Изолация на фасадата, топлопроводимост и дебелина на изолацията

1. Какво е топлопроводимост

Топлопроводимостта или термопроводимостта се отнася до количеството топлина, пренесено през материалите за единица време и за единица площ, когато единият край на материала е нагрят, а другият е студен. Следователно топлопроводимостта е параметър, който измерва способността на даден материал да провежда топлина. Това е важно при изолирането на сгради, тъй като крайната цел е да се намалят топлинните загуби през стените и други части на конструкцията. Следователно материалите с лоша топлопроводимост са по-добри изолатори.

2. Какво е съпротивление на топлопреминаване

Термичното съпротивление е параметър, който измерва съпротивлението на материала срещу преминаване на топлина. Устойчивостта на материала на топлина се изчислява чрез разделяне на топлопроводимостта на материала на неговата дебелина. Колкото по-високо е съпротивлението, толкова по-малко топлина ще премине през материала. Трябва също така да се има предвид, че единиците за устойчивост на топлопредаване на няколко слоя изолационни материали се добавят заедно.

3. Адекватна топлопроводимост на фасадите

Фасадите са важен елемент от енергийната ефективност на сградите, тъй като представляват бариера между вътрешната и външната среда. Неизолираните или лошо изолираните фасади причиняват големи загуби на енергия през стените. Правилната изолация на фасадата може да намали разходите за отопление и охлаждане на сградата и да допринесе за опазването на околната среда.

За да бъде добре изолирана фасадата, е необходимо да се вземе предвид не само топлопроводимостта на материалите, но и други фактори като дебелината на изолационните материали, качеството на монтажа и наличието на термомостове. Топлинните мостове са места в структурата и конструкцията на сградата, където няма изолация или тя е нарушена, като това води до по-малки, но постоянни загуби на енергия, което общо може да струва много.

Адекватната топлинна защита в строителството, също така, е предписана от закона.

3.1. Законодателство за устойчивост на топлопроводимостта

Адекватната топлинна защита е предписана, наред с други неща, в Закона за устройство на територията и придружаващите го подзаконови актове. При ново строителство и ремонт се прилагат разпоредбите на Наредбата за техническите изисквания към енергийните характеристики на сгради ("Държавен вестник на РБ", бр. 92/2022 г.), които регламентират параметрите на топлопреминаването и топлопроводимостта на сградите, т.е. на елементи и строителни материали. На фаза идеен проект в част „Енергийна ефективност“ се изчислява обобщен коефициент на топлопреминаване през ограждащите елементи на сградата по формулата: Uоб = Htr/åAk = (Hd + Hg + Hu + Ha)/åAk, W/m2K, където Htr - коефициентът на пренос на топлина чрез топлопреминаване, определен по методиката съгласно Приложение № 1; Ak - площта на k-тия елемент, който огражда отоплявания/охлаждания обем, определена по външните ѝ размери.

Трябва да се спазват топлинните характеристики и свойствата на въздухонепроницаемост в сградата или част от сградата, които се проверяват, а те трябва да бъдат следните:

1. коефициент на топлинни загуби при трансмисия, HT [W/K];
2. коефициент на топлинни загуби при вентилация, HV [W/K];
3. специфична трансмисионна топлинна загуба, HT [W/(m2xK)];
4. общи обемни топлинни загуби, qv [W/m3];
5. ефективна топлинна акумулация на сградата, C [Wh/K];
6. брой смени на въздуха на сградата или част от сградата, n [1/h].

Най-високите допустими стойности на трансмисионни топлинни загуби за елементите на топлинната обвивка на сградата са: за външни стени на стари сгради 0,40 U_max [W/(m²K)], докато за нови сгради тази стойност е 0,30 U_max [W /(m²K)]. Същите стойности са допустими за подове, докато за скатни покриви над отопляеми помещения - 0,20 U_max [W/(m²K)] се допуска при стари сгради и 0,15 U_max [W/(m²K)] - за ново строителство.

4. Устойчивост на преминаване на топлина - изчисление

Как се изчислява коефициентът на топлопреминаване? За сравнение и за да добиете по-ясна представа за значението на добрата топлоизолация на сградата, както поради спестяване на разходи за отопление и охлаждане, така и поради дълготрайността на фасадната облицовка, ние извършихме някои изчисления, свързани с дебелината на топлоизолацията.

При изчислението взехме предвид средните стойности на дебелината на конструкцията и коефициента на топлопроводимост (ƛ), когато става въпрос за тухлена зидария и монтаж на стандартна изолация. Коефициент на топлопроводимост (ƛ=W/mK) е физическо свойство на материалите, определено при средната работна температура и влажност на материала.

Сценарий 1: Неизолирана стена с дебелина 30 cm:

• тухли: d1= 0,3 m, ƛ1=0,52 W/mK
• коефициент на топлопроводимост: R= 0,125+0,043+d/ƛ1=0,75 m²K/W
• U=1/R=1,33 W/m²K

Сценарий 2: Изолирана стена с дебелина 30 cm, с 10 cm изолация:

• стиропор: d2=0,1 m, ƛ2= 0,040 W/mK
• коефициент на топлопроводимост: R=0,125+0,043+ d1/ƛ1+d2/ƛ2 =3,24 W/m²K
• U=1/R=0,31 W/m²K

И така, само с 10 cm изолация, коефициентът на топлоустойчивост (R) се увеличи, тоест коефициентът на топлопроводимост намаля с 4,3 пъти!

Сценарий 3: Какво ще кажете за стена, която има 15 cm изолация?

• коефициент на топлопроводимост: R= 0,125+0,043+d1/ƛ1+d2/ƛ2=4,5 W/m²K
• U=1/R=0,22 W/m²K

  

5. Оптимална дебелина на фасадната изолация

При 15 cm изолация на фасада коефициентът на топлоустойчивост (R) се увеличава, тоест коефициентът на топлопроводимост намалява 6 пъти! На практика това означава, че при 15 cm изолация се губи дори 6 пъти по-малко топлина в сравнение с енергията, която би се загубила при неизолирани стени. Разликата между коефициентите на топлопреминаване при 10 cm и при 15 cm изолация е 1,4 пъти!

Въпреки че нормативната уредба предвижда максимално допустим коефициент на топлопреминаване през стените Umax=0,40 W/m²K – който се постига с 8 cm изолация – установяваме, че инвестицията в по-дебела изолация се изплаща бързо и всеки сантиметър е от значение! От друга страна, ние категорично не препоръчваме по-малко от 10 cm изолация, като се има предвид, че няма да спестите много, а може и да съжалявате по-късно. В същото време не забравяйте, че по-дебелата изолация, наред с пестенето на енергия, носи и по-топли вътрешни стени, както и субективното усещане, че пространството е по-топло при същата температура на въздуха.