DuPont Energain – stálá letní teplota i v podkrovích a lehkých stavbách
DuPont™ Energain® je parotěsný stavební panel s hliníkovým povrchem, obsahující parafín. Snadno se instaluje a utěsňuje za deskové obklady zdí nebo nad stropní desky. Při zvýšení pokojové teploty (asi při 22 °) absorbuje okolní teplo a udržuje si jmenovanou stálou teplotu. Při poklesu teploty (asi při 18 °) uvolňuje teplo zpět do místnosti. Tím nejen zvyšuje vnitřní komfort, ale napomáhá šetřit energii.
Testy ukázaly, že DuPont™ Energain® vyrovnává rozdíly v pokojové teplotě až o 7 °C a snižuje náklady na vytápění až o 15 % a na chlazení až o 35 %. Je tak účinným řešením pro lehké konstrukce s nízkou teplotní setrvačností. Snadno se instaluje, nezatěžuje konstrukci a neprodlužuje dobu stavby. Porovnáme-li jej s tradičními tepelněakumulačními materiály, např. betonem, pak panel DuPont™ Energain® o tloušťce 5 mm se chová stejně jako 3 až 4 cm betonu. Beton však nemá tak silný, teplotně stabilizační účinek.
Princip této nejúčinnější stabilizace vnitřní prostorové teploty je založen na vysoké akumulaci tzv. latentního tepla, které parafín (parafínový vosk) pojme při přechodu z tuhé do kapalné fáze. Tyto materiály se zkráceně označují jako PCM z anglického názvu Phase Change Materials (materiály se změnou skupenství).
Je více výrobců na tomto poli, avšak americký koncern DuPont se dostal nejdál. Už jen najít či vyrobit hmotu, která taje přesně při návrhové vnitřní teplotě 20±2 °C je úloha, „šitá”pro podnik se špičkovou výzkumnou a vývojovou základnou v oblasti chemických syntéz a rafinace. V přírodě totiž takový parafín, ani vosk volně nenajdeme.
Specifické teplo parafinu a přírodního vosku (podobného složení a vlastností) je 2,14–2,9 kJ/(kg·K), zatímco jeho latentní teplo tání je 200 až 220 kJ/kg (zdroj Wikipedia). To znamená, že k roztání parafinového vosku mezi teplotami 18 až 22 °C je třeba tolik tepla, jako na jeho ohřátí z teploty –100 °C na +18 °C. Konkrétně panely DuPont Energain o tloušťce 5,26 mm absorbují latentní teplo v množství až 515 kJ/m2, uvádí technická průvodní zpráva DuPont. Jde o významný konstrukční parametr, ke kterému se ještě vrátíme. Významné je dále to, že i když je vnitřní hmota v panelech – parafin s polymerem – v kapalném stavu, tak díky patentu společnosti DuPont, nevytéká, takže nehrozí vylití hmoty z panelů.
Za horkých letních dnů lidé v podkrovních bytech (loftech) často velmi trpí. Střecha domu má chránit jak před zimou, větrem a deštěm, tak i před horkem. Není-li dobře izolovaná, může být zdrojem tepelných ztrát nebo přehřívání budovy. V horkých letních dnech dosahuje teplota na střeše až 85 °C. Část tepla proniká izolací a ohřívá půdní prostor. Použitím dynamické izolace, tj. kombinace tradičních izolačních materiálů a tepelněakumulačního materiálu DuPont Energain se tento problém dá řešit.
Jak funguje Energain?
Představme si, že slunce rozpálí střechu jen na 50 °C. Při doporučené normové hodnotě součinitele prostupu tepla střechou U = 0,16 W/(m2K) nám do obytného podkroví o prostorové teplotě 18 °C prostupuje tok tepla 0,16 W/(m2K)×(50 – 18) = 5,12 W/m2 = 5,12 J/(s·m2). Máme-li na vnitřní straně střechy instalován DuPont Energain, začne tento materiál při teplotě 18 °C uvedený tok tepla pohlcovat a tím přecházet v kapalnou fázi. Při hodnotě součinitele S = 515 kJ/m2 potrvá nejméně 515 000/5,12 s ≈ 28 hodin (!), než parafin v panelech DuPont Energain roztaje, přičemž za tuto dobu stoupne povrchová teplota na panelu jen na 26 °C. Po roztátí ovšem začne jeho teplota stoupat už rychleji. Každopádně, bez Energainu bychom se cílili nepříjemně.
Hlavní principy pro montáž Energainu
Desky DuPont Energain jsou povrchově chráněny dokonale parotěsnou, termoreflexní lakovanou hliníkovou fólií; slouží tedy i jako parozábrana. Tloušťka panelů je pouhých 5,56 mm, jejich plošné rozměry jsou 1 m × 1,2 m a na okrajích jsou lemovány hliníkovou páskou. Lze je snadno krájet, obnažené okraje je pak nutné zalemovat hliníkovou páskou, která je součástí systémové dodávky. Energain se do lehkých obvodových stěn nebo střech instaluje na jejich vnitřní straně do míst, kde bývá parozábrana a zároveň tím přebírá její funkci. Mezi tepelnou izolací a deskami Energainu lze navrhnout a realizovat vzduchovou mezeru. Z druhé strany desek je umístěna pohledová vnitřní deska, většinou kontaktně, tj. bez mezery.
