Tento článok je zameraný na určenie návrhovej hodnoty súčiniteľa tepelnej vodivosti minerálno-vláknitých materiálov na základe transformácie ich deklarovanej hodnoty súčiniteľa tepelnej vodivosti prostredníctvom postupu uvedenom v norme STN EN ISO 10 456. Keďže je transformačný vzťah podľa daného postupu závislý na vlhkosti, teplote a starnutí materiálu, bolo potrebné určiť okrajové podmienky počas jeho užívania. Určenie okrajových podmienok je založené na analýze, ktorá sa zameriava na stanovenie vlhkosti v materiáli a dvoch návrhových teplôt počas užívania konštrukcie, t. j. počas obdobia vykurovania a chladenia. Výsledkom analýzy je zjednodušená transformačná tabuľka s návrhovými hodnotami súčiniteľa tepelnej vodivosti v závislosti od deklarovanej hodnoty. Návrhové hodnoty vychádzajú z najnepriaznivejšej variácie vstupných parametrov transformačného postupu podľa STN EN ISO 10 456. Sekundárne bol k transformačnej tabuľke vytvorený program λ Transformation, pre dynamický prepočet, ktorý dovoľuje variáciu vstupných parametrov a umožňuje tak využiť potenciál konkrétneho tepelnoizolačného výrobku na báze minerálnych vláken.

V súčasnej dobe dochádza k nezastaviteľnému vývoju v takmer všetkých vedných oblastiach. Stavebný priemysel je jedným z odvetví, ktorého sa inovácie a výskumy priamo dotýkajú. Dnes, keď svet doslova priahane po energiách, kladie sa vysoký dôraz aj na energetickú hospodárnosť budov podľa Zák. 5555/2005 v znení neskorších predpisov. Tento zákon stanovuje minimálnej požiadavky pre globálny ukazovateľ (horná hranica príslušnej energetickej triedy podľa úrovne výstavby) a platí pre nové budovy a pre významne obnovené budovy [1]. Pre preukázanie energetickej hospodárnosti budov sa vyžaduje energetická certifikácia budovy. Pre korektný výpočet energetickej hospodárnosti budov je potrebné navrhnúť jednotlivé konštrukcie tak, aby spĺňali minimálne tepelnotechnické vlastností stavebných konštrukcií podľa národnej normy STN 73 0540 - 2 časti 4.1.1 [2]. Hlavným kritériom pre obalové konštrukcie je súčiniteľ prechodu tepla U [W/(m2.K)], ktorý je uvedený v tejto norme ako maximálna hodnota. Preto všetky konštrukcie tepelnoizolačného systému (obvodové steny, strechy, okná, ...) musia byť nižšie, ako je uvedená jeho maximálna hodnota pre danú konštrukčnú kategóriu. Projektovaná budova, ako celok, taktiež musí vyhovovať požiadavke na preukázanie predpokladu splnenia energetickej hospodárnosti budov podľa časti. 8.2.2 normy STN 73 0540 - 2 [2]. Keďže súčiniteľ prechodu tepla U je priamo závislý od základnej charakteristiky tepelnoizolačných materiálov, tzv. súčiniteľa tepelnej vodivosti ʎ [W/m.K)], je dôležité uvažovať pri dimenzovaní danej konštrukcie so správnou hodnotou tohto parametra. V praxi sa vo všeobecnosti výrobcami tepelnoizolačných výrobkov uvádza jeho tzv. deklarovaná hodnota, označovaná ako λD. Táto hodnota sa meria podľa postupu uvedenom v norme STN EN ISO 10 456 najčastejšie pri 10° C pri objemovej vlhkosti vzorky 0 kg/m3 [3]. Pri týchto podmienkach však majú tepelnoizolačné výrobky lepšie hodnoty súčiniteľa tepelnej vodivosti, ako pri reálnom používaní počas životnosti konštrukcie. Preto je veľmi dôležité správne odhadnúť návrhovú hodnotu tak, aby odzrkadľovala reálne zabudovanie výrobku do konštrukcie. Tento článok sa venuje transformácií deklarovaných hodnôt súčiniteľa tepelnej vodivosti na jeho návrhové hodnoty pre materiály na báze minerálnych vláken podľa postupu uvedenom v norme STN EN ISO 10 456.

