Výber stavebných materiálov a ich schopnosť tepelne izolovať sú kľúčové faktory pre energetickú hospodárnosť každej budovy. Jedným z materiálov, ktorý si v posledných rokoch získava veľkú popularitu, je ľahčený betón. Vyrába sa kombináciou tradičných betónových zložiek a polystyrénových guľôčok, vďaka čomu má výnimočné vlastnosti. Základom je klasická betónová zmes - cement, piesok a voda. Namiesto tradičného kameniva sa však do zmesi primiešavajú polystyrénové guličky do betónu.
Fyzikálne základy tepelnej vodivosti
Z fyzikálneho hľadiska teplá oblasť vždy smeruje k chladnej oblasti. Vo vzťahu k stavebným materiálom bude teplo smerovať z jedného povrchu (teplejšieho) na druhý (menej teplý). V skutočnosti sa schopnosť materiálu podstúpiť takýto prechod nazýva súčiniteľ tepelnej vodivosti (označovaný gréckym symbolom λ). Súčiniteľ tepelnej vodivosti "λ" (lambda) vyjadruje schopnosť materiálu viesť teplo a uvádza sa v jednotkách W/(m·K). Čím má materiál väčšiu hodnotu λ, tým je lepší tepelný vodič, a tým je horší tepelný izolant.
Tepelná vodivosť rôznych stavebných materiálov s hodnotou menšou ako 0,175 W/m°C štandardne priraďuje tieto materiály do kategórie izolačných. Moderná výroba má zvládnuté technológie na výrobu stavebných materiálov, ktorých hladina je nižšia ako 0,05 W/m°C. Vďaka takýmto produktom je možné dosiahnuť výrazný ekonomický efekt z hľadiska spotreby energie.
Vplyv štruktúry a vlhkosti na izolačné vlastnosti
Podľa výskumu má suchý vzduch minimálnu hodnotu tepelnej vodivosti (asi 0,023 W/m°C). Z toho vyplýva logický záver: stavebný materiál, ktorého vnútorná štruktúra je porézna formácia, by mal mať nízky obsah tepelnej vodivosti. Čím viac pórov rôznych objemov obsahuje štruktúra materiálu, tým lepšie vlastnosti možno získať.
Je však potrebné zohľadniť negatívny vplyv vlhkosti na kvalitu životnosti stavebného materiálu. Zistilo sa, že čím viac vlhkosti je stavebný materiál vystavený, tým vyššia je hodnota tepelnej vodivosti. Pôsobenie vlhkosti na štruktúru stavebného materiálu je sprevádzané zvlhčovaním vzduchu v póroch a čiastočnou výmenou vzdušného prostredia. Vzhľadom na to, že parameter tepelnej vodivosti pre vodu je 0,58 W/m°C, je zrejmé výrazné zvýšenie tepelnej vodivosti materiálu.
Metódy merania tepelnej vodivosti - Linseis Analytical Instruments
Výpočtové metódy a návrhové hodnoty
Hlavným kritériom na obalové konštrukcie je súčiniteľ prechodu tepla U [W/(m².K)], ktorý je uvedený v norme STN 73 0540 - 2 ako maximálna hodnota. Schopnosť stavebnej konštrukcie tepelne izolovať, teda brániť prestupu tepla, sa nazýva tepelný odpor, značka R, jednotka m².K/W. Veľkosť tepelného odporu závisí od hrúbky konštrukcie d a jej tepelnej vodivosti λ: R = d / λ.
Tabuľka vzťahov základných veličín
| Veličina | Značka | Jednotka |
|---|---|---|
| Súčiniteľ tepelnej vodivosti | λ | W/(m·K) |
| Tepelný odpor | R | m²·K/W |
| Súčiniteľ prechodu tepla | U | W/(m²·K) |
Čím má konštrukcia väčší R, tým lepšie udrží teplo a tým menej treba dom vykurovať. Pre novostavby je minimálne požadovaná hodnota R = 3. Súčiniteľ prechodu tepla U je prevrátenou hodnotou tepelného odporu (U = 1/R). Čím je hodnota U nižšia, tým je konštrukcia lepším izolantom.
Pri stanovovaní návrhovej hodnoty λ sa zohľadňuje vplyv teploty, vlhkosti prostredia a starnutie výrobku. Tento postup je dobrou aproximáciou reálneho stavu, čo potvrdzuje aj priemerné zvýšenie deklarovanej hodnoty o cca 11 až 15 %. V praxi sú tieto výpočty nevyhnutné pre správne dimenzovanie vrstiev, či už ide o ľahčený betón v podlahách, alebo o iné izolačné materiály v obvodových stenách a strechách.