Otvorené bunky alebo uzavreté bunky

Otvorené bunky alebo uzavreté bunky

Striekaná polyuretánová pena je často roztriedená ako buď “s otvorenými bunkami”, alebo “s uzavretými bunkami”. Je tam niekoľko hlavných rozdielov medzi týmito dvoma typmi, čo vedie k výhodám a nevýhodám pre obe, v závislosti od aplikačných požiadaviek. Okrem toho, polyuretánová pena je veľmi univerzálny materiál, ktorý je k dispozícii v rôznych hustotách a konečných fyzikálnych vlastnostiach. Preto pre koncového užívateľa je nevyhnutné aby pochopil tieto rozdiely s cieľom vybrať si takú striekanú polyuretánovú penu, ktorá najviac vyhovuje konkrétnym aplikačným požiadavkám. Účelom tohto článku je poskytnúť prehľad o rozdieloch medzi penami s otvorenými a uzavretými bunkami. Striekaná polyuretánová pena s uzavretými bunkami (angl. closed cell  foam insulation) je jedným z najúčinnejších komerčne dostupných izolačných materiálov, so súčiniteľom tepelnej vodivosti λ ≤ 0,021 [W/m∙K]. Striekaná polyuretánová pena s uzavretými bunkami obsahuje izolačný plyn, ktorý je zachovaný v bunkách (“nadúvadlo” peny), čo spôsobuje vysoko efektívne izolačné vlastnosti materiálu. Súčiniteľ tepelnej vodivosti λ charakterizuje tepelné vlastnosti materiálu a striekaná polyuretánová pena s uzavretými bunkami má najnižšiu (najlepšiu) hodnotu zo všetkých komerčne dostupných izolácií. Navyše, prirodzené vlastnosti tejto peny zaisťujú vysoko efektívnu vzduchovú bariéru, nízku priepustnosť vlhkosti a pary a vynikajúcu odolnosť voči vode. Najčastejšie používaná striekaná polyuretánová pena s uzavretými bunkami má objemovú hmotnosť približne 32 kg/m3. Roky výskumu a komerčné skúsenosti ukázali, že pena s objemovou hmotnosťou 28 až 36 kg/m3 zaisťuje optimálne izolačné a pevnostné vlastnosti pre väčšinu stavebných aplikácií. Striekaná polyuretánová pena s uzavretými bunkami, sa okrem nízkej hodnoty λ obvykle vyznačuje tuhosťou a pevnosťou. Predchádzajúce štúdie ukazujú, že sa tuhosť stavebnej konštrukcie môže zdvojnásobiť alebo trojnásobiť pri použití peny s uzavretými bunkami, efektívne je to najmä pre konštrukcie drevodomov a pre krovy.   Striekaná polyuretánová pena s otvorenými bunkami (angl. open cell  foam insulation), na druhej strane, sa obvykle nachádza v pásme objemovej hmotnosti od 7 do 18 kg/m3. Jednou z výhod, ktorú táto nižšia hustota poskytuje sú nižšie náklady, pretože náklady sú priamo závislé od hustoty (nižšia hustota = nižšie náklady), a tieto náklady niekedy môžu byť až trojnásobné nižšie. Súčiniteľ tepelnej vodivosti striekaných polyuretánových pien s otvorenými bunkami tvorí hodnotu λ od 35 do 40 [W/m∙K], napriek tomu tieto výrobky poskytujú vynikajúce tepelno-izolačné vlastnosti a vytvárajú vzduchovú bariéru. Striekaná polyuretánová pena s otvorenými bunkami je viac priepustná pre vlhkosť a paru, avšak, pena umožňuje riadené šírenie vlhkosti a pary, konzistenciu ktorej riadi staviteľ alebo projektant. Striekaná polyuretánová pena s otvorenými bunkami by sa nemala používať v exteriéri alebo v aplikáciách, kde môže byť v priamom kontakte s vodou. Striekaná polyuretánová pena s otvorenými bunkami je neuveriteľne efektívna ako zvuková bariéra, ktorá má asi dvakrát väčší zvukový odpor v bežných frekvenčných pásmach ako pena s uzavretou bunkovou štruktúrou. Striekaná polyuretánová pena s otvorenými bunkami má mäkšiu štruktúru, nižšiu...

Read More

Závislosť miernej tepelnej straty od hrúbky nástreku, alebo Akú hrúbku tepelnej izolácie aplikovať.

Závislosť miernej tepelnej straty od hrúbky nástreku, alebo Akú hrúbku tepelnej izolácie aplikovať.

