Často sa hovorí, že stačí len zatepliť dom a tým automaticky vyriešime aj ochranu pred prehrievaním obytného podkrovia v lete. To platí len čiastočne. Počas slnečného letného dňa, hlavne keď dlhšiu dobu vydrží jasná obloha, sa vo vnútri nechránime len proti vonkajším tropickým teplotám nad 30 °C. Máme dočinenia aj s tým, že na plášť budovy dopadá navyše slnečné žiarenie o intenzite aj nad 1000 W/m2 a to je veľký zdroj tepla. Pre porovnanie: pri vonkajšej teplote -15 °C a vnútornej +21 °C, prestupuje stenou o normou požadovanou súčiniteľu prestupu tepla 0,38 W/(m2K)tepelný tok o veľkosti 0,38 × 36 = 13,7 W /m2. Slnečné sálanie, ktoré s intenzitou 1000 W/m2, teda 60× viac.
Slnko samozrejme nežiari na nehybnú strešnú plochu stále kolmo, avšak aj tak sú celodenné letné hodnoty pohltenej energie pozoruhodné. Pre južne orientovanú strešnú plochu, slnečnú intenzitu 1000 W/m2 a pohltivosť plochy 80 % činí:
Ak je strecha pokrytá skladanou, dajme tomu betónovou krytinou, absorbované slnečné žiarenie spôsobí, že teplota krytiny vystupuje, až sa nakoniec ustáli na teplote, pri ktorej sa absorbovaný tok tepla práve vyrovná toku, ktorý krytina naopak vyžaruje – jednak smerom von, jednak do strešného súvrstvia.
Odhad ustálenej teploty je možné urobiť s pomocou Planckovho zákona, ktorý udáva hustotu vyžarovania telesa o známej emisivite a teplote. Pre emisivitu, ktorá sa rovná 0,9 (približne platí pre povrch betónu) máme:
Vzhľadom k tomu, že v špičke je prísun slnečného žiarenia okolo 800 W/m2a že súhrnný ustálený tok tepla konštrukciou je vďaka vysokej izolácii v smere dovnútra v rade jednotiek W/m2, môžeme odhadnúť ustálenú teplotu krytiny v špičke nad 60 °C, pričom väčšinu absorbovanej energie vracia krytina späť von.
Správanie strechy z pohľadu ochrany pred slnkom ukazuje tab. 1. Tepelná izolácia strechy je z minerálnej vlny hrúbky 200 mm, ktorá je z obidvoch strán chránená fóliami. Obidve sú buď nereflexné, alebo je jedna reflexná alebo obidve reflexné. Vypočítané hodnoty v tabuľke pracujú s hodnotou súčiniteľa tepelnej vodivosti minerálnej izolácie 0,038 W/(mK). Vždy pritom predpokladáme vonkajšiu teplotu 30 °C.
| Teplota vonku θEXT | Teplota krytiny θK | Teplota vo vnútri θINT | Špecifický chladiaci výkon, H | ||||
| °C | °C | °C | W/m2 | ||||
| slnečno | pod mrakom | slnečno | pod mrakom | slnečno | pod mrakom | ||
| bez R folie | 30 | 64,9 | 29,9 | 27,6 | 22,3 | 6,57 | 1,33 |
| 1 R folie | 30 | 64,9 | 29,9 | 24,3 | 21,7 | 6,57 | 1,33 |
| 2 R folie | 30 | 64,9 | 29,9 | 21 | 21,0 | 6,57 | 1,33 |
Z tab. 1 je okamžite zrejmý nápadný rozdiel medzi situáciou, keď je pod mrakom (či po západe slnka) alebo naopak keď na strechu sála slnečné žiarenie.
1)Ak chránime obidve strany izolácie reflexnými fóliami, docielime ustálenej vnútornej teploty 21 °C pri intenzite chladenia vnútorného povrchu 1,33 W/m2, ak je slnko za obzorom, alebo je zatiahnuté. Ak sála na strechu slnko a tá pohlcuje 800 W/m2, musíme pre dosiahnutie rovnakej vnútornej teploty chladiť s intenzitou 6, 57 W/m2, teda päťkrát viac.
2) Pokiaľ miesto reflexných fólií použijeme obyčajné, ale ponecháme rovnakú intenzitu chladenia, tzn. 1,33 W/m2 bez slnka, resp. 6, 57 W/m2 so slnkom, stúpnu vnútorné teploty na 22,3 °C, respektíve na 27,6 °C. Nárast o 6,5 stupňa je už veľmi cítiť.
