Izolacija fasade: termoprovodljivost i debljina izolacije

1. Šta je termoprovodljivost?

Toplotna provodljivost ili termoprovodljivost se odnosi na količinu toplote koja se prenosi kroz materijal u jedinici vremena i po jedinici površine kada je jedan kraj materijala zagrejan, a drugi hladan. Termoprovodljivost je stoga parametar koji meri sposobnost materijala da provodi toplotu. Ovo je važno prilikom izolacije objekata zbog toga što je krajnji cilj upravo smanjenje gubitka toplote kroz zidove i druge delove konstrukcije i strukture. Materijali sa slabom toplotnom provodljivošću su stoga bolji izolatori.

2. Šta je otpor prolaska toplote?

Otpor prolasku toplote je parametar koji meri otpor koji materijal pruža prolazu toplote. Otpor materijala prolasku toplote se izračunava tako što se toplotna provodljivost materijala podeli sa debljinom materijala. Što je otpor veći, manje toplote će proći kroz materijal. Takođe treba uzeti u obzir da se jedinice otpora prolasku toplote više slojeva izolacionih materijala sabiraju.

3. Adekvatan termoprovodljivost za fasade

Fasade su važan element energetske efikasnosti objekata, jer predstavljaju barijeru između unutrašnje i spoljne sredine. Neizolovane ili loše izolovane fasade uzrokuju velike gubitke energije kroz zidove. Pravilnom izolacijom fasade mogu se smanjiti troškovi grejanja i hlađenja objekta i doprineti zaštiti prirodne sredine.

Da bi fasada bila pravilno izolovana, potrebno je uzeti u obzir ne samo toplotnu provodljivost materijala, već i druge faktore kakvi su debljina izolacionog materijala, kvalitet ugradnje i prisustvo toplotnih mostova. Toplotni mostovi su mesta u strukturi i konstrukciji objekta gde izolacije nema ili je oštećena, što vodi možda manjim, ali konstantnim gubicima energije, što ukupno uzev može mnogo da košta.

Adekvatna termička zaštita u građevinarstvu je, takođe, propisana zakonima.

3.1. Zakonska regulativa o otporu prolaska toplote 

Adekvatna termička zaštita je, između ostalog, propisana Zakonom o planiranju i izgradnji i pratećim podzakonskim dokumentima. Pri novogradnjama i renoviranjima moraju se poštovati odrednice Pravilnika o energetskoj efikasnosti zgrada („Sl. glasnik RS", br. 61/2011) kojim su regulisani parametri prolaza toplote i termoprovodljivosti objekata, odnosno, njihovih elemenata i građevinskih materijala. Tako je propisano da toplotna svojstva i svojstva nepopustljivosti vazduha u zgradi ili delu zgrade koji se proveravaju, moraju imati sledeće vrednosti:

1. koeficijent transmisionog gubitka toplote, H_T [W/K];
2. koeficijent ventilacionog gubitka toplote, H_V [W/K];
3. specifični transmisioni toplotni gubitak, H_T [W/(m2xK)];
4. ukupni zapreminski gubici toplote, q_v [W/m3];
5. efektivna toplotna akumulativnost zgrade, C [Wh/K];
6. broj izmena vazduha zgrade, ili dela zgrade, n [1/h].

U Prilogu 3, ovog Pravilnika (https://www.paragraf.rs/propisi/pravilnik_o_energetskoj_efikasnosti_zgrada.html) definisani su osnovni elementi, odnosno, principi fizike koji se tiču toplotne zaštite, termoakumulativnosti i difuzije vodene pare koji se moraju poštovati pri projektovanju, izgradnji i rekonstrukciji objekata ili njihovih delova. Pri pravljenju ovih proračuna imaju se u vidu odredbe standarda SRPS EN ISO 13789 i pratećih.

Najveće dozvoljene vrednosti ransmisionog toplotnog gubitka za elemente termičkog omotača zgrade su: za spoljne zidove starih objekata 0,40 U_max [W/(m2xK)] dok za novogradnju ta vrednost iznosi 0,30 U_max [W/(m2xK)]. Iste vrednosti su dozvoljene za podove, dok je za kose krovove iznad grejanih prostorija - u starogradnji dozvoljeno 0,20 U_max [W/(m2xK)], a za novogradnje 0,15 U_max [W/(m2xK)].

4. Otpor prolazu toplote - proračun

Kako se izračunava koeficijent prolaza toplote? Poređenja radi, a i da bi ste stekli jasniju sliku o važnosti dobre termoizolacije objekta, koliko zbog ušteda na troškovima grejanja i hlađenja, toliko i zbog dugotrajnosti fasadnog omotača, izveli smo neke proračune vezane za debljinu toplotne izolacije.

Pri izračunavanju smo uzeli u obzir prosečne vrednosti debljine konstrukcije i koeficijenta toplotne provodljivosti (ƛ) kada je u pitanju zidanje ciglom i postavljanje standardne izolacije. Koeficijen toplotne provodljivosti (ƛ=W/mK) je fizičko svojstvo materijala, određeno pri prosečnoj radnoj temperaturi i vlažnosti materijala.

Scenario 1: Neizolovani zid debljine 30 cm:

• cigla: d1= 0,3 m, ƛ1=0,52 W/mK
• koeficijent toplotne provodljivosti: R= 0,125+0,043+d/ƛ1=0,75 m2K/W
• U=1/R=1,33 W/m2K

Scenario 2: Izolovani zid debljine 30 cm sa 10 cm izolacije:

• stiropor: d2=0,1 m, ƛ2= 0,040 W/mK
• koeficijent toplotne provodljivosti: R=0,125+0,043+ d1/ƛ1+d2/ƛ2 =3,24 W/m2K
• U=1/R=0,31 W/m2K

Dakle, sa samo 10 cm izolacije koeficijent otpora toplote (R) se povećao, odnosno, smanjio se koeficijent toplotne provodljivosti i to za 4,3 puta!

Scenario 3: Šta je sa zidom koji ima 15 cm izolacije?

• koeficijent toplotne provodljivosti: R= 0,125+0,043+d1/ƛ1+d2/ƛ2=4,5 W/m2K
• U=1/R=0,22 W/m2K

5. Optimalna debljina fasadne izolacije

Sa 15 cm izolacije koeficijent otpora toplote (R) se povećao, odnosno, smanjio se koeficijent termoprovodljivosti i to za 6 puta!  U praksi to znači da se sa 15 cm izolacije gubi čak 6x manje toplote u poređenju s energijom koja bi se gubila kroz neizolovane zidove. Razlika između koeficijenata prolaza toplote sa 10 cm i sa 15 cm izolacije iznosi 1,4x!

Iako propisi predviđaju maksimalni dozvoljeni koeficijent prolaza toplote kroz zidove U_max=0,40 W/m2K - što se postiže sa 8 cm izolacije - nalazimo da se ulaganje u deblju izolaciju brzo vraća, a svaki centimetar je važan! S druge strane, nikako ne preporučujemo ni manje od 10 cm izolacije s obzirom na to da nećete mnogo uštedeti, a možda ćete se kasnije i pokajati. Pri tome, ne zaboravite da deblja izolacija, uz uštedu energije, donosi i toplije unutrašnje zidove, kao i subjektivni osećaj da je prostor topliji na istoj temperaturi vazduha.