Lämmöneristeiden lämmönjohtavuuden λ riippuvuus lämpötilasta
Tiivistelmä
Kodin kesäistä ylikuumenemista ei voi selittää pelkällä mineraalivillan lämmönjohtavuudella eikä muuntaa lambda-arvoa suoraan huonelämpötilaksi. Lambda kuvaa lämmön johtumista materiaalissa. Sisälämpötilaan vaikuttavat myös ikkunat, aurinkosuojaus, ilmanvaihto, rakenteiden lämmönvarauskyky, ilmatiiviys ja katon koko rakenne. Eristys rajoittaa lämmön siirtymistä sekä talvella että kesällä, mutta se ei jäähdytä taloa aktiivisesti. Tässä artikkelissa tarkastellaan mineraalivillan, selluloosaeristeen, EPS:n, XPS:n, PIR:n ja ruiskutettavien vaahtojen ominaisuuksia. Tarkoitus on erottaa materiaalin lämmönjohtavuus yksittäisen kerroksen lämmönvastuksesta ja koko rakennuksen lämpöoloista. Pohjana on 20. elokuuta 2023 julkaistu puolalainen teksti; tekninen selitys tarkistettiin 3. marraskuuta 2026. Alkuperäiset kaaviot säilyvät, mutta niiden arviot eivät ole kaikkia tuotteita koskevia varmennettuja suunnitteluarvoja.
Mitä lämmönjohtavuus λ tarkoittaa?
λ ilmoitetaan yksikössä W/(m·K). Samalla paksuudella ja vertailukelpoisissa olosuhteissa pienempi arvo merkitsee vähäisempää johtumalla tapahtuvaa lämpövirtaa. Se ei ole minkä tahansa seinän läpi kulkeva lämpömäärä eikä asteluku, jolla ullakkohuone viilenee.
Tasalaatuiselle kerrokselle pätee R = d/λ: d on paksuus metreinä ja R lämmönvastus yksikössä m²·K/W. Koko rakenteen lämmönläpäisykerroin U, W/(m²·K), ottaa huomioon kerrokset ja pintavastukset. Todellisessa katossa on huomioitava myös kylmäsillat. Yksinkertaistetussa, ajasta riippumattomassa tilanteessa lämpövirran tiheys on q = U·ΔT. Tämä laskelma ei yksin ratkaise huonelämpötilan vuorokautista vaihtelua.
Ilmoitettu arvo ja suunnitteluarvo ovat eri asioita
Ilmoitettu λD mahdollistaa vertailun määritellyissä vertailuolosuhteissa. Suunnittelussa käytettävän arvon tulee vastata käyttötapaa, kosteutta ja lämpötilaa. Ero ei osoita, että valmistaja salaisi todelliset ominaisuudet. Pyydä valitun tuotteen suoritustasoilmoitus ja suunnittelutiedot; pelkkä materiaaliryhmän nimi ei riitä.
PYYDÄ TARJOUS ERISTELEVYISTÄ!
Miten lämmönjohtavuus riippuu lämpötilasta?
Lämpötila, kosteus, tiheys ja joidenkin vaahtojen vanheneminen voivat muuttaa λ-arvoa. Olennaista on näytteen lämpötila, ei vain ulkolämpömittarin lukema. Kuuma kattopelti ei tarkoita, että eristeen koko paksuus olisi samassa 60 °C:n lämpötilassa: rakenteen eri puolilla on lämpötilaero.
ISO 10456 erottaa suunnitteluolosuhteet muuntokertoimien soveltamisalueesta. Sen lämpötilamuunnoskertoimet koskevat keskilämpötiloja 0–30 °C. Ympäristön suunnittelulämpötilojen alue −30…+60 °C ei oikeuta jatkamaan λ-käyrää mielivaltaisesti.
Alla oleva alkuperäinen kaavio ei korvaa tuotekohtaista mittausta. Ilman näytteiden, menetelmän ja epävarmuuden tietoja kaavion kaikkia 10–50 °C:n välisiä eroja ei voida siirtää rakennuksen suunnitteluun.
Alkuperäinen kuva sisältää puolankieliset merkinnät. Luvut ja käyrät on säilytetty muuttamattomina. Kuva ei ole varmennettu tekninen tuotelehti eikä peruste käyrien ekstrapoloinnille.
Mineraalivilla, puukuitu ja selluloosa
Kivi- ja lasivilla ovat mineraalieristeitä. Puukuitu- ja selluloosaeristeet kuuluvat muihin materiaaliryhmiin. Pelkkä kuiturakenne ei oikeuta kuvaamaan niitä samalla käyrällä. Riittävä paksuus, yhtenäinen asennus ja toimiva rakenne mahdollistavat myös mineraalivillan käytön kesäisten lämpökuormien rajoittamiseen.
Ei ole perusteltua väittää, että villa toimisi vain Skandinaviassa ja lakkaisi eristämästä lämpimämpinä kesinä. Ylikuumenemisen arvioinnissa huomioidaan ikkunoista tuleva auringon lämpö, yöaikainen tuuletus ja sisäiset lämpökuormat. Rakenteen suurempi lämpökapasiteetti ei myöskään tarkoita samaa kuin pienempi lambda-arvo.
