Sunflex – účinná ochrana střech před sluncem i mrazem
Střecha je v létě mnohem silněji vystavena slunečnímu sálání než svislé stěny fasády. V zimě je naopak více ochlazována prouděním chladného vzduchu a sáláním střešních ploch proti studené obloze. Fólie Sunflex od firmy Tart přímo brání nežádoucím ziskům či ztrátám sdíleného sálavého tepla a nadto zlepšuje vlastnosti tepelné izolace ve střeše.
S podporou dotace Zelená úsporám se aplikují tloušťky izolace ve stěnách přes 30 cm a ve střeše, z důvodů výše řečeného, přes polovinu metru. Jde už o tloušťky, které jdou do peněz a i tak bývá výsledek (stavebně pasivní dům) nejistý. Investoři proto někdy raději šetří na izolaci a námaze s návrhem a raději zaměří pozornost na sluneční panely, tepelná čerpadla a další zařízení, kterými získávají vlastní energii z obnovitelných zdrojů. A tou částečně nebo úplně kryjí energetickou spotřebu domu, který tak ve výsledku může mít menší spotřebu primární energie, než pasivní dům.
Dobrým řešením, nejen pro tento koncept domů, jsou reflexní fólie Sunflex s tepelně izolačním účinkem s od firmy Tart. Tyto fólie, vyráběné ve dvou typech, splní ve střeše pořadavek jak na paropropustnost, tak na difúzní propustnost, takže mohou nahradit běžný parotěs nebo pojistnou hydroizolaci. Navíc pak zlepší tepelné vlastnosti střešní izolace, která i při menší tloušťce poskytně větší tepelnou ochranu.
Ochrana před horkem
Za slunného letního dne se uvnitř nechráníme jen proti venkovním tropickým teplotám nad 30 °C. Na střechu dopadá také sluneční záření o intenzitě i nad 1000 W/m2 a to je velký zdroj tepla. Pro srovnání: při venkovní teplotě –15 °C a vnitřní +21 °C, prostupuje stěnou o normou požadovaném součiniteli prostupu tepla 0,38 W/(m2K) tepelný tok o velikosti 0,38 × 36 = 13,7 W/m2. Sluneční sálání, které s intenzitou 1000 W/m2 kolmo dopadá na sklonitou střešní plochu (v létě to není nic nezvyklého) a je jí z 80 % pohlceno, představuje přísun 800 W/m2, tedy 60× více.
Slunce sice nezáří na nehybnou střešní plochu pořád kolmo, ovšem i tak jsou celodenní letní hodnoty pohlcené energie pozoruhodné. Pro jižně orientovanou střešní plochu, sluneční intenzitu 1000 W/m2 a pohltivost plochy 80 % činí:
- 7,0 kWh/(m2·den) pro vodorovnou střechu,
- 5,9 kWh/(m2·den) pro střechu o sklonu 45°,
- 4,9 kWh/(m2·den) pro střechu o sklonu 60° a
- 2,15 kWh/(m2·den) pro svislou stěnu.
To způsobí nárůst teploty krytiny a její ustálení na mnohem vyšší hladině.
V tab. 1 je ukázán nárůst teploty krytiny při intenzivním letním oslunění při venkovní teplotě 30 °C ve srovnání se situací, kdy je při stejné teplotě slunce za mraky (3. a 4. sloupec). Další sloupce uvádějí kombinace vnitřních teplot a příslušního chladicího výkonu na 1 m2 vnitřní plochy střechy, které odpovídají slunečným nebo zataženým venkovním podmínkám a třem způsobům fóliové ochrany tepelné izolace:
- nereflexní fólie (emisivita = 1) z obou stran,
- s reflexní ochranou (emisivita = 0,1) na jedné straně,
- s oboustannou reflexní ochranou.
Tepelná izolace střechy je z minerální vlny tloušťky 200 mm. Vypočtené hodnoty v tabulce pracují s hodnotou součinitele tepelné vodivosti minerální izolace 0,040 W/(mK). Vždy přitom předpokládáme venkovní teplotu 30 °C. Z tab. 1 je okamžitě patrný nápadný rozdíl mezi situací, když je pod mrakem (či po západu slunce) a nebo naopak když na střechu sálá sluneční záření.
Chráníme-li obě strany izolace reflexními fóliemi, docílíme ustálené vnitřní teploty 21 °C při intenzitě chlazení vnitřního povrchu 1,33 W/m2, je-li slunce za obzorem nebo je zataženo. Sálá-li na střechu slunce, musíme pro dosažení stejné vnitřní teploty chladit s intenzitou 6, 82 W/m2, tedy pětkrát více. Pokud místo reflexních fólií použijeme obyčejné, ale ponecháme stejné intenzity chlazení, vnitřní teploty stoupnou, v případě slunného dne o 5,5 °C, tedy citelně.Doplňme, že při zimní vytápění na vnitřní teplotu 21 °C při venkovní teplotě –15 °C musíme vnitřní plochu střechy zásobit tepelným přikonem s intenzitou 6,17 W/m2. To platí pro obyčejné fólie, s reflexními je to jen 5,27 W/m2.
| Teplota venku θEXT | Teplota krytiny θK | Teplota uvnitř θINT / chladící výkon | |||||
| °C | °C | °C / (W/m2) | |||||
| slunečno | pod mrakem | slunečno | pod mrakem | slunečno | pod mrakem | ||
| bez R fólie | 30 | 64,9 | 29,9 | 26,4 / 6,82 | 22,1 / 1,37 | 21,0 / 7,75 | 21,0 / 1,57 |
| 1 R fólie | 30 | 64,9 | 29,9 | 23,7 / 6,82 | 21,6 / 1,37 | 21,0 / 7,23 | 21,0 / 1,46 |
| 2 R fólie | 30 | 64,9 | 29,9 | 21,0 / 6,82 | 21,0 / 1,37 | 21,0 / 6,82 | 21,0 / 1,37 |
Zlepšení účinnosti izolací při vyšších teplotách
Tab. 1 nezaznamenává fakt, že reflexní fólie v kontaktu s izolací zlepší její izolační schopnost. Nejde přitom jen o nepodstatná zlepšení.
