Отразителна изолация

Системите за отразителна изолация включват слой от алуминиево фолио и се използват за блокиране на отразената топлина. Тяхната ефективност зависи от свойствата на отделните слоеве на системата, като в зависимост от приложенията се предлагат и различни конфигурации.

Отразителната изолация е подходяща за термоизолиране на стени, тавани и дървени конструкции, както и на тухлени конструкции с ниски топлинни съпротивления, подподови пространства, въздуховоди, климатични камери и др. Тя работи като конвенционална топлоизолационна система, която използва в допълнение бариерните свойства на отразителна повърхност като алуминиевото фолио.

Отразителната изолация се отличава с висока R-стойност (топлинно съпротивление) и е често прилагано решение за намаляване на загубите на енергия както в съществуващи сгради, така и в нови топлонепропускливи конструкции.

Типично тя се предлага на рула или пластове с големи размери и позволява лесен и бърз монтаж. Отразителната изолация е и често прилагано решение за топлоизолиране на въздуховоди, транспортиращи охладен въздух.

Принцип на работа
Отразителната изолация е все по-масово използвана алтернатива на конвенционалните топлоизолационни материали като стъклена и каменна вата, с които типично се работи по-трудно. Препоръчително е отразителните изолационни материали да се монтират така, че поне едната от повърхностите, ограждащи въздушните кухини в сградата, да е с отразително покритие (фолио) и нисък коефициент на топлоизлъчване.

Необходимо е отразителната повърхност да е поставена перпендикулярно спрямо въздушния поток. Така драстично ще се намали топлинното излъчване през зоната, оградена с отразителен слой. Най-често използваната конфигурация е система с два паралелни отразителни слоя, които допълнително намаляват топлинната радиация.

Топлоизлъчване
Топлинното съпротивление на отразителната изолация в повечето случаи може да бъде сравнително точно изчислено. Отразителната способност на даден материал се определя от частта от преминаващата топлинна радиация, неабсорбирана от повърхността.

Топлинното излъчване, друга важна характеристика на изолацията, е съотношението от топлинното лъчение, напускащо материала през повърхността при дадена околна температура спрямо лъчението, напускащо абсолютно черно тяло при такава температура, което се приема за максимално.

Обектите с черен цвят са с отразителна способност, близка до нулата, и се използват за база при определянето на топлинното излъчване на изолационни материали. Различните повърхности се определят чрез коефициентите им на “нормално” и “полусферично” излъчване (при ъгъл от 180о), които се отнасят до посоката, с която топлинното лъчение напуска повърхността.

Абсолютното полусферично излъчване на дадена повърхност по-често се използва за измерване на топлинния поток през дадена повърхност. Както коефициентът на отразителна способност, така и този на топлинно излъчване са със стойности между нула и единица. Когато един обект е с непрозрачна повърхност, сумата от стойностите на двата коефициента е равна на 1.

Коефициентите на топлоизлъчване на паралелни повърхности, ограждащи въздушни кухини (пространства), се използват за изчисляването на т. нар. ефективна излъчвателна способност на въздушното пространство. Колкото по-малко е ефективното топлоизлъчване, толкова по-добри са отразителните и изолационните свойства на системата.

Широко използваните строителни материали и бои (черни, бели и цветни) типично имат коефициент на топлоизлъчване между 0.85 и 0.95. За осигуряване на по-висока енергийна ефективност на съвременните сгради се разработват и специални финишни покрития с коефициенти на излъчване между 0.2 и 0.5.

Отразителни материали и спецификации
Отразителните изолационни системи включват слой алуминиево фолио или друг отразителен слой, залепен върху картон, друго изолационно фолио или филм, както и върху полиетиленови изолации, полимерни пени или други порести материали.

Проектират се специални системи, които да осигурят равномерни въздушни кухини, оградени от две отразителни повърхности. Благодарение на своята плътност, системите за отразителна изолация имат висок коефициент на топлинно съпротивление, изчисляван като сума от R-стойностите на отделните компоненти (слоеве) на системата.

Изолационните продукти, съставени от един слой с дебелина само няколко милиметра, типично имат ниско топлинно съпротивление, докато комплексните многопластови системи, включващи дебели подложки от полиетиленови балончета, полиетиленова пяна или друга пореста изолация, имат R-стойности между 1 и 3 в зависимост от дебелината.

Топлинното съпротивление на материалите се сумира и добавя към R-стойността на въздушната кухина и така се получава стойността на топлинно съпротивление на цялата система за отразителна изолация.
В световен мащаб съществуват различни стандарти и регулации, които задават изисквания към характеристиките на различните типове изолационни материали и системи.

Към отразителната изолация за сградни приложения се отнася международния стандарт ASTM International C 1224. В допълнение, в международната регулация ICC-ES AC-02 са зададени критерии за допустимост на отразителни фолиа в топлоизолационни системи. В тези документи се съдържат подробни критерии за избор на система и необходимите характеристики, за да бъдат покрити законовите изисквания по отношение на енергийната ефективност.

Паропропускливост и топлинно съпротивление
R-стойността на голяма плоска въздушна кухина, като тези, образувани от системите за отразителна изолация с поне един отразителен слой, зависи от разстоянието между двете ограждащи повърхности и обема на кухината. В топлинното съпротивление на системата не се включва това на крепежните елементи, използвани за монтаж на системата.

Отразителните изолационни материали служат и като бариери за влага, за да забавят разпространението й в сградата. Някои системи включват паропропускливи слоеве, за да позволят на помещенията да “дишат”. Тогава останалите слоеве от системата са перфорирани, за да се осигури паропропускливостта на цялата система.

