Kas iš tiesų lemia vėdinamo fasado eksploatacines savybes?

Drėgmės valdymo požiūriu vėdinamas fasadas dažnai laikomas saugiu ir ilgaamžiu sprendimu. Tačiau gerokai rečiau yra aptariamas toks reiškinys, kuris gali akivaizdžiai sumažinti faktinį energinį efektyvumą – konvekcija izoliacijos sluoksnyje. Tai ne smulkmena: konvekcijos poveikis didėja augant pastato aukščiui, esant vėjuotoms sąlygoms ir priklausomai nuo fasado mazgų sprendinių. Todėl vėdinamų fasadų sistemose ypač svarbu parinkti tinkamą izoliacijos gaminį.

Pirmajame šios serijos straipsnyje vėdinimo tarpą aptarėme kaip drėgmės kontrolės ir ilgaamžiškumo pagrindą. Tačiau kritinis klausimas – jau ne tarpo dydis, o tai, kaip visa fasado konstrukcija elgiasi veikiama vėjo slėgio, temperatūrų skirtumų ir nuolatinio oro judėjimo. Galutinis efektyvumas priklauso nuo to, kaip vienoje sistemoje sąveikauja oro srautai, izoliacija ir šiluminiai tilteliai.

„Vėdinamuose fasaduose rezultatus retai riboja vienas parametras. Ilgalaikius rezultatus galiausiai lemia oro srautų, izoliacijos ir konstrukcinių detalių sąveika,“ teigia „OC Paroc“ produktų vadovė Susanna Tykka‑Vedder. 

Kaip konvekcija veikia vėdinamo fasado eksploatacines savybes?

Oro judėjimas vėdinamame fasade yra sukurtas dirbtinai. Vėdinimo tarpas suprojektuotas taip, kad užtikrintų kontroliuojamą oro srautą, padedantį išvėdinti sienos konstrukciją. Konvekcija – tai šilumos perdavimas dėl oro judėjimo. Vėdinamo fasado sistemoje oras juda ne tik vėdinimo tarpe: jis gali patekti į izoliacijos sluoksnį arba judėti per jį dėl slėgio ir temperatūros skirtumų, jei izoliacijos laidumas orui būtų per didelis arba jei izoliacijos sluoksnyje atsirastų tarpų.

VTT, PAROC užsakymu atliktų tyrimų* duomenimis, vėjo sukelti dinaminiai slėgio skirtumai gali sukelti priverstinę konvekciją porėtoje izoliacijoje. Dėl to padidėja šilumos nuostoliai, o reali sienos konstrukcijos šiluminė varža gali reikšmingai sumažėti, palyginus su apskaičiuotąja. (*VTT-R-01215-20 “Ventilated façade concept for Paroc - Principle design guidelines”)

Ką tyrimai sako apie laidumo orui ribas?

Naudojant skaitines simuliacijas, tyrimuose buvo analizuojamas vėdinamų fasadų šiluminis ir drėgminis veikimas. Pagrindinės išvados aiškios:

• Kai oro srautas vėdinimo tarpe yra laisvas, o vėjo sąlygos sukuria slėgio skirtumus, izoliacijos laidumas orui turi būti labai mažas, kad konvekciniai šilumos nuostoliai būtų suvaldyti.
• VTT pateikia rekomendacinę vertę: jei izoliacija naudojama be atskiros apsaugos nuo vėjo, jos laidumas orui neturėtų viršyti 50 × 10⁻⁶ m³/m·s·Pa.

Be to, rezultatai rodo, kad atskirose didelio slėgio zonose – pavyzdžiui, prie vėdinimo angų ir priešgaisrinių užtvarų – priverstinės konvekcijos rizika gerokai padidėja. Tokiose vietose gali prireikti atskiro apsaugos nuo vėjo sluoksnio.

Kai izoliacija yra veikiama slėgio arba temperatūros skirtumų, oro judėjimas izoliacijos sluoksnyje gali padidinti šilumos perdavimą. Šis reiškinys – tiek natūrali, tiek priverstinė konvekcija – realiomis eksploatavimo sąlygomis gali sumažinti sienos šiluminę varžą.

Kodėl konvekcija mažina energinį efektyvumą?

Apskaičiuota U vertė grindžiama prielaida, kad šilumos perdavimas konstrukcijoje vyksta laidumo būdu. Realybėje vėdinamame fasade ši prielaida ne visuomet pasitvirtina. Kai orui leidžiama cirkuliuoti pro pernelyg porėtą izoliaciją,

• didėja šilumos perdavimas per konstrukciją,
• mažėja efektyvi izoliacijos šiluminė varža,
• didėja pastato energijos sąnaudos, net jei projektuojant buvo pasiektos reikiamos apskaičiuotos vertės.

 VTT atliktas tyrimas rodo, kad konvekcijos poveikis nėra trumpalaikis, o daro įtaką pastato energijos balansui ištisus metus, ypač šaltame ir vėjuotame klimate.

