Kas patiesībā nosaka ventilējamas fasādes veiktspēju?

No mitruma pārvaldības viedokļa ventilējama fasāde bieži tiek uztverta kā drošs un ilgmūžīgs risinājums. Tomēr mazāk uzmanības tiek pievērsts parādībai, kas var būtiski samazināt faktisko energoefektivitāti un ta sir konvekcijai pašā siltumizolācijas slānī. Tas nav maznozīmīgi. Konvekcijas ietekme palielinās, ņemot vērā ēkas augstumu, vēja apstākļus un fasādes detaļas. Tāpēc pareiza siltumizolācijas izstrādājuma izvēle ir kritiska ventilējamās fasādes sistēmās.

Pirmajā šīs sērijas rakstā tika aplūkota vēdināšanas šķirkārta kā mitruma kontroles un izturības pamats. Izšķirošais jautājums vairs nav šķirkārtas izmērs, bet gan tas, kā visa fasādes konstrukcija darbojas vēja spiediena, temperatūras svārstību un pastāvīgas gaisa plūsmas apstākļos. Veiktspēja galvenokārt ir atkarīga no tā, kā gaisa plūsma, siltumizolācija un termiskie tilti mijiedarbojas integrētā sistēmā.

"Ventilējamās fasādēs veiktspēju reti ierobežo viens parametrs. Tieši gaisa plūsmas, siltumizolācijas un konstrukcijas detaļu mijiedarbība galu galā nosaka ilgtermiņa rezultātus," saka Susanna Tykka-Vedder, OC Paroc produktu izstrādes vadītāja

Kā konvekcija ietekmē ventilējamās fasādes veiktspēju?

Gaisa kustība ventilētā fasādē ir apzināta. Vēdināma šķirkārta ir izstrādāta tā, lai nodrošinātu kontrolētu gaisa plūsmu, kas atbalsta sienas konstrukcijas izžūšanu. Konvekcija attiecas uz siltuma pārnesi ar gaisa kustību. Ventilētā fasādes sistēmā gaiss ne tikai pārvietojas caur ventilācijas šķirkārtu, bet var arī ieplūst vai izplūst caur izolācijas slāni spiediena un temperatūras atšķirību dēļ , ja izolācijas gaisa caurlaidība ir pārāk augsta vai ja izolācijas slānī ir spraugas vai plašākas atstarpes.

VTT (Somijas Zinātniski pētnieciskais centrs) veiktie pētījumi* Paroc rāda, ka dinamiskās spiediena atšķirības, ko izraisa vējš, var radīt piespiedu konvekciju porainajā izolācijā. Tas palielina siltuma zudumus un būtiski samazina sienas konstrukcijas faktisko siltumizturību salīdzinājumā ar aprēķināto U-vērtību. (* VTT-R-01215-20 "Ventilējamās fasādes koncepcija Paroc - galvenās projektēšanas vadlīnijas")

Ko pētījumi saka par gaisa caurlaidības ierobežojumiem?

Izmantojot skaitliskās simulācijas, pētījumos tika analizēta ventilējamo fasāžu siltumtehniskā un mitruma veiktspēja. Galvenie secinājumi ir skaidri:

• Kad gaisa plūsma ventilācijas šķirkārtā ir brīva un vēja apstākļi rada spiediena atšķirības, siltumizolācijas gaisa caurlaidībai jābūt ļoti zemai, lai kontrolētu konvektīvo siltuma zudumu.
• VTT definēja vadlīniju, kas nosaka, ka siltumizolācijas gaisa caurlaidības rādītājs nedrīkst pārsniegt 50 × 10⁻⁶ m³/m· s· Pa, ja siltumizolācija tiek izmantota bez atsevišķas vēja aizsardzības.

Turklāt rezultāti liecina, ka augsta spiediena apstākļi lokāli – piemēram, pie ventilācijas atverēm un ugunsdrošības barjerām – būtiski palielina piespiedu konvekcijas risku. Šādās vietās var būt nepieciešams atsevišķs vēja izturīgs slānis.

Kad izolācija tiek pakļauta spiediena vai temperatūras atšķirībām, gaisa kustība izolācijas slānī var paātrināt siltuma pārnesi. Šī parādība, neatkarīgi no tā, vai tā ir dabīga vai piespiedu konvekcija, reālos ekspluatācijas apstākļos var samazināt sienas efektīvo siltumizturību.

Kāpēc konvekcija samazina energoefektivitāti?

Aprēķinātā siltuma caurlaidības U-vērtība pieņem, ka siltuma pārnese konstrukcijā galvenokārt notiek caur vadīšanu. Reālā ventilētā fasādē šis pieņēmums ne vienmēr ir spēkā. Kad gaiss brīvi cirkulē pārāk porainā izolācijā,

• siltuma pārnese caur konstrukciju palielinās,
• siltumizolācijas efektīvā siltumizturība samazinās,
• Ēkas enerģijas patēriņš pieaug, pat ja aprēķinātās projektēšanas vērtības tiek izpildītas uz papīra.