Súčasný stav

Pre stanovenie návrhovej hodnoty súčiniteľa tepelnej vodivosti λ z deklarovanej hodnoty λD pre tepelnoizolačné materiály na báze minerálnych vláken sa využívajú tri spôsoby. Najznámejším spôsobom je určenie prostredníctvom normy STN 73 0540 - 3, tabuľky 16, kde sa na základe objemovej hmotnosti výrobku ρ, typu výrobku a spôsobu zabudovania určí návrhová hodnota súčiniteľa tepelnej vodivosti λ. Pri tomto postupe nastáva problém v tom, že táto tabuľka neplatí pre nové výrobky, na čo samotná norma poukazuje aj poznámkou: 

„Pre nové materiály, ktoré sa neuvádzajú v tabuľkách 16 a 17, platia hodnoty deklarované výrobcom na základe preukazovania zhody v zmysle zákona a na výpočet návrhovej hodnoty tepelnotechnických vlastností stavebných konštrukcií sa použijú návrhové hodnoty súčiniteľa tepelnej vodivosti prepočítané podľa STN EN ISO 10 456.“ [4] 

Taktiež je potrebná znalosť ďalších mechanických vlastností tepelnoizolačného materiálu, ktoré nie sú vždy k dispozícií. Základným parametrom nie deklarovaná hodnota súčiniteľa tepelnej vodivosti λD, čiže tepelnoizolačná vlastnosť materiálu, ale jeho objemová hmotnosť ρ. Druhým, pomerne často využívaným spôsobom, je zhoršenie deklarovanej hodnoty súčiniteľa tepelnej vodivosti o cca 10 % na základe empírie. To v skutku celkom odráža realitu a prispieva k využitiu potenciálu tepelnoizolačného materiálu na báze minerálnych vláken, avšak, nie je to štandardizovaný postup, ktorým by bol projektant krytý v prípade poruchy konštrukcie. Tretím využívaným spôsobom je transformácia deklarovanej hodnoty na návrhovú podľa postupu uvedenom v STN EN ISO 10 456, na ktorý odkazuje aj samotná norma STN 73 0540 - 3. Ide teda o štandardizovaný postup, prostredníctvom ktorého je projektant krytý pri návrhu konštrukcie a zároveň umožňuje plné využitie potenciálu tepelnoizolačného materiálu.

Stanovenie návrhových hodnôt súčiniteľa tepelnej vodivosti λ podľa normy STN EN ISO 10 456

Jedným z predmetov danej normy je aj postup stanovenia deklarovaných hodnôt súčiniteľa tepelnej vodivosti λD. Norma určuje samotný potup jeho určenia zo štatistického hľadiska a okrajové podmienky, pri ktorých má byť jeho hodnota meraná. Okrajové podmienky sa rozdeľujú do dvoch skupín, ktoré sa navzájom líšia teplotou a vlhkosťou vzorky. Deklarované hodnoty súčiniteľa tepelnej vodivosti λD pre moderné materiály na báze minerálnych vláken sa určujú na základe I. a) skupiny okrajových podmienok uvedených v tejto norme, t. j. pri teplote 10°C, objemovej vlhkosti vzorky 0 kg/m3 a z tzv. starej vzorky. Samotná transformácia deklarovanej hodnoty na návrhovú, alebo ináč povedané, transformácia z jednej skupiny okrajových podmienok do druhej skupiny okrajových podmienok, je založená na faktoroch transformácie starnutia, teploty, vlhkosti podľa vzťahu (1):

λ = λD ×  Fa ×  FT  ×  Fm ,

 

 kde je  λ          -           návrhová hodnota súčiniteľa tepelnej vodivosti [W/(m.K)];

            λD        -           deklarovaná hodnota súčiniteľa tepelnej vodivosti [W/(m.K)];

            Fa        -           faktor transformácie starnutia (-);

            FT        -           faktor transformácie teploty (-);

            Fm        -           faktor transformácie vlhkosti (-).

Faktor transformácie starnutia Fa

Podľa normy STN EN ISO 10 456 sa výpočet faktora starnutia vzťahuje na minimálne polovicu operatívneho využitia, čo je najčastejšie obdobie 50 rokov. Z toho vyplýva, že daný faktor by sa mal vyjadrovať minimálne na 25 rokov. Otázke zmeny súčiniteľa tepelnej vodivosti a mechanickej stability minerálno-vláknitých výrobkov sa venovali organizácie EURIMA (European insulation Manufacturers Association) a NAIMA (North American Insulation Manufacturers Association). Na základe nezávislých meraní EURIMA [5], ktoré skúmali tepelnoizolačné vlastnosti materiálov na báze minerálnych vláken po 55 rokoch je možné konštatovať, že deklarované hodnoty súčiniteľa tepelnej vodivosti z odobraných vzoriek boli v niektorých prípadoch nižšie, ako boli hodnoty deklarované výrobcom λD. Výskum NAIMA [6] [7] sa venoval zase mechanickému poškodeniu materiálu na báze minerálnych vláken. Skúmaných bolo 8 nezávislých vzoriek s vekom od 31 rokov po 54 rokov. Výsledky nepreukázali žiadne zásadne poškodenia vzoriek vplyvom času. Sekundárnym výsledkom boli aj meranie tepelnoizolačných vlastností minerálnej izolácie. Výsledky boli podobné s meraniami uskutočnenými organizáciou EURIMA (obr. 1)...

 

Celý článok nájdete v aktuálnom čísle Eurostavu

Digitalizované ukážky časopisov
E-shop eurostav
Archbooks
YTONG