Natūrali konvekcija atsiranda tuomet, kai dideli vidaus ir lauko oro temperatūrų skirtumai sukelia oro judėjimą izoliacijos sluoksnyje. Šis oro srautas labai porėtoje izoliacijoje gali didinti šilumos perdavimą ir mažinti efektyvią sienos šiluminę varžą, ypač šaltomis žiemos sąlygomis.

Priverstinė konvekcija atsiranda dėl vėjo sukeltų slėgio skirtumų, ypač prie vėdinimo angų ir priešgaisrinių užtvarų. Vietiniai oro srautai gali prasiskverbti į izoliacijos sluoksnius, kai oro pasipriešinimas yra nepakankamas. Norint užtikrinti stabilų veikimą, būtinas mažas izoliacijos laidumas orui ir, jei reikia, dar papildoma apsauga nuo vėjo.

Kaip pasirinkti tinkamą izoliaciją vėdinamiems fasadams

• Įvertinkite pastato aukštį ir vėjo poveikį.
• Pasitikrinkite reikiamą izoliacijos laidumą orui „PAROC Vėdinamų sienų projektavimo vadove“.
• Įvertinkite, ar prie angų reikalingas vėjui atsparus sluoksnis.
• Įtraukite korekciją dėl gembių/kronšteinų įtakos į U vertės skaičiavimus.
• Jei įmanoma, projektuokite remdamiesi skaičiuojamosiomis (skaitmeninėmis) simuliacijomis.

PAROC sprendimai konvekcijos kontrolei 

PAROC vėdinamų fasadų sprendimai sukurti remiantis VTT atliktų tyrimų išvadomis. Projektavimo požiūris vertina ne tik šilumos laidumo koeficiento λ (lambda) reikšmes, bet ir tai, kaip izoliacija veikia būdama dinamiškos fasado sistemos dalimi.

PAROC sprendimai konvekcijos kontrolei

PAROC vėdinamų fasadų sprendimai sukurti remiantis VTT atliktų tyrimų išvadomis. Projektavimo požiūris vertina ne tik šilumos laidumo koeficiento λ (lambda) reikšmes, bet ir tai, kaip izoliacija veikia būdama dinamiškos fasado sistemos dalimi.

Mažo laidumo orui šilumos izoliacija iš akmens vatos

PAROC akmens vatos izoliacija iš prigimties pasižymi didele orine varža, ribodama oro judėjimą izoliacijos sluoksnyje ir mažindama konvekcinį šilumos perdavimą.

PAROC Cortex ir PAROC Tento apsaugos nuo vėjo plokštės

PAROC Cortex apsaugos nuo vėjo izoliacinės plokštės sudaro veiksmingą, ištisinį sandarų sluoksnį išorinėje izoliacijos pusėje. Plokščių paviršius padengtas nelaidžia orui nuo oro sąlygų apsaugančia, tačiau laidžia vandens garams, danga. Vėjui atsparus sluoksnis leidžia suklijuoti siūles ir plokščių sujungimus į vieną sandarų sluoksnį. PAROC Cortex gaminių danga pasižymi labai mažu oro pralaidumu – ≤ 10 × 10^-6 m³/ m²·s·Pa.

PAROC Tento apsaugos nuo vėjo izoliacinės plokštės pasižymi mažu oro laidumu visoje gaminio struktūroje, todėl tinka įvairių tipų pastatams. Jų laidumas orui yra tik ≤ 30 × 10^-6 m³/m·s·Pa.

PAROC vėdinamų sienų projektavimo vadovas pagrįstas išsamiais VTT skaitiniais tyrimais, kuriuose konvekcija nagrinėjama realiomis eksploatavimo sąlygomis – ne tik idealizuotomis skaičiavimo prielaidomis

PAROC projektavimo vadove pateikiamos lentelės ir gairės, parengtos remiantis VTT simuliacijomis, skirtingiems pastatų aukščiams ir klimato zonoms. Tai padeda projektuotojams kurti sprendinius, kuriuose apsauga nuo drėgmės ir energinis efektyvumas papildo vienas kitą.

VTT tyrimai ir PAROC sprendimai rodo, kad šiluminės savybės vėdinamuose fasaduose priklauso nuo oro srautų, izoliacijos laidumo orui, atsparumo vėjo poveikiui ir konstrukcinių detalių sprendinių.

Kai šilumos izoliacija vertinama kaip dinamiškos sistemos dalis – ne vien kaip medžiaga – fasadai gali būti projektuojami taip, kad jų veikimas būtų prognozuojamas, energinis efektyvumas išliktų per visą gyvavimo ciklą, o konstrukcija atlaikytų kintančias klimato sąlygas. Būtent tada ir yra apibrėžiamos tikrosios vėdinamo fasado eksploatacinės savybės.

Kitame straipsnyje aptarsime, kaip gembių/kronšteinų sprendiniai veikia vėdinamų fasadų sistemą, daro įtaką izoliacijos storiui ir galiausiai nulemia bendras šilumines savybes bei ilgalaikį energinį efektyvumą.

Norėdami sužinoti apie vėdinamo oro tarpo vaidmenį ir pagrindinius reikalavimus vėdinamuose fasaduose, perskaitykite ankstesnį straipsnį čia.