Η FIBRAN Στην Έκθεση ΕΕΤΕΜ Ζακύνθου
04/02/2019
ΨΗΦΙΣΜΑ ΔΙΟΙΚΗΤΙΚΟΥ ΣΥΜΒΟΥΛΙΟΥ
29/05/2019
Η FIBRAN Στην Έκθεση ΕΕΤΕΜ Ζακύνθου
04/02/2019
ΨΗΦΙΣΜΑ ΔΙΟΙΚΗΤΙΚΟΥ ΣΥΜΒΟΥΛΙΟΥ
29/05/2019

Βασικές αρχές θερμομόνωσης

Από το Α στο Ω της Ενεργειακής Αναβάθμισης Κτιρίων και της Συμβολής της Θερμομόνωσης

Θερμότητα ορίζεται ως η ενέργεια που μεταδίδεται μέσα από το όριο ενός θερμοδυναμικού συστήματος συγκεκριμένης θερμοκρασίας προς ένα άλλο σύστημα (ή στο περιβάλλον) που βρίσκεται σε χαμηλότερη θερμοκρασία. Η μετάδοση της ενέργειας προκαλείται λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας των δύο συστημάτων, ενώ η θερμότητα μεταδίδεται πάντα από σύστημα υψηλότερης θερμοκρασίας προς σύστημα χαμηλότερης θερμοκρασίας. Η θερμότητα μπορεί να οριστεί μόνο στα όρια του συστήματος κατά τη μεταφορά της από το ένα σύστημα στο άλλο και μόνο μέχρι να επέλθει θερμοκρασιακή ισορροπία στα δύο συστήματα.

Υπάρχουν τρεις διαφορετικοί μηχανισμοί με τους οποίους πραγματοποιείται η μετάδοση θερμότητας:

  1. Αγωγή
  2. Συναγωγή και
  3. Ακτινοβολία.

Αγωγή

Αγωγή είναι η μετάδοση θερμότητας μεταξύ των μορίων δύο στερεών σωμάτων (ή αντίστοιχα υγρών ή αερίων μαζών) διαφορετικής θερμοκρασίας που βρίσκονται σε επαφή, χωρίς να υπάρχει κίνηση μορίων μεταξύ τους. Μετάδοση θερμότητας με αγωγή στα κτίρια γίνεται στα δομικά στοιχεία του κτιρίου που διαχωρίζουν χώρους με θερμοκρασιακή διαφορά.

Συναγωγή

Συναγωγή (ή μεταφορά) είναι η μετάδοση θερμότητας που βασίζεται στη δυνατότητα μεταβίβασης της θερμότητας σε υγρά ή αέρια σώματα μέσω της μετακίνησης των θερμών μορίων. Στα κτίρια, με τη φυσική κυκλοφορία του αέρα διακινούνται σημαντικά ποσά θερμότητας. Εκτός από τη φυσική κυκλοφορία του αέρα, που οφείλεται σε θερμοκρασιακές μεταβολές μέσα στους χώρους, μετακινήσεις του αέρα προκαλούν και οι άνεμοι, οι κινήσεις των ανθρώπων, τα ανοίγματα θυρών και παραθύρων, η λειτουργία ανεμιστήρων κ.ά..

Ακτινοβολία

Ακτινοβολία είναι η μετάδοση θερμότητας από ένα σώμα στον περιβάλλον χώρο με εκπομπή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας και εξαρτάται μόνο από τη θερμοκρασία του σώματος. Δεν απαιτεί την ύπαρξη κάποιου υλικού (ή αέρα) μεταξύ των δύο σωμάτων. Όσο μεγαλύτερη η θερμοκρασία του σώματος τόσο πιο έντονη είναι η ακτινοβολία που εκπέμπεται. Μετάδοση θερμότητας στα κτίρια με ακτινοβολία έχουμε κατά βάση εξωτερικά από την ηλιακή ακτινοβολία.

Θερμικές απώλειες

Η συνεχής ροή θερμότητας που προκαλείται ανάμεσα σε δύο σώματα με διαφορετικές θερμοκρασίες έχει ως αποτέλεσμα αυτό που ονομάζουμε θερμικές απώλειες. Θερμικές απώλειες στα κτίρια νοούνται τόσο οι απώλειες της ζέστης ενός χώρου το χειμώνα αλλά και η εισροή θερμότητας το καλοκαίρι, όταν ο εξωτερικός ατμοσφαιρικός αέρας είναι θερμότερος.