Desky DuPont Energain lze instalovat i na těžké obvodové konstrukce, u nichž hrozí přehřívání. DuPont nechává prostor pro technickou představivost a nápaditost architekta a garantuje to nejdůležitější – obrovskou schopnost pohlcovat a uvolňovat latentní teplo v teplotním intervalu ca 18 až 22 °C.
Energain může dobře plnit svou akumulační funkci, pouze když je aplikován celoplošně na ohřívané obálkové konstrukce. Desky Energainu se pokládají na sraz (obr. 3), linie dotyku se přelepí systémovou hliníkovou páskou.
DuPont Energain a jeho přidaná hodnota
a) Je velmi účinný a přitom, pokud jde o montáž, nemění běžné zvyklosti, zejména při výstavbě lehkých střech a lehkých staveb (dřevostaveb). Práce s ním je přesná a rychlá, do konstrukce se kotví šrouby (s přelepem systémovou hliníkovou páskou).
Téma: Letní přehřívání budov
b) Desky DuPont Energain v hlavním pracovním režimu, tzn, mezi teplotami 18 až 22 °C fungují v podstatě jako přerušení tepelného toku obvodovou stěnou nebo střechou. Teplo prostupující zvenku se „vlévá” do Energainu nebo naopak, v noci Energain uvolňuje teplo, které přes izolaci prostupuje ven. Také vnitřní prostředí se chová autonomně a vyměňuje si teplo také „jen” s Energainem.
c) Energain vyrovnává vnitřní teplotní výkyvy dané provozem a chováním osob tím, že si drží velmi stabilní povrchovou teplotu cca 20 °C. Teplotní výkyvy venku se uvnitř neprojeví a naopak. To má vliv na spotřebu energie na chlazení a vytápění. Teplotně stabilizační účinky brzdí zejména okna a vzduchotechnika.
Energain jako termoreflexní prvek
Firma, pevně zakotvená v technologicky velmi silných USA, nezabalila svůj DuPont Energain do lesklé hliníkové fólie jen náhodou. Hliník je znám jako nejlepší termoreflexní materiál s vysokou odrazivostí v celé infračervené oblasti. Proč byl použit? Samozřejmě, aby mohl projektant využít vysoké termoreflexe desek Energain.
a) Je-li mezi deskami Energainu a izolací vzduchová mezera, velká část tepla, kterou vede střešní tepelná izolace, se v mezeře změní v tepelné záření, které není termoreflexním povrchem absorbováno. Ten pojme pouze vodivostní složku, jejímž nosičem je vzduch, a to je necelých cca 40 %. Mezera díky tomu „získá” tepelněizolační účinnost na úrovni standardní izolace a teplota desek klesne, což není k zahození, má-li parafín v nich zůstat dlouho neroztaven.
b) Na opačné straně desky Energain, přivrácené k pohledové interiérové desce, může být její vysoká termoreflexe někdy na překážku, neboť stěžuje výměnu tepla mezi interiérem a Energainem, což brzdí proces stabilizace vnitřní teploty na požadovaných 20±2 °C. V tom případě je vhodnější přikrýt Energain pohledovou deskou kontaktně.
Osobní zkušenost architekta Richarda Hawkese
Každodenní používání prokázalo skvělé schopnosti tepelněakumulačního materiálu DuPont™ Energain® v domě zvaném „Crossway" v anglickém Kentu. Dům je vzorovým spojením energetické účinnosti a příjemného vzhledu. Především je to však milovaný rodinný dům vizionářského architekta Richarda Hawkese. Byl představen už v roce 2008 v televizním pořadu o velkých projektech a od té doby v něm Hawkesova rodina spokojeně bydlí. Jedním z inovačních prvků v domě byla instalace tepelněakumulačního materiálu DuPont™ Energain®, založeného na patentované technologii fázové změny (PCM).
V domě „Crossway” je v jižně orientované ložnici instalováno 127 m2 tepelněakumulačního materiálu DuPont™ Energain®, jehož účinnost byla testována také univerzitou v Cambridgi. Richard Hawkes k tomu říká: „Myslíme si, že DuPont™ Energain® je úžasný. Opravdu skvěle funguje. Někdy v noci, když teplota klesne poměrně nízko, úplně cítíme, jak ze stěn sálá příjemné teplo. Rozbory našeho loňského vnitřního klimatu, provedené univerzitou, jasně prokázaly snížení teplotních extrémů v průměru o 4 stupně.”
Architekt s potěšením konstatuje, že jeho dům za svoji energetickou úspornost obdržel oficiální označení „Passivhaus” a stal se jedním z prvních takto akreditovaných domů ve Velké Británii.
