Parametri de evaluare pentru izolarea termică
Când achiziționăm materiale de construcție, suntem tot mai interesați de capacitatea lor de a asigura o bună izolare termică, date fiind problemele actuale legate de energie - prețul în creștere, disponibilitatea greu predictibilă și dorința de a reduce consumul din considerente ecologice. Ne referim la majoritatea materialelor și elementelor de construcție, de la beton și zidărie, la ferestre, acoperiș sau finisaje; toate acestea pot contribui într-un fel sau altul la reducerea risipei de energie. Important este să știm cum le evaluăm ca materiale termoizolante, sau, din contră, ca punți termice, adică zone prin care înregistrăm pierderi semnificative. În acest scop, avem la îndemână câțiva parametri, cei mai întâlniți fiind conductivitatea termică, rezistența termică și coeficientul de transfer termic.
Multe dintre fișele tehnice menționează aceste mărimi fizice, pentru ca utilizatorii să ia cunoștință de performanțele materialelor și cantitățile ce trebuie puse în operă; uneori, cifrele sunt folosite în marketing, pentru a evidenția avantajele competitive. Și nu este vorba totdeauna doar despre materiale bune termoizolante. De exemplu, atunci când avem nevoie de un material care să fie aplicat peste încălzirea în pardoseală, sau în general obținerea unei suprafețe radiante, miza este ca acesta să permită transferul termic prin conducție, nu să îl împiedice, pentru că altfel nu vom obține efectul dorit. Mai trebuie spus că, în practică, folosirea mai multor parametri poate crea confuzie și este nevoie să discutăm despre ei într-un limbaj comun. Să-i luăm pe rând.
Conductivitatea termică
Se notează cu λ - lambda (sau uneori k) și arată capacitatea unui material de a transmite căldura prin conducție termică, atunci când există o diferență de temperatură între două fețe ale sale, unitatea de măsură fiind W/mK (W – Watt, m – metru, K – Kelvin). A fost conceput pentru materialele relativ omogene, compuse dintr-un singur strat. Cu cât conductivitatea termică este mai mare, cu atât va crește și capacitatea materialului de a transfera căldură, deci va fi mai slab termoizolant. A fost definit de așa-numita ”lege a lui Fourier” (de la Joseph Fourier, un fizician francez care a trăit la începutul secolului al XIX-lea) și este specific fiecărui material, indiferent de dimensiunile sale. Dacă avem un panou de polistiren de 1 cm grosime sau altul de 20 cm grosime, fiind din aceeași gamă de produse, λ va fi aproximativ același; cunoscând acest parametru, ne putem da seama de capacitatea sa de termoizolare în general, iar pentru a obține o termoizolare mai bună vom mări grosimea stratului (sau vom opta pentru alt material cu performanțe superioare, la aceeași grosime). Conform normativelor românești, un material este considerat termoizolant dacă are λ mai mic sau egal cu 0,10 W/mK (cu cât este mai mic, cu atât mai bine). Evaluarea depinde și de evoluțile din domeniul fabricării materialelor de construcție; de exemplu, în trecut BCA-ul, cu λ = 0,14 W/mK, era considerat material termoizolant; astăzi, oricât ar fi de performant, nu poate coborâ sub 0,11 W/mK, astfel încât să corespundă și exigențelor legate de portanță sau permeabilitate la umezeală. Ca să vă faceți o idee, iată și alte valori aproximative, variabile în funcție de producător și de exigențele acestuia:
• Materiale care nu pot fi considerate termoizolante: beton – 1,45 W/mK, piatră – 2,90 W/mK, cărămidă – 0,9 W/mK, lemn de stejar – 0,38 W/mK, lemn de pin – 0,28 W/mK.
• Materiale considerate termoizolante: polistiren expandat – 0,04 W/mK, polistiren extrudat – 0,035 W/mK, vată minerală – 0,034 până la 0,041 W/mK, poliuretan 0,02 W/mK, lâna de oaie – 0,04 W/mK (conductivitatea termică depinde de gradul de comprimare, tipul de celulă închisă sau deschisă la materialele sintetice, aditivi sau particule de altă natură înglobate).
Rezistența termică R
Acest parametru a fost conceput tot pentru materiale omogene, dar astfel încât să fie implicată și grosimea stratului de material izolant; în felul acesta, putem evalua nu neapărat un material în general, ci un produs concret – de exemplu, o placă de poliuretan sau o saltea de vată minerală, cu o grosime anume. Astfel, este definit ca direct proporțional cu grosimea materialului prin care trece căldura și invers proporțional cu conductivitatea termică λ, deci: R = d / λ. Cu cât R este mai mare, cu atât materialul este mai bun termoizolant, deci vom economisi mai multă energie.
Aici poate interveni o confuzie care provine din zona definirii termenilor englezești, confuzie care se propagă în lanț atunci când sunt traduse fișele tehnice. În engleză, ”thermal resistance” are mai multe conotații: rezistența termică absolută Rt (depinde de suprafața și grosimea materialului, fiind măsurată în K/W), rezistența termică specifică Rλ (este inversul conductivității termice despre care am vorbit anterior, fiind măsurată în Km/W) și izolarea termică sau factorul de izolare termică – ”thermal insulance” (măsurată în m2K/W). Aceasta din urmă, denumită deseori R-value, depinde de grosimea și densitatea materialului și o întâlnim destul de des pe prospectele materialelor. Este definită ca rezistența termică a unității de suprafață și a fost preluată în literatura de specialitate de la noi (ca și în cea internațională) ca ”rezistență termică R”, definitorie pentru capacitatea de izolare termică a materialelor. În plus, este o mărime foarte utilă atunci când se calculează capacitatea de termoizolare a produselor compuse din mai multe materiale, în serie sau în paralel – cazul unui panou multistrat, ori al unei ferestre termoizolante.
Coeficientul de transfer termic
Este o mărime notată în general cu U, pe care, de asemenea, o întâlnim deseori în fișele tehnice și reprezintă cantitatea de căldură pe care o pierde un material, într-o unitate de timp (o secundă), când este supus la o anumită diferență de temperatură. Fiind inversul rezistenței termice definite mai sus, se măsoară în w/m2K și depinde de grosimea materialului (vom fi, deci atenți, că acest coeficient de transfer termic este valabil pentru un produs cu o anumită grosime). Dacă știm care este valoarea rezistenței termice, putem calcula coeficientul de transfer termic (U=1/R) și invers (R=1/U). Dacă vrem să obținem o termoizolație performantă, vom dori ca acest U să fie cât mai mic. U este un parametru des întâlnit, de exemplu, la tâmplăria modernă și se notează cu UW. Cu cât UW este mai mic, cu atât fereastra este mai performantă. Sunt implicate o serie de calcule mai complexe, pe care nu are sens să le menționăm de aici, deci ne vom raporta la cifrele oferite de producător per ansamblu.
Evaluarea capacității de termoizolare se poate face și empiric: dacă punem mâna pe un material și îl simțim cald, înseamnă că pierde puțină căldură. Dar este mai bine să ne orientăm după niște parametri fizici cuantificabili, iar cei menționați aici sunt suficient de reprezentativi.