Ako prvá na túto otázku napadne odpoveď: „čim hrubšie tým lepšie“. Ale hodnota miernej tepelnej straty nie je priamo úmerná hrúbke tepelnej izolácie a preto v každom prípade treba zvážiť ekonomickú efektívnosť hrúbky izolácie. Táto otázka trápila aj nás, a po konzultácii so odborníkmi z Ústavu Stavebníctva a Architektúry Slovenskej Akadémii Vied prinášame Vám niektoré vysvetlenia. Zatepľujeme nie kvôli dosiahnutiu určitej R – hodnoty, čiže určitému tepelnému odporu, ale zatepľujeme kvôli eliminácii tepelných strát.   Norma STN 73 0540-4 určuje vzorec pre výpočet miernej tepelnej straty prechodom tepla a vyzerá takto: HT = Ui ∙ Ai = [W/m2∙K] ∙ [m2] = [W/K] Kde: Ui     je súčiniteľ prechodu tepla konštrukciou, Ai       plocha konštrukcie. Z toho vyplýva, že čim menšia hodnota Ui  tým je menšia tepelná strata, a taktiež čim je menšia obvodová plocha konštrukcie Ai, tým menšia je tepelná strata. Znížiť obvodovú plochu konštrukcie je možné použitím architektonického riešenia s minimálnym faktorom tvaru budovy. Podrobnosti môžete prečítať v článku Faktor tvaru budovy. Znížiť hodnotu U je možné zvýšením hrúbky nástreku PUR peny, ale tu musíme vedieť závislosť U hodnoty od hrúbky nástreku. Keďže hodnota tepelného odporu R rastie priamoúmerne hrúbke nástreku, hodnota U klesá nepriamoúmerne hrúbke nástreku.  Pre názorné vysvetlenie sme vytvorili jednoduchý graf (Graf č. 1), preukazujúci závislosť hodnôt U a R od hrúbky nástreku PUR izolácie.   Z uvedeného grafu je vidieť, že hodnota R rastie lineárne, hodnota U  nelineárne. Každý centimeter hrúbky PUR izolácie pridáva rovnakých 0,5 bodov hodnoty R, ale v prípade U hodnoty každý ďalší centimeter izolácie vyvoláva stále menší jej pokles. Z tohto môžeme urobiť záver, že: Ekonomická efektívnosť zvýšenia hrúbky tepelnej izolácie po dosiahnutí stanoveného normou limitu prudko klesá, Ekonomická efektívnosť zateplenia klesá aj v prípade zateplenia obvodových plášťov s veľmi dobrou hodnotou tepelného odporu (napríklad zateplenie obvodových múrov z pórobetónových tvárnic je menej efektívne ako zateplenie múrov z plných tehál, alebo inak, na pórobetónové tvárnice treba aplikovať menšiu hrúbku izolácie ako na plné tehly alebo betón. Je to názorné vidieť na Grafe č. 2. Pre výpočet tepelných vlastností PUR peny bol použitý súčiniteľ tepelnej vodivosti λ = 0,02 W/m∙K.     Na tomto Grafe je názorne preukázané, ako klesá hodnota U s každým pribúdajúcim centimetrom PUR izolácie, pričom pri 10 cm krivky sa takmer pretínajú v jednom bode. Body, v ktorých sa U- krivky pretínajú s vodorovnou čiarou „Normalizovaná hodnota U“ ukazujú na potrebnú hrúbku PUR izolácie. Napríklad pri pórobetónových tvárniciach je to hrúbka cca 3 cm, pri škvarobetónových tvárniciach je to cca 5 cm, podobne aj pri plnej tehle. Poznámka ku Grafom. Pri výpočtoch boli použite súčinitele tepelnej vodivosti pre PUR penu λ = 0,02 W/m∙K, pre plnú tehlu λ = 0,7 W/m∙K, pre škvarobetón λ = 0,6 W/m∙K, pre pórobetón λ = 0,2 W/m∙K. Upozornenie: Tento graf nie je použiteľný pre iné izolácie. Normalizované hodnoty tepelného odporu konštrukcií stanovuje príloha A normy STN 73 0540-2 9. (Táto norma koncom...

