Tart ABBA – oboustranně reflexní izolace

Přední výrobce obalové techniky a stavebních folií, společnost Tart, s.r.o., přichází s oboustranně reflexní izolační fólií s názvem Tart ABBA. Je složena ze dvou jednoduchých reflexních fólií 3,5 mm silných, které jsou pevně přiloženy „bublinami“ k sobě. Článek přináší první informaci o tepelněizolačních vlastnostech složené fólie Tart ABBA a stručné doporučení k jejímu použití.

Měření této nové fólie jsme provedli na zařízení zvaném Lambda-válec, které jsme ve vydavatelství vyvinuli speciálně pro účely měření fóliových materiálů. Blíže jsme s ním čtenáře seznámili v článku Podlahová fólie Sunflex Floor s izolační deskou EPS – výsledky měření, [1]. Měřicí zařízení ani metodika měření a vyhodnocení měřených dat nejsou certifikovány; umožňují však velmi rychle a elegantně měřit právě fóliové materiály, jejich součinitele tepelné vodivosti, a navíc i přestupové povrchové tepelné odpory. To vše s přesností, která pro běžnou praxi plně postačuje a je nejspíš i vyšší, než u standardních zařízení pro měření tuhých desek či konstrukcí, do nichž bývají reflexní fólie různě integrovány a z výsledku pak odvozován (pouze) jejich součinitel tepelné vodivosti.

Tart ABBA – měřicí uspořádání

Lambda-válec (dále také Λ-válec) je trubka o daném vnějším průměru a definované délce. Uvnitř trubky je plošný (nízkoteplotní) tepelný zdroj s cirkulací vzduchu, zajišťující maximální rovnoměrnost vnitřní teploty. Dodávaný tepelný příkon z části uniká do okolí jako nežádoucí ztráty, které je třeba pro vyhodnocení znát. Zbylá (a násobně vyšší) část toku tepla prostupuje vzorkem navinutým na válec a slouží k odvození tepelněizolačních veličin.

Na Λ-válec byly navinuty tři vrstvy fólie Tart ABBA tak, aby se navzájem dotýkaly, tzn. bez utažení, které by vedlo ke snížení jejich původní průměrné tloušťky 7,3 mm. Poté byla zahájena dodávka tepla o konstantním toku a po ustálení teplot změřena teplota uvnitř trubice a laboratorní teplota v okolí přístroje.

V dalších krocích byly po odvinutí jedné, resp. dvou vrstev stejným způsobem změřeny náviny dvou a jedné vrstvy. Výsledky ukazuje tab. 1.

Měrný prostup tepla vzorkem závisí na třech neznámých parametrech, což jsou

a) součinitel tepelné vodivosti λ návinu v W/(mK),
b) odpor při přestupu tepla r_P z povrchu návinu do vnějšího prostředí v m²K/W a
c) vnitřní odpor R₀, který představuje přestupový odpor mezi zdrojem tepla a vnitřní stěnou Λ-válce plus velký tepelný odpor stěny válce, vše v K/W.

Základní rovnice prostupu tepla K aparaturou je

kde
K_n je měrný prostup tepla n náviny ve W/K;
Z jsou ztráty aparatury mimo měrný válec ve W/K;
R₀ je interní tepelný odpor válce v K/W vč. odporu při přestupu tepla;
λ je součinitel tepelné vodivosti měřeného vzorku v W/(mK);
r_P je odpor při přestupu tepla na povrchu měřeného návinu v m²K/W;
a_n a b_n jsou konstanty vztažené k měření n vrstev a plynoucí z geometrie měření:

D je průměr měrného válce;
L je délka měrného válce;
t je tloušťka měřeného vzorku (jedné vrstvy ve vícevrstvém návinu);

První dva členy zahrnuje rovnice (1) v citovaném článku [1], třetí je vlastně konstantou přístroje. Díky geometrii vzorků jsou všechna tři měření z tab. 1 lineárně nezávislá. Každý další návin má totiž větší plochu a tedy menší velký tepelný odpor v K/W, jakož i menší velký tepelný odpor při přestupu tepla v K/W na vnějším povrchu návinu, než ten předešlý. Žádný z měřených návinů v tab. 1 nelze vyjádřit jako nějakou lineární kombinací zbylých dvou měření. Proto můžeme ze tří měření v tab. 1 určit tři jmenované veličiny.

Výsledky měření

Vhledem k tomu, že všechny tři rovnice (1) jsou lomené funkce, jejichž analytické řešení v proměnných λ, r_P a R₀ není jednoduché, řešili jsme je numericky s výsledkem, který přehledně ukazuje tab. 2.

Jak pracovat s reflexními fóliemi

Reflexní fólie jsou v České republice již dobře známé a platí pro ně totéž, co pro ostatní izolace. Je nemoudré je přeceňovat a stejně tak ani podceňovat.

Fungují tak, že jako jediné brzdí či cloní tepelné záření (sálání) a to – na rozdíl od jiných fólií či desek – specificky. Nepohlcují ho, ale odrážejí, což je jedna stránka věci. Za druhé ani teplo nesálají, což málo lidí ví. To znamená, že když se termoreflexní fólie (např. pod střešní krytinou v létě) rozpálí, většinou to bývá na 50 °C i víc, sálá jen desetinu až pětinu toho, co běžná fólie. To je důvod, že jsou fólie používány hojně právě ve střechách.

Mnohé, zejména pěnové tepelné izolace (pěnový polystyrén), obsahují až 98 objemových % vzduchu. I v těchto materiálech se šíří teplo částečně sáláním, ale ne tak přímočaře, jako ve vzduchu. Sálavý paprsek se tu po několika mm pohltí, tím pěnu nebo vláknitou strukturu ohřeje a ta zase vyzáří jiný paprsek. Tímto způsobem se v lehkých tepelných izolacích „přepravuje” asi třetina tepla. Reflexní fólie na okrajích nebo uvnitř takové izolační desky přeruší i toto sálání a může tak běžnou lehčenou tepelnou izolaci o 1/3 zlepšit. Při vyšších teplotách, jako u zmíněných střech, ještě víc. Prakticky se toho využívá i při zlepšení účinnosti tepelněizolačních desek pod podlahovým vytápěním.

Málo se také pracuje s faktem, že sálání se šíří rychlostí světla (téměř 300 000 km/s), zatímco běžná difúze tepla – tedy vedení – rychlostí „hlemýždě”. To má veliký, ve stavebnictví nedoceněný vliv na setrvačnost a stabilitu vnitřní teploty. Pokud reflexními fóliemi odcloníme všechny cesty, kudy může pronikat nebo unikat teplo sáláním, zpomalíme teplotní změny, např. v místnosti, mnohem účinněji, než jak se počítá na základě pouhých akumulačních účinků těžkých hmot podle difúzní rovnice vedení tepla, která nezahrnuje fyzikálně odlišný princip sálání.

Oboustranně reflexní fólie Tart ABBA má výhodu právě v tom, že teplo odráží a zároveň ani nesálá z obou stran. Promyšlený návrh, který dokáže plně využít takové fólie, může buď doplnit nebo nahradit i předběhnout klasické izolace.

Literatura a zdroje:

[1] Hejhálek, Jiří: Podlahová fólie Sunflex Floor s izolační deskou EPS – výsledky měření, SI 9/2011, str. 57, www.stavebnictvi3000.cz/c3983.