Αδιαφανή δομικά στοιχεία του κτιριακού περιβλήματος (κελύφους) ευάλωτα στις θερμικές απώλειες είναι: 

  • Εξωτερικοί τοίχοι
  • Επίπεδες οροφές (δώματα) 
  • Κεκλιμένες οροφές (στέγες)
  • Πιλοτές
  • Πλάκες και τοιχία υπογείων

Οι θερμικές απώλειες είναι αδύνατο να εμποδιστούν τελείως, αλλά μπορούν να περιοριστούν ως προς το μέγεθος και τη διάρκειά τους. Αυτό επιτυγχάνεται με τη θερμική μόνωση, ή επικρατέστερα θερμομόνωση, που χαρακτηρίζει το σύνολο των κατασκευαστικών μέτρων που λαμβάνονται στις κτιριακές κατασκευές για τη μείωση της ροής θερμότητας (θερμικών απωλειών) μεταξύ των εσωτερικών χώρων ενός κτιρίου και των εξωτερικών ή μεταξύ εσωτερικών χώρων του ίδιου κτιρίου διαφορετικής θερμοκρασίας.

Θερμομονωτικά Υλικά

Η θερμομόνωση πρακτικά επιτυγχάνεται με τη τοποθέτηση κατάλληλων υλικών στα αδιαφανή δομικά στοιχεία, που παρουσιάζουν υψηλή αντίσταση στη ροή της θερμότητας (ή αλλιώς, χαμηλή θερμική αγωγιμότητα), τα αποκαλούμενα θερμομονωτικά υλικά.

Χαρακτηριστική ιδιότητα της θερμομονωτικής ικανότητας των θερμομονωτικών υλικών είναι ο Συντελεστής Θερμικής Αγωγιμότητας, λD (W/mK), που δηλώνει την ποσότητα θερμότητας που ρέει ανά μονάδα χρόνου (W), μέσα από τις απέναντι πλευρές ενός κύβου ομοιογενούς υλικού με ακμή 1m, όταν η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των δύο πλευρών είναι ίση με 1K. Κατά συνέπεια όσο χαμηλότερος είναι ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας λD ενός υλικού τόσο καλύτερο θερμομονωτικό είναι το υλικό αυτό.

Θερμική αγωγιμότητα

Τα θερμομονωτικά υλικά οφείλουν την ιδιότητα της χαμηλής θερμικής αγωγιμότητας σε ένα πολύ μικρό βαθμό στη χημική τους σύσταση και σε πολύ μεγαλύτερο βαθμό από τον αέρα που υπάρχει εγκλωβισμένος στο εσωτερικό τους. Ο ακινητοποιημένος αέρας έχει χαμηλό συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λD και συνεπώς αποτελεί έναν κακό αγωγό της θερμότητας. Η πολύ μικρή μάζα του (λόγω της μικρής του πυκνότητας), καθιστά εξαιρετικά δύσκολη τη μεταφορά της θερμότητας με αγωγή και για αυτό το λόγο, η μεταφορά θερμότητας με αγωγή μπορεί να ελαχιστοποιείται, όπως άλλωστε και αυτή με συναγωγή. 

Πρακτικά η ελάχιστη δυνατή θερμική αγωγιμότητα μπορεί να επιτευχθεί όταν υπάρχει μέσα σε ένα υλικό ακίνητος και ξηρός αέρας. Για το λόγο αυτό τα θερμομονωτικά υλικά έχουν κατά κανόνα και μικρή πυκνότητα. Ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας λ ενός πορώδους υλικού είναι μικρότερος σε σχέση με το λ του ίδιου υλικού εάν αυτό ήταν πιο συμπαγές. Το φαινόμενο αυτό οδήγησε στην ανάπτυξη θερμομονωτικών υλικών, με μεγάλο ποσοστό πόρων ή κλειστών κυψελίδων, που περιέχουν είτε αέρα, είτε κάποιο άλλο αέριο με μικρό συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας λD.

