Energetska učinkovitost i svojstva građevinskih materijala
Energetska učinkovitost u zgradarstvu je iznimno važna komponenta u planiranju budućih i obnovi postojećih zgrada.
Važna je zbog smanjenja emisije CO2, potrošnje energije za grijanje i hlađenje, no jednako tako i za naš ugodan boravak u zatvorenom prostoru.
U jednoj od ranijih objava smo napisali da bi zidovi kuća trebali biti debeli i po nekoliko metara kada ne bismo koristili toplinsku izolaciju, a željeli bismo da kuća odnosno zgrada bude energetski učinkovita.
Danas ćemo demonstrirati kakav je utjecaj prvih centimetara izolacije i kako se učinak s povećanjem debljine izolacije mijenja.
Beton i XPS kao primjer
Beton
Poznato je kako se beton koristi u konstrukciji (temelji, zidovi, nosivi stupovi, podovi, stropovi) i poznato je da je beton čvrst, otporan na vatru i trajan. Beton je pak vrlo loš toplinski izolator i lako propušta energiju.
Broj koji opisuje koliko dobro materijal provodi toplinsku energiju označava se sa lambda (λ) .
Što je lambda niža to je materijal bolji izolator.
Toplinska Vodljivost betona (λ): Približno 1.0–2.6 W/m·K, ovisno o sastavu i gustoći.
XPS
Ekstrudirani polistiren ili XPS je pjenasti izolacijski materijal kojeg ponekad kolokvijalno nazivamo i tvrdi stiropor da bi ga razlikovali od EPS-a (ekspandirani polistiren). XPS se zbog svoje čvrstoće najčešće koristi kod izolacije temelja, podova i sl.
Toplinska Vodljivost XPS-a (λ) : približno 0.035 W/m·K
Zaključak prvog dijela:
Vidimo po vrijednosti λ da XPS ima nekoliko desetaka puta bolja izolacijska svojstva od betona.
Samo 1 cm toplinske izolacije XPS-a (λ =0.035 W/m·K) imao bi sposobnost zadržati toplinu jednako kao otprilike 42 cm betona (λ=1,5 W/m·K).
XPS je u ovom slučaju bolji izolator od betona 42 puta!
Beton je dakle potrebno izolirati
U ovoj objavi nećemo ulaziti u podatke koliko je izolacije potrebno postavljati na zidove, podove, stropove i sl. da bi se zadovoljili današnji standardi o očuvanju energije, no prikazati ćemo kakav je učinak prvih centimetara izolacije i kako se taj učinak mijenja s povećanjem debljine izolacije.
Izolacija stropne ploče i učinak 1 cm XPS-a
Recimo da imamo staru kuću koja ima betonsku ploču 20 cm debljine prema negrijanom tavanu i želimo je izolirati. Cilj nam je nekako procijeniti koliko centimetara izolacije trebamo staviti kako bi smanjili gubitke, a da na koncu ne potrošimo previše novaca.
Sam beton od 20 cm sa koeficijentom λ =1,5 W/m·K, imati će koeficijent toplinske vodljivosti U=7,5 W/(m²·K).
(*U-vrijednost je koeficijent prolaska topline kroz konstrukcijski sklop i uključuje sve slojeve i materijale koji čine taj sklop. U=d/λ (debljina materijala/lambda). Manja U vrijednost= bolja izolacijska svojstva)
Samo sa 1 cm izolacije, koeficijent prolaska topline pasti će sa 7,5 na 2,39 W/m²·K što je smanjenje za čak 68,18%. Sljedeći centimetar imati će smanjenje za 81,08%, a 3 cm izolacije će dostići kumulativno smanjenje toplinske vodljivosti od 86,54 %.
Za kompletnu sliku i kako se izolacija ponaša do 20 cm debljine pogledajte tablicu u prilogu:
Krivulja uštede i zaključak
Toplinska izolacija je ključna za energetsku efikasnost, a čak i mali dodaci mogu donijeti velike uštede. Analizom toplinskih svojstava materijala i njihovog učinka na energetsku efikasnost, može se primijetiti da krivulja uštede pokazuje najveći nagib pri dodavanju prvih nekoliko centimetara izolacije. To znači da su uštede najznačajnije na početku, a postupno se smanjuju kako debljina izolacijskog sloja raste.
Kod primjene naše analize na 20 cm betona s dodatkom XPS-a, vidimo da je krivulja uštede najveća pri dodavanju prvog i drugog centimetra izolacije. Ovo je period kada je dodavanje izolacije najisplativije po jedinici materijala.
Nakon otprilike 7-8 cm debljine izolacije, krivulja uštede postaje sve blaža, da bi se prema 20 cm počela poravnavati. To znači da svaki dodatni centimetar izolacije donosi sve manje uštede, sve do točke kada se ušteda po dodatom centimetru izolacije postane zanemariva.
Napomena
Ovaj članak je informativnog karaktera kako bi se dala generalna slika o učinkovitosti izolacije i svakako može biti koristan kod generalnog planiranja zahvata. Potrebno je napomenuti da se kod projektiranja precizno poštuju propisani zahtjevi, rade precizni izračuni temeljeni na karakteristikama zgrade koja se projektira, materijalima koji se koriste, te podneblju gdje se planira gradnja ili rekonstrukcija.
Komentar, pitanje