Tepelná izolácia je jedným z najefektívnejších spôsobov úspory energie na chladenie a vykurovanie budov. Preto je určenie a výber optimálnej hrúbky izolácie hlavným zameraním mnohých inžinierskych štúdií.
Výber optimálnej hrúbky izolácie.
Výber optimálnej hrúbky izolácie si vyžaduje podrobnú energetickú a ekonomickú analýzu. Hrúbka a typ tepelnej izolácie vonkajších stien závisí okrem iného od typu materiálu konštrukcie steny, klimatickej zóny a orientácie budovy vo vzťahu ku svetovým stranám, času vykurovania a chladenia a rýchlosti vetra. a smer. Zvlášť dôležitý je výber vhodného typu izolačného materiálu a určenie optimálnej hrúbky izolácie. Najbežnejšie používané izolačné materiály vo svete sú: penový polystyrén, extrudovaný polystyrén, minerálna vlna, sklená vata, penový polyuretán, perlit a penový polyvinylchlorid.Parametre pre ekonomické posúdenie tepelnej izolácie stien sú najčastejšie SPBT – Simple Payback Period a LCC – Life Cycle Cost zariadenia.
Expandovaný polystyrén je najekonomickejší izolačný materiál.
Podľa [1], ak vezmeme do úvahy rôzne orientácie, farby fasádnych povrchov, izolačné materiály a klímu, je optimálna hrúbka tepelnej izolácie v Číne od 5,3 do 23,6 cm a doby návratnosti od 1,9 do 4,7 roka. Výsledky analýzy ekonomickej efektívnosti použitia izolačných materiálov však ukazujú, že penový polystyrén je najhospodárnejším izolačným materiálom spomedzi piatich (penový polystyrén, extrudovaný polystyrén, penový polyuretán, perlit, penový polyvinylchlorid) testovaných typov tepelných izolácie, pretože z nej zhotovená stenová tepelná izolácia sa vyznačovala najnižšími nákladmi v životnom cykle a najnižšou dobou návratnosti.
Tepelná izolácia dobre funguje aj v procese chladenia budovy.
Práca [2] zase ukazuje výsledky, ktoré ukazujú, že v najteplejšej zóne Turecka je použitie izolácie v stenách budov dôležitejšie v prípade úspor energie v procese chladenia ako v procese vykurovania. Pri zohľadnení úspor energie v procese chladenia sa optimálna hrúbka izolácie pohybuje od 3,2 do 3,8 cm a doba návratnosti je od 3,39 do 3,81 roka. V prípade kritéria úspory energie na vykurovanie sa však optimálna hrúbka izolácie pohybuje od 1,6 do 2,7 cm a doby návratnosti od 4,15 do 5,47 roka. Pre Atény je však optimálna hrúbka izolácie od 7,1 cm do 10,1 cm.
V chladnom a miernom podnebí (Švédsko, Poľsko) sú optimálne hodnoty hrúbky tepelnej izolácie nad 20 cm minerálnej vlny alebo polystyrénu. Polystyrénové dosky vďaka svojim funkčným vlastnostiam: vysoká izolácia a minimálna hmotnosť nespôsobujú dodatočné zaťaženie stien, čo je pri 30 cm hrubej izolácii veľmi dôležité. Dosky z minerálnej vlny však majú veľmi dobré protipožiarne vlastnosti, pretože sú nehorľavé.
Ďalšie pozitívne účinky.
Ďalším pozitívnym efektom použitia tepelnej izolácie je zlepšenie akustickej klímy vnútorných priestorov budovy.Ide o dodatočnú vlastnosť vyplývajúcu z vysokých akustickoizolačných vlastností tepelnoizolačných materiálov.
Pri diskusii o dôležitosti izolácie nemožno nevenovať pozornosť otázke, ktorá súvisí s úsporou energie, teda ochranou životného prostredia. Nižšie straty znamenajú lepšie využitie energie, nižšie množstvo spáleného paliva a tým aj nižšie emisie škodlivín do atmosféry.
Aby bola izolácia plne účinná, mala by spĺňať aspoň základné požiadavky, medzi ktoré patria:
- tepelná účinnosť v závislosti od vlastností použitých materiálov (nízky súčiniteľ tepelnej vodivosti),
- stálosť tepelných vlastností v čase,
- nezávislosť tepelných vlastností od geografickej polohy,
- nízky obsah vlhkosti a nízka schopnosť absorbovať ju z prostredia,
- jednoduchosť získania vákua (to platí pre vláknité aj porézne materiály),
- odolnosť voči rýchlym zmenám teploty,
- neškodnosť pre človeka,
- šetrné k životnému prostrediu.
Aby však izolačná vrstva trvalo plnila svoju úlohu, musí byť dostatočne chránená proti negatívnym vplyvom vonkajších mechanických faktorov a vlhkosti. Najčastejšie je takouto ochranou tenkovrstvová omietka alebo rôzne druhy obkladov, od kameňa až po kov a kompozit.
Teplota je jedným z hlavných parametrov, ktoré zabezpečujú pohodlie domova.
Budovy majú svojim užívateľom zabezpečiť komfort života. Jedným zo základných parametrov, ktoré poskytujú tento pocit pohodlia, je teplota. V zime má izolácia túto teplotu udržiavať obmedzovaním tepelných strát znížením jeho prietoku cez priečku oddeľujúcu obytný priestor od okolia, v lete naopak nemá dovoliť teplu voľne prenikať do interiéru budovy. Vývoj materiálu s rôznymi tepelnými charakteristikami v zime a v lete je jednou z výziev, ktorým čelia výskumné a vývojové projekty [3]. Je možné, že dôjde k návratu k tzv inteligentné priečky vyvinuté a skúmané koncom minulého storočia najmä z hľadiska pasívneho získavania solárnej energie [3].
Vo väčšine krajín EÚ sú súčasné a najmä budúce požiadavky na tepelnú ochranu budov, za predpokladu štandardných materiálových riešení, charakteristické potrebou použitia izolačných vrstiev hr. od 15 cm do 35 cm, čo sa premieta do hľadania novších techník a metód inštalácie izolácie [3].
Preto ďalšou výzvou, pred ktorou stoja výrobcovia izolačných materiálov, je prekonať hranicu 0,02 W/(m·K) za predpokladu lacnej, široko dostupnej výrobnej technológie. To by umožnilo splniť budúce normy tepelnej ochrany s hrúbkou tepelnoizolačnej vrstvy nepresahujúcou 20 cm. V súčasnosti je dosiahnutie tohto cieľa možné napríklad použitím riešení založených na technológii kompozitných materiálov pomocou aerogélu oxidu kremičitého [3].
Literatúra
- JinghuaYu, ChangzhiYang, LiweiTian, DanLiao, A study on optimum insulation thicknesses of external walls in hot summer and cold winter zone of China, Applied Energy Volume 86, Issue 11, November 2009, Pages 2520-2529, https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2009.03.010
- Ali Bolattürk, Optimum insulation thicknesses for building walls with respect to cooling and heating degree-hours in the warmest zone of Turkey, Building and Environment, Volume 43, Issue 6, June 2008, Pages 1055-1064 https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2007.02.014
- Dariusz Heim, Charakterystyka regulacji, które będą miały wpływ na rynek materiałów izolacyjnych, IZOLACJE 4/2015.