Read More

Faktor tvaru budovy

Faktor tvaru budovy

  Faktor tvaru budovy je pomer plochy povrchu teplo-výmenného obalu budovy k obostavanému objemu budovy. Faktor tvaru sa určí ako: Čím je tento pomer menší, tým sú lepšie podmienky pre elimináciu tepelných strát, pretože teplo, koncentrované v určitom objeme má menšiu plochu na únik. Je zaujímavé, že geometrické tvary rovnakého druhu ale rôznych rozmerov nemajú rovnaký pomer plochy k objemu, a týka sa to všetkých tvarov. Napríklad kocka. V tabuľke dolu uvedieme rôzne rozmery kociek a vypočítame faktor tvaru.   Hrana X 0,5 1 3 5 6 10 12 15,874 50 100 Hrana Y 0,5 1 3 5 6 10 12 15,874 50 100 Hrana Z 0,5 1 3 5 6 10 12 15,874 50 100 Objem, V [m3] 0,125 1 27 125 216 1 000 1 728 4 000 125 000 1 000 000 Plocha, A [m2] 1,5 6 54 150 216 600 864 1 512 15 000 60 000 Faktor tvaru, A/V, [1/m] 12,00 6,00 2,00 1,20 1,00 0,60 0,50 0,38 0,12 0,06   Ako vidíme, faktor tvaru pri zmene rozmerov kocky sa mení, pričom je vidieť trend, že s nárastom rozmerov sa zlepšuje faktor tvaru. Pre ďalší príklad zoberieme iný tvar, polovičnú kocku, Takýto tvar sa už podobá rodinnému domu. Urobíme podobnú tabuľku.   Hrana X 0,5 1 3 5 6 10 12 20 50 100 Hrana Y 0,5 1 3 5 6 10 12 20 50 100 Hrana Z 0,25 1 2 3 3 5 6 10 25 50 Objem, V [m3] 0,0625 1 14 63 108 500 864 4 000 62 500 500 000 Plocha, A [m2] 1,5 6 54 150 216 600 864 2 400 15 000 60 000 Faktor tvaru, A/V, [1/m] 24,00 12,00 4,00 2,40 2,00 1,20 1,00 0,60 0,24 0,12   Ako je vidieť z týchto dvoch tabuliek, pri rovnakom objeme 4 000 m3 faktor tvaru u kocky je lepší, 0,38 v porovnaní s 0,60 u polovičnej kocky. Keďže s vzrastajúcimi rozmermi faktor tvaru sa zlepšuje, je potom pochopiteľné, že veľké bytové domy majú, kvôli lepšiemu faktoru tvaru budovy, menšie tepelné straty. Ďalej zistime aký je rozdiel vo faktore tvaru dvoch budov s rovnakou plochou pôdorysu 59 m2 a rovnakým zastavaným objemom 159 m3. Výška stien je 3 m. Celková plocha A1 = 220 m2 Faktor tvaru (1) = 220/159 = 1,38 m-1 Celková plocha A2 = 210,3 m2 Faktor tvaru (2) = 210,3/159 = 1,32 m-1 Hoci odborníci odporúčajú aby sme sa vyhýbali nepravidelným tvarom, ako vidíme rozdiel vo faktore tvaru budov nie je až taký dramatický. Pozrieme sa na ďalší príklad. Jednopodlažná budova s väčším pôdorysom a dvojpodlažná budova s podobnou úžitkovou plochou. Toto porovnanie v podstate sme už urobili, keď porovnávali plnú a polovičnú kocku. Takže je to jednoznačné že dvojpodlažná budova má z hľadiska straty tepla prechodom výhodnejší faktor tvaru budovy. Porovnáme ešte dva podobné dvojpodlažné domy,...