Pre úplnosť ešte uveďme, že pre zimné vykurovanie na vnútornú teplotu 21 °C pri vonkajšej teplote-15 °C musíme vykurovať so špecifickou intenzitou 6,17 W-15 °C musíme vykurovať so špecifickou intenzitou 6,17 W-15 °C /m2 (na jeden meter štvorcový plochy strechy). To platí pre obyčajné fólie, s reflexnými je to len 5,27 W/m2.
Klesajúca účinnosť vláknitých izolácií pri vyšších teplotách
Už teraz je jasná výhoda reflexným fólií v streche pri ochrane obytných priestorov pred letným prehrievaním. Mohlo by sa ale povedať, že rovnakých zlepšení tepelných vlastností strechy docielime, keď miesto reflexnej fólie trochu zvýšime hrúbku minerálnej izolácie. Odpoveď však znie, že nikdy.
Šírenie tepla vo vláknitých izoláciách je možné popísať ako dva paralelné transportné mechanizmy. Je to vedenie tepla nehybným vzduchom a sálanie tepla otvorenou vláknitou štruktúrou vlny, v ktorej viac ako 90 percent objemu tvorí vzduch. Šírenie tepla prúdením sa neuvažuje, pretože sa vzduch vo vláknitej štruktúre nemôže pohybovať. Tiež vedenie tepla vláknami pavučinovej hrúbky sa väčšinou zanedbáva.
Sálavá zložka šírenia tepla vo vláknitej izolácii „zhoršuje” hodnotu súčiniteľa tepelnej vodivosti z hodnoty cca 0,025 W/(mK)platnú pre vzduch až na známu hodnotu pre minerálnu vlnu okolo 0,04 W/(mK). Podstatnejšie ale je, že táto zložka sa správa celkom odlišne od zložky vedenia tepla. Zdanlivý odpor pri sálaní tepla rýchlo klesá s treťou mocninou termodynamickej teploty a navyše nezávisí na hrúbke izolácie. To celkom platí pre malé hrúbky. Až u veľkých hrúbok izolácie, ktoré mnohonásobne prekračujú hrúbku, v ktorej je vstupujúci žiarivý lúč úplne pohltený, tento odpor klasicky rastie s hrúbkou. Čo sa týka teplotnej závislosti „sálavého odporu”, musíme aj pri veľkých hrúbkach čakať pokles sálavého odporu s treťou mocninou termodynamickej teploty.
Reflexné fólie najlepšie clonia sálavé teplo
Pohľad na zoznamy v úvode článku ukazuje, že rozpálená strešná krytina zmnohonásobí intenzitu tepelných tokov aj hustotu žiarivej energie v strešnom súvrství. Je pravdepodobné, že toto sálavé teplo, hlavne bez použitia reflexných fólií, ohreje celé strešné súvrstvie vrátane minerálnej izolácie a zhoršia jeho tepelno-izolačné vlastnosti. Niektoré teploty v tab. 1 sú tak pravdepodobne optimisticky posunuté k príjemnejším vnútorným teplotám a nižším chladiacim výkonom, než ako by to bolo za slnečných letných dní v skutočnosti.
Reflexné izolačné fólie sú svojou podstatou predurčené, aby boli bariérou v šírení žiarivých tepelných tokov. Pretože bezpečne odrážajú späť ku zdroju až 95 percent tepelného žiarenia, ktoré na nich dopadá, sú veľmi užitočné predovšetkým v strešných aplikáciách. Hlavne v lete chránia pred prílivom sálavého tepla nielen interiér, ale pri dobrom návrhu aj minerálnu izoláciu a nosné strešné prvky, ako trámy a podobne.
Systém Suflex Roof od firmy TART
Dlhoročný špecialista na vývoj a výrobu viacvrstvových fólií s reflexnými vrstvami uviedol na trh celý systém termoreflexných fólií SUNFLEX, ktoré sú určené do striech. Tu plnia nielen funkciu bariéry proti tepelnému sálaniu, ale slúžia tiež ako potrebné funkčné strešné fólie. Systém zahŕňa parotesnú fóliu Sunflex Roof-In, a kontaktnú difúznu fóliu Suflex Contact.
Tieto fólie Roof-In a Contact sú na obidvoch povrchoch vybavené reflexnou vrstvou, a je vhodné ich aplikovať so vzduchovou medzerou na strane reflexnej vrstvy. Výrobca TART deklaruje pri týchto 3,5 mm hrubých fólií tepelný odpor porovnateľný s 5 cm minerálnej vlny (pri aplikácii so vzduchovou medzerou 3 cm), teda asi 1,1 m 2K/W.Zahraničné merania in situ udávajú u týchto fólií súčiniteľ tepelnej vodivosti až na úrovni 0,006 W /(mK).
