliskich +70°C jest niemożliwy do oszacowania, stąd wykres konwersji EPS dla tych temperatur ma jedynie walor teoretyczny. 

Uwzględniając obliczeniową zmianę parametru ciepła możemy wyznaczyć grubości termoizolacji, które zapewnią ten sam poziom izolacyjności termicznej Umax = 0,18 W/m2K:

1. Przyjmijmy, że uśredniona temperatura "ogrzanej" warstwy termoizolacji położonej na dachu oscylować będzie w granicach +50°C. Pomiary deklarowane (λD) prowadzone są w temperaturze +10°C. Łatwo policzyć, że wzrost temperatury realnej pracy na dachu wyniesie 40°C.

2. Z tabel zaprezentowanych powyżej można odczytać następujące wartości tabelaryczne odpowiednich współczynników fT: styropian EPS - 0,0032, wełna mineralna - 0,0056, płyty PIR - 0,0058.

3. Z dalszych obliczeń wynika, że: 

- czynnik konwersji FT przy ΔT = 40°C dla styropianu EPS = 1,1137
- czynnik konwersji FT przy ΔT = 40°C dla wełny mineralnej = 1,251
- czynnik konwersji FT przy ΔT = 40°C dla płyt PIR = 1,261

Z powyższych kalkulacji wynika, że w temperaturze, w której pracuje termoizolacja, tj. +50°C, czyli o 40°C wyższej niż dla lambdy deklarowanej, współczynniki przewodzenia ciepła mają następujące wartości:

- styropian EPS λEPS+ = 0,035 · 1,137 ≈ 0,040 W/mK
- wełna mineralna λMW+ = 0,040 · 1,251 ≈ 0,050 W/mK
- płyty  λPIR+ = 0,023 · 1,261 ≈ 0,029 W/mK

 4. Grubość termoizolacji niezbędnej do osiągnięcia Umax = 0,18 W/m2K

- styropian EPS λEPS+ = 0,222 m (222 mm), wzrost o 14,4%
- wełna mineralna λMW+ = 0,278 m (278 mm), wzrost o 25,2%
- płyty  λPIR+ = 0,161 m (161 mm), wzrost o 25,8%

Z powyższych obliczeń wynika, że w celu zapewnienia latem założonego poziomu izolacyjności termicznej należy zainstalować grubszą warstwę termoizolacji, uwzględniającą konwersję temperaturową. Ma to olbrzymie znaczenie przy szacowaniu kosztów schładzania powietrza w budynkach klimatyzowanych. 

Analogiczne obliczenia dla temperatur ujemnych okazałyby się pomocne przy określaniu odpowiedniej grubości termoizolacji dla warunków zimowych i wpływu na optymalizację kosztów ogrzewania budynku.  

Zobacz również

Ekspedycja Orzeł Balexmetal - w poszukiwaniu legendarnego okrętu

Ekspedycja Orzeł Balexmetal - w poszukiwaniu legendarnego okrętu.  

Czytaj więcej...

15 metrów w 60 sekund,czyli jak się robi dobre rynny

Zobacz od kuchni jak powstaje system orynnowania premium marki Zenit.  

Czytaj więcej...

Północ nie wybacza błędów

Dalej na północ już się nie da. Polscy truckersi w trasie do Alta - norweskiej miejscowości położonej...

Czytaj więcej...