Read More

Výpočet tepelných strát

Výpočet tepelných strát

Tepelné straty sa členia na: • tepelné straty prechodom tepla , a • tepelné straty vetraním.   Metodológiu výpočtu tepelných strát určuje norma STN EN 12831. Pretože sa zaoberáme aplikáciou najmä tepelnej izolácie z polyuretánových pien, v tomto článku predstavíme len podstatu tepelných strát prechodom tepla.     Kroky výpočtového postupu pre vykurovaný priestor sú nasledujúce: a. Určenie hodnôt vonkajšej výpočtovej teploty a priemernej ročnej vonkajšej teploty, b. Určenie stavu priestorov (vykurovaný alebo nevykurovaný) a určenie hodnôt vnútornej výpočtovej teploty každého vykurovaného priestoru, c. Určenie rozmerových a tepelných charakteristík  všetkých stavebných konštrukcií pre všetky vykurované alebo nevykurované priestory, d. Výpočet miernej tepelnej straty prechodom a jej vynásobenie výpočtovým rozdielom teplôt; výsledok je projektovaná tepelná strata prechodom tepla.   Mierna tepelná strata prechodom tepla z vykurovaného priestoru (i) do exteriéru (e), HT,ie,  existuje v dôsledku všetkých stavebných konštrukcií a lineárnych tepelných mostov, ktoré oddeľujú vykurovaný priestor od vonkajšieho prostredia, ako sú steny, podlaha, strop, dvere, okná. HT,ie sa vypočíta podľa vzorca HT,ie = Ʃk Ak ∙ Uk ∙ ek + Ʃl Ψl ∙ ll ∙ el                    [W/K] kde: Ak je plocha stavebnej konštrukcie (k) v metroch štvorcových (m2); ek, el korekčný faktor pre expozíciu, ktorý zohľadňuje klimatické vplyvy, ako je rozličná úroveň tepelnej ochrany budovy, absorpcia vlhkosti v stavebných konštrukciách, rýchlosť vetra a teplota, pretože tieto vplyvy sa nebrali do úvahy pri určení hodnôt súčiniteľov prechodu tepla (hodnôt U) (EN ISO 6946);Národná príloha k norme STN EN 12831 určuje  v D.4.1. Preddefinovanú hodnotu pre korekčné faktory ek a el ako 1,0. Uk súčiniteľ prechodu tepla stavebnej konštrukcie (k) vo wattoch na meter a kelvin (W/m2∙K), ktorý sa vypočíta podľa: EN ISO 6946 (pre nepriesvitné konštrukcie); EN ISO 10077-1 (pre dvere a okná); Alebo z údajov európskych technických osvedčení; ll dĺžka lineárneho tepelného mosta (l) medzi interiérom a exteriérom v metroch (m); Ψl lineárny stratový súčiniteľ lineárneho tepelného mosta (l) vo wattoch na meter a kelvin (W/m∙K); Ψl sa určí jedným z nasledujúcich spôsobov: Pre hrubý odhad je možné použiť tabuľkové hodnoty uvedené v EN ISO 14683; Alebo výpočtom podľa EN ISO 10211-2. Tento výpočet neberie do úvahy nelineárne tepelné mosty. Ďalej norma uvádza metodológie výpočtu tepelných strát Projektovaná tepelná strata prechodom tepla vykurovaného priestoru (i), ΦT,i, sa vypočíta podľa vzorca ΦT,i = (HT,ie + HT,iue + HT,ig + HT,ij) ∙ (θint,i –  θe)            [W] kde: HT,ie merná tepelná strata prechodom z vykurovaného priestoru (i) do exteriéru (e)  cez obalové konštrukcie vo wattoch na kelvin (W/K); HT,iue merná tepelná strata prechodom z vykurovaného priestoru (i) do exteriéru (e) cez nevykurovaný priestor (u) vo wattoch na kelvin (W/K); HT,ig merná tepelná strata prechodom cez zeminu z vykurovaného priestoru (i) do zeminy (g) vo wattoch za ustáleného stavu...

Read More

Stavebná fyzika

Stavebná fyzika

Súčiniteľ prechodu tepla konštrukciou. Súčiniteľ prechodu tepla v stavebnej fyzike, U-hodnota, je miera tepelného toku prechádzajúca cez hrúbku telesa z jednej vrstvy na druhu, keď obe vrstvy ležia pri rôznych teplotách. Charakterizuje množstvo energie za jednotku času (J/s = W), ktorá preniká cez plochu 1 m², ak je rozdiel teplôt medzi oboma vrstvami 1 K (1 K = 1oC). Jeho jednotka SI je teda W / (m2 • K) (Watt na meter štvorcový a Kelvin). Súčiniteľ prechodu tepla je osobitná vlastnosť materiálov. V podstate je určený tepelnou vodivosťou a hrúbkou použitého materiálu. U = λ / d                                                                   [W / (m2 • K] Kde: λ = súčiniteľ tepelnej vodivosti materiálu, [W / m • K] d = hrúbka materiálu, [m] Tepelný odpor. Prevrátená hodnota súčiniteľu prestupu tepla je tepelný odpor R (m2 • K / W) R = 1/U = d/λ                                                        [m2 · K / W] Čím je vyšší súčiniteľ prestupu tepla, tým sú horšie tepelné vlastnosti materiálu a naopak, čím vyšší tepelný odpor, tým sú lepšie izolačné vlastnosti materiálu. Tepelný odpor má analógiu s elektrotechnickým odporom, keď celkový odpor konštrukcie sa spočíta ako súhrn tepelných odporov jednotlivých vrstiev. Preto sa veľmi často používa v stavebníctve. RΣ = R1 + R2 + … + Rn Súčiniteľ tepelnej vodivosti Súčiniteľ tepelnej vodivosti je výkon (tzn. teplo za jednotku času), ktorý prejde štvorcovým metrom pomyselnej kocky s dĺžkou hrany 1 meter, ktorej jedna strana má teplotu o 1 Kelvin vyššiu ako druhá. λ = W/m ∙ K                                                             [W / m ∙ K] Základná jednotka: Watt na meter a Kelvin, značka jednotky: W.m-1.K-1 Kde: W – výkon (teplo za jednotku času W = J/s) K – Kelvin (teplotný rozdiel medzi stranami pomyselnej kocky s dĺžkou hrany 1 m, 1 K = 1 oC) m – meter, pochádza z m2/m, čiže z plochy na hrúbku Súčiniteľ tepelnej vodivosti je materiálová konštanta, ktorá sa zisťuje...

