Izolacija nad, med in pod škarniki

Za lažje razumevanje prehoda toplote skozi naše ostrešje moramo najprej razumeti osnovne pojme in fizikalne lastnosti izolacije.

Toplota

Po definiciji je toplota fizikalna količina, ki meri energijo, ki zaradi razlike v temperaturi prehaja iz enega telesa na drugo telo. Vedeti moramo, da ima vsako telo določeno temperaturo. Enota za temperaturo je stopinja Kelvina (°K). Toplota je energija, ki pri stiku dveh teles prehaja iz toplejšega v hladnejše telo. Pri tem toplota teče toliko časa, dokler se temperaturi dveh teles ne izenačita. Pri tem se toplotna energija telesa, ki se ohlaja, manjša, toplotna energija telesa, ki se segreva, pa se veča.

Toplota prehaja na tri različne načine, ki so vsi prisotni na strehi.

Prvi način je konvekcija (pri stavbah konvekcija poteka prek zraka, npr.: topel zrak prek konvekcije segreje steno, oziroma stena ohladi zrak).
Naslednji način je kondukcija, ki je prenos prek trdnega medija (npr.: pozimi toplota prehaja iz notranjosti stene stavbe, prek zidakov, do zunanjosti stene).
Tretji način je radiacija ali sevanje, ki je prehod toplote med dvema telesoma, ki nista v neposrednem stiku (npr: sončno segrevanje, elektromagnetno sevanje, indukcija, radiacijsko podhlajevanje ponoči).

Toplotna prevodnost in toplotna upornost

Vsak material ima določeno konstantno toplotno prevodnost λ, ki pove, kako dobro ta snov prevaja toploto. Enota za toplotno prevodnost je W/mK (Watt na meter Kelvina). Pomeni koliko energije prepušča na metru izolacije za spremembo 1 stopinje Celzija. V tabeli navajamo nekaj tipičnih toplotnih prevodnosti za materiale, vgrajene v strehi.

	λ (W/mK)		λ (W/mK)		λ (W/mK)
Zrak	0,025	Trendisol	0,039	Egger DHF	0,1
Styrodur C	0,032	Termotop	0,040	Sneg	0,11
XPS Novolit	0,034	Agepan THD	0,047	Betonski estrih	1,2
Kamena volna	0,035	Agepan UDP	0,051	Dvoslojno okno	1,3
Mineralna volna (TP)	0,037	Omet	0,09	Granit	2,5
EPS stiropor	0,039	Agepan DWD	0,09

Ko toplota prehaja skozi material, je hitrost prehoda odvisna od toplotne prevodnosti materiala in debeline materiala, skozi katerega prehaja. Kadar nas zanima toplotni tok skozi več materialov, ki so med seboj v toplotnem stiku, uporabljamo toplotno upornost. Ta podatek nam pove, kako slabo oziroma dobro nek material prevaja toploto. Toplotno upornost označujemo s črko R in ima enoto m2K/W. Izračunamo jo s pomočjo enačbe:

R=d/λ , pri čemer je d debelina materiala in λ koeficient toplotne prevodnosti.

Toplotni tok in računanje prehodnosti toplote

Toplotni tok P, ki teče skozi snov, je sorazmeren s toplotno prevodnostjo. Izračunamo ga s pomočjo enačbe: P=S·λ·ΔT/d Enota je W (Watt). Pove nam koliko toplote preteče med dvema telesoma na določeni površini, skozi določeno debelino materiala, v določenem času.

S predstavlja površino telesa, ki oddaja ali prejema toplotni tok, d je debelina materiala s toplotno prevodnostjo λ (W/mK). Bolj kot je material debel, manjši toplotni tok teče skozenj.

Toplotni tok je odvisen tudi od temperaturne razlike. Večja kot je temperaturna razlika ΔT (t1-t2), večji je toplotni tok.

Označba za toplotno prehodnost je U, ki je obratnosorazmerna s toplotno upornostjo. U=1/R, enota je W/m2K. To pomeni, da večja kot je upornost materiala, manjša je prehodnost toplote in obratno.

Ker imamo v ostrešju praviloma vedno sestavljeno izolacijo iz več plasti, računamo toplotno prehodnost tako, da izračunamo najprej skupno toplotno upornost materialov in nato prehodnost.

R = ( 1/8 + 1/23 + d1/λ1 + d2/λ2+d3/λ3 + ...), kjer sta 1/8 in 1/23 konstanti.

Primer:

Imamo ostrešje, kjer je nad škarniki vgrajena izolacija debeline 6 cm iz mineralne volne, s prevodnostjo 0,04 W/mK, pod njo kamena volna debeline 20 cm, s prevodnostjo 0,037 W/mK.

Skupna upornost je:
R= 1/8 + 1/23 + 0,06m/0,04 W/mK + 0,2m/0,037 W/mK
R= 7,0738 m2K/W

Tako izračunano upornost vstavimo v enačbo U=1/R in dobimo toplotno prehodnost
U=1/7,0738 m2K/W = 0,141 W/m2K

Ker cena trenutnih virov energije za ogrevanje kot tudi za hlajenje konstantno narašča, je potrebno o debelini in izbiri materiala tehtno razmisliti.

Materiali za izolacije

Toplotno izolacijo pri strehi delimo na tri sklope: na izolacijo nad škarniki, na izolacijo med škarniki in izolacijo pod škarniki.

Pod sekundarno kritino sledi plast toplotne izolacije, katere naloga je preprečevanje pregrevanja podstrehe v poletnem času, izguba toplote v zimskem času in zvočna izolativnost.

Za izolacijo lahko uporabimo kameno volno, stekleno volno, celulozne kosmiče, lesna vlakna, slamo, pluto, lan, kokosova vlakna, konopljo in bombaž.