Συντελεστής  λ, R, U,  C & ε … όσο δύσκολο και αν φαίνεται να τους καταλάβουμε, στην πραγματικότητα οι συντελεστές αυτοί μας δίνουν χρήσιμες πληροφορίες για τη  θερμική συμπεριφορά των δομικών υλικών, η οποία αποτελεί καθοριστικό παράγοντα για την ενεργειακή απόδοση ενός κτιρίου.

Ας του δούμε αναλυτικά και ας τους κατανοήσουμε με απλά παραδείγματα.

Οι βασικές ιδιότητες που πρέπει να γνωρίζουμε είναι οι εξής:

Συντελεστής Θερμικής Αγωγιμότητας (λ)

Ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας λ εκφράζει την ποσότητα της θερμότητας (Watt) που διέρχεται μέσα από 1 m² επιφάνειας υλικού πάχους 1 m, όταν μεταξύ των δύο πλευρών υπάρχει διαφορά θερμοκρασίας 1 Kelvin.
Η μονάδα μέτρησης είναι W/mK.
Η τιμή του λ εξαρτάται από:

• τη φύση και τη δομή του υλικού,
• την υγρασία,
• τη θερμοκρασία και την πίεση.

Στην πράξη: Υλικά με υψηλό λ (π.χ. μέταλλα) είναι καλοί αγωγοί θερμότητας, ενώ υλικά με χαμηλό λ θεωρούνται θερμομονωτικά. Όσο μικρότερη είναι η τιμή του λ, τόσο καλύτερη είναι η θερμομονωτική ικανότητα του υλικού.

Παράδειγμα: Ένα μεταλλικό κουτάλι ζεσταίνεται αμέσως μόλις βυθιστεί σε ζεστό νερό,  γιατί έχει υψηλό λ. Αντίθετα, ένα ξύλινο κουτάλι παραμένει δροσερό, γιατί έχει χαμηλό λ.

Διαβάστε περισσότερα στο άρθρο μας: Συντελεστής λ και επιλογή μονωτικού υλικού, όπου εξηγούμε γιατί πρέπει να δίνουμε έμφαση όχι μόνο στο συντελεστή λ αλλά και στο πάχος του μονωτικού υλικού.

Συντελεστής Θερμικής Αντίστασης (R)

Η θερμική αντίσταση R μετρά τη δυσκολία με την οποία η θερμότητα διαπερνά ένα υλικό ή σύστημα υλικών.
Ορίζεται ως:
R = d / λ
όπου d είναι το πάχος (m) και λ ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας.
Μετριέται σε m²K/W.

Στην πράξη: Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή του R, τόσο καλύτερη θερμομονωτική συμπεριφορά προσφέρει το υλικό ή το δομικό σύστημα.

Παράδειγμα:  Αν έχουμε δύο τοίχους από το ίδιο υλικό, αλλά ο ένας είναι διπλάσιος σε πάχος, τότε έχει και διπλάσια θερμική αντίσταση.

Συντελεστής Θερμοπερατότητας (U)

Ο συντελεστής θερμοπερατότητας δείχνει την ποσότητα θερμότητας που διέρχεται μέσα από 1 m² δομικού στοιχείου σε μία ώρα, όταν υπάρχει διαφορά θερμοκρασίας 1 Kelvin ανάμεσα στις δύο πλευρές του.

Μετριέται σε W/m²K και υπολογίζεται από τον τύπο:
U = 1/R
όπου R είναι η θερμική αντίσταση του στοιχείου.

Στην πράξη: Όσο μικρότερος είναι ο U, τόσο πιο αποδοτική είναι η θερμομόνωση ενός δομικού στοιχείου. Η τιμή του επηρεάζεται από το πάχος του στοιχείου και τον συντελεστή λ των υλικών που το αποτελούν.

Παράδειγμα: Ένας τοίχος με εξωτερική θερμομόνωση έχει πολύ μικρότερο U σε σχέση με έναν απλό τοίχο χωρίς μόνωση. Αυτό σημαίνει ότι χάνεται λιγότερη θερμότητα τον χειμώνα και κρατάει καλύτερα δροσιά το καλοκαίρι.

Θερμοχωρητικότητα (C)

Η θερμοχωρητικότητα εκφράζει την ποσότητα θερμότητας που μπορεί να αποθηκεύσει ένα δομικό στοιχείο όταν η θερμοκρασία του μεταβληθεί κατά 1°C.
Εξαρτάται από τη μάζα του στοιχείου και την ειδική θερμότητα του υλικού.

Στην πράξη: Υλικά με υψηλή θερμοχωρητικότητα θερμαίνονται και ψύχονται πιο αργά, συμβάλλοντας στη μείωση των θερμικών διακυμάνσεων στο εσωτερικό του κτιρίου. Έτσι, το καλοκαίρι περιορίζεται η υπερθέρμανση, ενώ το χειμώνα διατηρείται καλύτερα η θερμότητα.

Παράδειγμα:

• Ένας πέτρινος τοίχος το καλοκαίρι μπορεί να αργεί να ζεσταθεί μέσα στη μέρα, αλλά το βράδυ συνεχίζει να αποδίδει τη ζέστη που «αποθήκευσε».
• Αντίθετα, ένας τοίχος από ξύλο θερμαίνεται πιο γρήγορα το πρωί αλλά κρυώνει και πιο γρήγορα το βράδυ.

Άρα: μεγάλη θερμοχωρητικότητα = σταθερή θερμοκρασία, μικρότερες αυξομειώσεις.

Συντελεστής Εκπομπής Θερμικής Ακτινοβολίας (ε)

Ο συντελεστής εκπομπής δείχνει πόση θερμική ακτινοβολία εκπέμπει ένα υλικό σε σχέση με το ιδανικό «μέλαν σώμα». Οι τιμές του κυμαίνονται από 0 έως 1.

• Τιμές κοντά στο 1 σημαίνουν ότι το υλικό εκπέμπει πολλή θερμότητα,
• Τιμές κοντά στο 0 σημαίνουν ότι εκπέμπει ελάχιστη.

Παράδειγμα: Τα μαύρα ματ υλικά έχουν υψηλό συντελεστή εκπομπής, ενώ τα γυαλιστερά μεταλλικά έχουν χαμηλό.

Συμβουλή

Για την αξιολόγηση της θερμομονωτικής ικανότητας ενός υλικού ή συστήματος, ο πιο ενδεικτικός δείκτης είναι η θερμική αντίσταση (R). Ένας απλός υπολογισμός του R με τον τύπο d/λ επιτρέπει τη σύγκριση διαφορετικών υλικών και πάχους, ώστε να επιλέγεται η βέλτιστη λύση.

Έτσι, ένα καλά μονωμένο σπίτι με «έξυπνη» επιλογή υλικών δεν είναι μόνο ζεστό τον χειμώνα και δροσερό το καλοκαίρι – αλλά καταναλώνει και λιγότερη ενέργεια.