VTT veiktais pētījums uzsver, ka konvekcijas ietekme nav īslaicīga, bet ietekmē ēkas enerģijas patēriņa bilanci katru gadu, īpaši aukstā un vējainā klimatā.

Dabiskā konvekcija notiek, kad būtiskas temperatūras atšķirības starp iekštelpu un āra gaisu izraisa gaisa kustību izolācijas slānī. Šī gaisa plūsma ļoti porainā izolācijā var palielināt siltuma pārnesi un samazināt sienas efektīvo siltumizturību, īpaši aukstos ziemas apstākļos.

Piespiedu konvekcija tas rodas vēja izraisītu spiediena atšķirību dēļ, īpaši pie ventilācijas atverēm un ugunsbarjerām. Vietējā gaisa plūsma var iekļūt izolācijas slāņos tur, kur gaisa pretestība ir nepietiekama. Stabilai darbībai nepieciešama zema gaisa caurlaidība un, vislabāk , ja pielieto papildu aizsardzību pret vēju.

Kā izvēlēties pareizo siltumizolāciju ventilētām fasādēm

• Jāņem vērā ēku augstums un vēja ietekme;
• Jāpārbauda nepieciešamā gaisa caurlaidība siltumizolācijas materiālam no Paroc izstrādājumu datu lapām vai tabulām
• Jānovērtē nepieciešamību pēc papildus vēja aizsardzības plēves pie atverēm;
• Jāiekļauj nesošās sistēmas kronšteinu korekciju U-vērtību aprēķinos;
• Jāievērtē šajā simulācijā balstītas vadlīnijas projektēšanai, ja tās ir pieejamas.

Paroc risinājumi konvekcijas kontrolei

Paroc ventilējamo fasāžu risinājumi ir izstrādāti, balstoties uz VTT pētījumu rezultātiem. Projektēšanas pieeja ņem vērā ne tikai lambda vērtības, bet arī to, kā siltumizolācija darbojas dinamiskā fasādes sistēmā.

Zemas gaisa caurlaidības akmens vates izolācija

Paroc akmens vates siltumizolācija nodrošina augstu gaisa plūsmas pretestību, ierobežojot gaisa kustību izolācijas slānī un samazinot konvektīvos siltuma zudumus.

PAROC Cortex un Tento vēja izturīgā siltumizolācija

PAROC Cortex vēja izturīgās izolācijas plāksnes veido efektīvu un nepārtrauktu hermētisku kārtu izolācijas ārējā virsmā. Izolācijas plāksnes virsma ir pārklāta ar laikapstākļiem izturīgu vēja aizsardzības plēvi, kas ir ievērojami caurlaidīga ūdens tvaiku kustībai. Vēja izturīgā kārta ļauj visus savienojumus un plākšņu savienojumus salīmēt vienā ciešā nepārtrauktā slānī. PAROC Cortex izstrādājumu pārklājumam ir ļoti zema gaisa caurlaidība (tieši pārklājumam)  – ≤10 x 10-6m³/m²·s·Pa.

PAROC Tento vēja izturīgās siltumizolācijas plāksnes nodrošina konsekventi zemu gaisa caurlaidību visā izstrādājuma biezumā, padarot tās piemērotas plašākiem ēku tipiem. To gaisa caurlaidība (visai plāksnei) ir tikai ≤30 x 10-6m³/m·s·Pa.

Paroc vadlīnijas ventilējamu fasāžu projektēšanai balstās uz plašiem VTT skaitliskajiem pētījumiem, kas analizē konvekciju reālos ekspluatācijas apstākļos — ne tikai idealizētos aprēķinu modeļos.

Paroc projektēšanas vadlīnijas sniedz izmēru tabulas , kas balstītas uz VTT simulācijām dažādiem ēku augstumiem un klimata zonām. Tas atbalsta projektētājus risinājumu izstrādē, kur mitruma drošība un energoefektivitāte viens otru pastiprina.

VTT pētījumi un Paroc risinājumi rāda, ka siltumtehniskā veiktspēja ventilējamās fasādēs ir atkarīga no gaisa plūsmas, izolācijas gaisa caurlaidības, vēja pretestības un konstrukcijas detaļu kombinācijas.

Kad siltuma izolācija tiek novērtēta kā dinamiskas sistēmas daļa – ne tikai kā materiāls –, fasādes var projektēt tā, lai tās darbotos paredzami, saglabātu energoefektivitāti visā dzīves ciklā un izturētu mainīgus klimatiskos apstākļus. Tieši šeit tiek definēta ventilētas fasādes patiesā veiktspēja.

Nākamajā rakstā tiks aplūkots, kā kronšteinu veids ietekmē ventilējamās fasādes sistēmas, siltumizolācijas biezumu un galu galā nosaka kopējo siltumizolācijas veiktspēju un ilgtermiņa energoefektivitāti.

Lai izpētītu ventilācijas šķirkārtu lomu un galvenās prasības ventilējamās fasādēs, var lasīt iepriekšējo rakstu šeit.