To, že cca třetina tepelného toku v izolaci se děje sáláním, má důležité důsledky: sálavá složka silně závisí na teplotě, protože její „hnací” potenciál je úměrný čtvrté mocnině termodynamické teploty. Dobře to ukazuje tab. 2, která pro vybrané teploty uvádí nesálavý i sálavý člen součinitele tepelné vodivosti a celkový součinitel. Nesálavý člen – součinitel tepelné vodivosti vzduchu a jeho teplotní závislost – byl převzat z Rochlových tabulek, sálavý příspěvek byl stanoven postupem popsaným v [2].
Hodnoty v tab. 2 byly spočteny pro malý, dvoustupňový interval teplot kolem vztažných teplot –20, +20 a 60 °C. Jistě nás budou zajímat i střední hodnoty součinitele tepelné vodivosti v reálných případech, kdy izolace přenáší velké teplotní rozdíly, v létě i v zimě.
pro zimní teplotní rozdíl mezi interiérem a venkovním prostředím 21 °C → –15 °C je λ = 0,0367 W/(mK) pro izolaci 100 mm bez reflexní ochrany a λ = 0,0329 W/(mK) pro oboustranně chráněnou izolaci. pro letní teplotní rozdíl mezi interiérem a teplotou střešní krytiny 21 °C → +60 °C je λ = 0,0452 W/(mK) pro izolaci 100 mm bez reflexní ochrany a λ = 0,0397 W/(mK) pro oboustranně chráněnou izolaci.| Izolace | -20 °C | 20 °C | 60 °C | |||||||
| λS | λK | λ | λS | λK | λ | λS | λK | λ | ||
| 100 mm MW | bez R folie | 0,0093 | 0,0228 | 0,0321 | 0,0144 | 0,0259 | 0,0403 | 0,0211 | 0,0290 | 0,0501 |
| 1R fólie | 0,0074 | 0,0228 | 0,0302 | 0,0115 | 0,0259 | 0,0374 | 0,0170 | 0,0290 | 0,0460 | |
| 2R fólie | 0,0064 | 0,0228 | 0,0292 | 0,0099 | 0,0259 | 0,0358 | 0,0145 | 0,0290 | 0,0435 | |
| 200 mm MW | bez R folie | 0,0093 | 0,0228 | 0,0321 | 0,0144 | 0,0259 | 0,0403 | 0,0211 | 0,0290 | 0,0501 |
| 1R fólie | 0,0080 | 0,0228 | 0,0308 | 0,0135 | 0,0259 | 0,0394 | 0,0190 | 0,0290 | 0,0480 | |
| 2R fólie | 0,0075 | 0,0228 | 0,0303 | 0,0117 | 0,0259 | 0,0376 | 0,0172 | 0,0290 | 0,0462 | |
Zhodnocení
Skutečnost, že se v izolacích na prostupu tepla dominantně podílí vedení a sálání tepla vzduchem, vede k podstatné teplotní závislosti součinitele tepelné vodivosti běžných izolací, která vzroste až o 50 % ze zimních hodnot při –20 °C k hodnotám +60 °C dosahovaným v létě pod rozpálenou střešní krytinou. Přenáší-li izolace velké teplotní rozdíly, potom se hodnoty průměrných letních a zimních součinitelů sbližují. I tak může být letní lambda až o 20 % větší, než zimní. To je pozoruhodné, neboť oficiální výpočtová metodika pracuje s konstantní hodnotou součinitele lambda, i když výsledky počítá na tři platné číslice.
Působení reflexních fólií Sunflex ve střeše je dvojí. Jednak spolehlivě odcloní a odrazí mohutné sálavé toky, které v létě vyzařuje rozpálená střešní krytina. Zároveň tyto fólie zlepšují tepelně izolační schopnost samotné izolace, neboť cloní a odrážejí sálavé toky v izolaci. Lepší výsledek je, když je reflexní vrstva orientována do izolace.
Systém Suflex
Firma TART, dlouholetý specialista na vývoj a výrobu vícevrstvých fólií s reflexními vrstvami, uvedla na trh celý systém termoflexních fólií SUNFLEX, který je určen do střech. Zde plní nejen funkci bariéry proti tepelnému sálání, ale slouží také jako nezbytné funkční střešní fólie. Systém zahrnuje parotěsnou fólii Sunflex Roof-In, a kontaktní difúzní fólii Suflex Contact.
Tyto fólie Roof-In a Contact jsou na obou površích opatřeny reflexní vrstvou, a je vhodné je aplikovat se vzduchovou mezerou na straně reflexní vrstvy. Výrobce TART deklaruje u těchto 3,5 mm silných fólií tepelný odpor srovnatelný s 5 cm minerální vlny (při aplikaci se vzduchovou mezerou 3 cm), tedy asi 1,1 m2K/W.
Literatura:
[1] Hejhálek Jiří: Reflexní fólie – účinná ochrana střechy proti slunci, Stavebnictví a interier 9/2009, str. 58, www.stavebnictvi3000.cz/c3238.
[2] Hejhálek Jiří: Šedý a bílý pěnový polystyren – popis termoizolační funkce, Stavebnictví a interier 6/2010