Read More

Minerálna vlna alebo PUR pena?

Minerálna vlna alebo PUR pena?

“R” Rozprávka “Mýtus o izolačnej hodnote R tepelného odporu” David B. Sout V svojom článku „R Rozprávka Mýtus o izolačnej hodnote“ pán David B South zo svojich dlhoročných skúseností so zateplením ako rodinných domov tak aj chladiarenských a mraziarenských zariadení či skladov na zemiaky v USA, podrobne popisuje, prečo nie je možné porovnávať tvrdé a vláknité tepelnoizolačné materiály podľa jediného kritéria R. Tieto materiály majú rôznu štruktúru a nie je možné ich porovnávať podľa jedinej hodnoty Tepelného odporu R, tak ako nie je možné porovnávať dva pozemky len na základe ceny, pretože jeden môže byť v atraktívnom horskom prostredí, druhý zase v bažine. Ako príklad uvádza, že ak vláknitú izoláciu ponoríme do vody alebo budeme prefukovať cez ňu prudkým prúdom vzduchu (analógia vetra), tak sa hodnota tepelného odporu priblíži k nule. To iste môžeme pocítiť na príklade, že ak v chladnom a veternom počasí oblečieme na seba hrubý sveter, a vyjdeme von, tak vietor nám ten sveter prefúka a nebudeme mať pocit, že on nás hreje. To môžeme povedať aj o vlastnostiach sklenej a kamennej vlne. Sklená vlna slúži pre väčšinu pecí ako filtračné médium – rovnakú používame aj ako izoláciu. Sklená vlna sa používa ako filter pretože má malý odpor k prúdeniu vzduchu a je lacná. Inými slovami vzduch prúdi cez ňu veľmi rýchlo. Je ironické si myslieť, že zabalíme dom filtrom pre pece, ktorý ľahko prepúšťa vzdych a tým zabránime prefukovaniu domu. Priemerný dom zateplený vláknitou izoláciou so všetkými zatvorenými dverami a oknami má kombináciu úniku vzduchu, ktorá sa rovná veľkosti otvorených dverí. Aj keď budeme robiť perfektnú prácu pri inštalácii vláknitej izolácie nášho domu a dosiahnime preniknutie vzduchu z jednej strany steny na druhú blízko k nule, stále nezabránime v pohybe vzduchu cez stropnú a stenovú izoláciu vertikálne, čo v konečnom dôsledku vyvoláva veľké tepelné straty. Druhým dôvodom nemožnosti priameho porovnávania tvrdých a vláknitých izolácií je kondenzácia pár v nej a tým pádom prudké zníženie tepelného odporu. Na takýto prípad, výrobcovia vláknitých izolácií odporúčajú inštaláciu parozábrany na teplej strane izolácie, pretože para vždy prúdi z teplej do chladnej strany. Ale tepla a hladná strana ja nejasný pojem, v lete cez deň je z jednej strany, cez noc a v zime je z druhej strany. Niektorí aplikanti, aby uspokojiť každý teplu stranu dávajú parozábranu z obidvoch strán, a tu vodná para sa dostáva do pasce medzi dvoma fóliami a vzniká obrovsky problém so zhromažďovaním skondenzovanej pary, objem ktorej možno merať vedrami. Samozrejme že zle aplikovaná vláknitá izolácia prinesie viac škody ako úžitku. Aplikácia vláknitých tepelných izolácií (sklená vlna, kamenná vlna, celulózové vlákna) vyžadujú dokonalú parotesnú zabranú, zvyčajne sa aplikuje z vnútornej strany budovy, v lete cez deň je však neúčinná kvôli opačnému prúdeniu pary, a musí byť...

Read More