Тя зависи от размера и броя на отворите в отделните слоеве. Като цяло паропропускливостта на неперфорирана система за отразителна изолация е много по-ниска, тъй като алуминиевото фолио не позволява преминаване на водни пари през него. Перфорираните системи са със стойности на паропропускливост между 5 и 7.

Отразителните системи могат да са особено ефективни, когато се използват с конвенционална насипна изолация (например вата). R-стойността на системата за отразителна изолация се доближава до тази на въздуха, когато топлинните разлики в слоя са малки.

Отразителен слой в комбинация с други изолационни материали може да осигури много ниска температурна разлика между отделните елементи на сградната конструкция. Температурната разлика при затворена въздушна кухина, част от изолиран сегмент от сградата, се определя като се раздели общата температура на сградния елемент на топлинното съпротивление на отделните слоеве на системата.

Например, когато цялостната температурна разлика е 27.8 °C и има два слоя изолация с R-стойности 5 и 10, диференциалната температура на слоя със съпротивление 10 ще бъде 18.5 °C, а на другия слой - 9.8 °C. Тази концепция се използва, за да се изчисли R-стойността на затворена въздушна кухина, която е част от по-комплексна система, например за отразителна изолация.

Отразителните системи с две или повече въздушни кухини са с топлинно съпротивление, което се получава като сума от съпротивленията на индивидуалните слоеве и кухини (всяка от които типично е с ниска диференциална температура). Тези системи могат да бъдат използвани в обществени и търговски сгради, за да се осигурят топлинни характеристики, покриващи спецификациите в съответните регулации.

Ако повърхност с нисък коефициент на топлоизлъчване е насочена към интериора на дадено помещение, обикновено се осигурява въздушна кухина отдолу, чието топлинно съпротивление се увеличава допълнително от ниското топлоизлъчване на отразителния слой.

Когато се използва отразителна изолация, средната лъчиста температура на въздушните пространства между повърхностите с нисък коефициент на топлоизлъчване е по-ниска през лятото и по-висока през зимата, тъй като излъчването от или към стените или тавана значително е намалено благодарение на интегрирането на отразителен слой.

Отразителна топлоизолация на въздуховоди
Системи за отразителна изолация често се използват за топлоизолиране на въздуховоди и климатични камери с цел осигуряване на висока енергийна ефективност на ОВК системите и ниски загуби на топлина. По-свободно монтираната около въздуховода отразителна изолация може да осигури естествена въздушна кухина между тръбата и изолационния слой.

Отразителните фолиа, използвани за такива приложения, типично имат ниски стойности на коефициента на топлоизлъчване и на двете повърхности на фолиото. R-стойността на такива системи зависи от топлоизлъчването на лицевите повърхности на фолиата, ширината на въздушната кухина и топлосъпротивлението на другите слоеве на изолационната система.

Технологиите в отразителните системи за въздуховоди се развиват и усъвършенстват заедно с все по-високите изисквания към енергийната ефективност на тези елементи от сградната конструкция. Въздушните кухини с отразителни ограждащи повърхности, използвани при топлоизолиране на въздуховоди, са с дебелина между 13 и 38 мм.

Кухините могат да са или надлъжни (по дължината на въздуховода) или напречни (около въздуховода). Когато въздуховодите са с квадратен напречен разрез, типично се монтират слоеве с въздушни кухини върху четирите плоски повърхности на въздуховода на отстояние, зададено от производителя на изолационната система.

Изчисленията на топлинните характеристики на системите за топлоизолация на въздуховоди типично се базират на дължината на тръбната система, а не на площта й. R-стойностите на отделните слоеве и на отразителното фолио в системата обаче се изчисляват спрямо площта.

Важно е системите за отразителна изолация на въздуховоди да са с ниска паропропускливост, когато въздуховодите се използват за транспортиране на охладен въздух, тъй като това би довело до появата на конденз. Външната лицева повърхност на системата трябва да е с близка до нулата паропропускливост и да бъде херметична (неперфорирана), за да се избегнат течове на конденз.

Алуминиевите фолиа или отразителни филми с полимерни подложки типично осигуряват минимална паропропускливост на системата. Съществуват и отразителни системи, включващи слоеве от специални материали, които гарантират нулева паропропускливост.

Кондензацията на външната повърхност на изолацията на въздуховода се предотвратява чрез осигуряване на достатъчно топлинно съпротивление на системата и поддържането на температурата на повърхността й над точката на конденз. Температурата на оросяване зависи от температурата и относителната влажност на въздуха. Температурата на оросяване доближава температурата на въздуха, когато относителната му влажност се доближава до 100%.

Препоръчително е температурата на въздуха да се поддържа на поне няколко градуса разлика с точката на оросяване, тъй като при относителна влажност на въздуха над 90% е лесно границата да бъде премината. Това означава, че при такава относителна влажност на въздуха около въздуховоди, транспортиращи охладен въздух, е твърде вероятно да се появи конденз без необходимата изолация.

Едно от решенията за предотвратяване на оросяване е осигуряването на добра вентилация. Движението на въздуха в близост до повърхността на отразителната система за топлоизолация на въздуховода ще спомогне за поддържане на повърхностната температура на изолацията над точката на оросяване.

Както при конвенционалните системи за топлоизолация на въздуховоди, така и при отразителните е необходимо да се осигури елиминиране на всички възможно въздушни течове и термомостове, които типично водят до значителни загуби на енергия в системата. Преди монтаж на изолацията е необходимо да се извърши прецизна инспекция на въздуховодите, за да се осигури оптимална въздухонепропускливост.