Η πορώδης δομή των βιομηχανικά παραγόμενων θερμομονωτικών υλικών επιτυγχάνεται με τη χρήση λεπτών ακανόνιστων ινών, όπως π.χ. συμβαίνει στον Πετροβάμβακα και τον  Υαλοβάμβακα, ή με την παραγωγή κυψελίδων από αφρώδη συνθετικά υλικά όπως π.χ. στην  Εξηλασμένη και Διογκωμένη Πολυστερίνη. Κατά συνέπεια, η θερμική τους αγωγιμότητα καθορίζεται πρωταρχικά από τον αριθμό και το μέγεθος των διάκενων που υπάρχουν στη μάζα του υλικού τους και που περιέχουν τον ακίνητο, με θερμομονωτικές ιδιότητες, αέρα. 

Επιπρόσθετα, πρέπει να σημειωθεί πως η θερμική αγωγιμότητα των υλικών επηρεάζεται, από τη θερμοκρασία στην οποία βρίσκονται και την υγρασία που μπορεί με διάφορους τρόπους να τα προσβάλει.

Θερμική αντίσταση

Για τον περιορισμό των θερμικών απωλειών δεν φτάνει μόνο η χρήση ενός θερμομονωτικού υλικού με χαμηλό συντελεστή θερμικής αγωγιμότητας, αλλά σημαντικό ρόλο παίζει και το πάχος του υλικού, d. Όσο μεγαλύτερο είναι το πάχος του θερμομονωτικού υλικού τόσο μεγαλύτερη είναι η θερμική αντίσταση. Ως θερμική αντίσταση R (m2K/W) ορίζεται δυσκολία διάδοσης της θερμότητας στο εσωτερικό ενός υλικού συγκεκριμένου πάχους d (εκφρασμένο σε m)

Όσον αφορά το σύνολο ενός δομικού στοιχείου π.χ. ενός τοίχου τότε μιλάμε για την συνολική θερμική αντίσταση. Η συνολική θερμική αντίσταση είναι το άθροισμα των θερμικών αντιστάσεων των επιμέρους υλικών π.χ. των τούβλων, του θερμομονωτικού υλικού και των επιχρισμάτων.  

Για τον υπολογισμού του κατάλληλου πάχους μόνωσης ώστε να εξασφαλιστεί η θερμομονωτική επάρκεια του κτηρίου εφαρμόζεται η μεθοδολογία με βάση τον ΚΕνΑΚ. Βασικό μέγεθος που ενδιαφέρει στους υπολογισμούς είναι ο συντελεστής θερμοπερατότητας των αδιαφανών δομικών στοιχείων που ορίζεται ως το αντίστροφος της συνολικής θερμικής αντίστασης που προβάλλει στη ροή θερμότητας το δομικό στοιχείο

Σύμφωνα με τον ισχύοντα κανονισμό ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων, η ελληνική επικράτεια χωρίζεται σε 4 κλιματικές ζώνες. Επιπλέον, σε κάθε νομό οι περιοχές που βρίσκονται σε υψόμετρο μεγαλύτερο των 500 m, εντάσσονται στην επόμενη ψυχρότερη κλιματική ζώνη από εκείνη στην οποία ανήκουν με εξαίρεση τις περιοχές των νομών της ζώνης Δ, καθώς αυτή αποτελεί την ψυχρότερη ζώνη βάσει κανονισμού.

Το πάχος λοιπόν της μόνωσης επιλέγεται έτσι ώστε οι τιμές ονομαστικού συντελεστή θερμοπερατότητας που προκύπτουν για το σύνολο των δομικών στοιχείων να είναι μικρότερες ή ίσες από τις προβλεπόμενες ανώτερες επιτρεπτές τιμές που ορίζει ο ΚΕνΑΚ. Για τα υφιστάμενα κτίρια τα όρια που θεσπίζονται συνδέονται με τη θέση του δομικού στοιχείου και την κλιματική ζώνη του κτιρίου όπως φαίνεται στον Πίνακα και την Εικόνα, αντίστοιχα:

Πίνακας: Μέγιστες επιτρεπόμενες τιμές του συντελεστή θερμοπερατότητας των επί μέρους δομικών στοιχείων ανά κλιματική ζώνη σε περίπτωση ριζικής ανακαίνισης υφιστάμενου κτιρίου.

Εικόνα: Σχηματική απεικόνιση των κλιματικών ζωνών της ελληνικής επικράτειας