Laskuesimerkki: jos tietyn kerroksen λ suurenisi 30 %, samanpaksuisen kerroksen R pienenisi arvoon 1/1,30 alkuperäisestä eli noin 23 %. Eristeen teho ei siis automaattisesti heikkene kolmanneksella. Tällaisen 15 cm:n kerroksen lämmönvastus vastaisi noin 11,5 cm:n kerrosta alkuperäisellä λ-arvolla, ei 10 cm:ä. Esimerkki on matemaattinen, ei kaikkia villatuotteita koskeva mittaustulos.
Alkuperäinen kuva sisältää puolankieliset merkinnät. Luvut ja käyrät on säilytetty muuttamattomina. Kuva ei ole varmennettu tekninen tuotelehti eikä peruste käyrien ekstrapoloinnille.
EPS ja XPS lämpötilan muuttuessa
EPS eli paisutettu polystyreeni ja XPS eli suulakepuristettu polystyreeni eroavat rakenteeltaan ja ominaisuuksiltaan. Myös saman ryhmän sisällä tuotteen tiheys, lisäaineet, kosteus ja ikä vaikuttavat. Grafiittia sisältävää EPS:ää ei voi pitää yleisenä poikkeuksena, jonka lambda-arvo ei koskaan muutu lämpötilan mukana.
Alkuperäinen kaavio ei osoita kaikkien EPS- ja XPS-tuotteiden yhtenäistä 30 prosentin suorituskyvyn heikkenemistä. Lämmönvastuksen lisäksi tarkistetaan soveltuvuus kyseiseen kattoon, puristuskuormat, veden vaikutus ja sallitut lämpötilat. Tuotteen käyttölämpötilaraja ja lämmönjohtavuuden lämpötilariippuvuus ovat eri tietoja.
Alkuperäinen kuva sisältää puolankieliset merkinnät. Luvut ja käyrät on säilytetty muuttamattomina. Kuva ei ole varmennettu tekninen tuotelehti eikä peruste käyrien ekstrapoloinnille.
PIR ja fenolivaahdot: pieni λ ilman yleispätevää lupausta
Jäykillä PIR-levyillä ja fenolivaahtoeristeillä voidaan saavuttaa suuri lämmönvastus pienellä paksuudella. Koko ryhmälle ei silti voida luvata muuttumatonta tai aina parasta lambda-arvoa välillä −30…+60 °C. Vuonna 2021 julkaistu PIR-tutkimus osoittaa, että lämpötilariippuvuus voi olla epälineaarinen ja riippua tuotteesta sekä sen tilasta. Yksittäisten koenäytteiden lukuarvoja ei voi soveltaa kaikkiin myytäviin levyihin.
Kattokannattajien yläpuolinen yhtenäinen eristys voi vähentää niiden aiheuttamia kylmäsiltoja. Se ei automaattisesti poista kaikkia kylmäsiltoja, ilmavuotoja tai liitosvirheitä: myös kiinnikkeet, reunat ja liittymät vaikuttavat. Levy ei ilman suunnittelun varmistusta korvaa aluslaudoitusta, aluskatetta tai höyrynhallintakerrosta.
Thermano- tai termPIR-tuote valitaan tarkan mallin ja rakenteen perusteella. Tuotemerkki ei yksin takaa viileää sisätilaa, eikä jokainen PIR-ratkaisu ole villaratkaisua halvempi. Vertaa kokonaisia rakenteita samoin vaatimuksin.
Alkuperäinen kuva sisältää puolankieliset merkinnät. Luvut ja käyrät on säilytetty muuttamattomina. Kuva ei ole varmennettu tekninen tuotelehti eikä peruste käyrien ekstrapoloinnille.
Onko ruiskutettava PUR-vaahto sama asia kuin PIR-levy?
Ei. Materiaalin kemia, solurakenne, valmistus ja asennustapa on erotettava toisistaan. Ruiskutettavaa polyuretaanivaahtoa on sekä avo- että umpisoluista. Kaikkea ruiskutettavaa PUR-vaahtoa ei siksi pidä kutsua avosoluiseksi tai sille antaa yhtä yhteistä tiheyttä tai lambda-arvoa.
PIR-levyt ovat yleensä jäykkiä umpisoluisia tuotteita, joilla voi olla erilaiset pintakerrokset. Ilmoitetut ominaisuudet ovat tuotekohtaisia. Ruiskutuksessa on noudatettava alustan, ympäristön, sekoituksen ja kerrospaksuuden vaatimuksia; levyissä on varmistettava saumat ja kiinnitys. Molemmat ratkaisut edellyttävät kosteuden ja paloturvallisuuden tarkastelua.
Huomioi desimaalit: 0,035 ja 0,35 W/(m·K) eroavat kymmenkertaisesti. Vanha teksti sisälsi vastaavia virheitä, joten sen arvoja ei tule käyttää tarjolla olevan tuotteen teknisinä tietoina. Soluissa olevan kaasun laatu ei yksin määrää koko tuotteen λ-arvoa, eikä kaikissa vaahdoissa ole samaa kaasua.
Alkuperäinen kuva sisältää puolankieliset merkinnät. Luvut ja käyrät on säilytetty muuttamattomina. Kuva ei ole varmennettu tekninen tuotelehti eikä peruste käyrien ekstrapoloinnille.
Miten eristystä ja kesäajan lämpöoloja arvioidaan?
Lähtökohtia ovat oikea suunnittelun λ-arvo, eristeen paksuus ja jatkuvuus, koko rakenteen U-arvo, ilmatiiviys sekä kosteuden hallinta. Kesäajan lämpöoloihin vaikuttavat myös ikkunoiden aurinkosuojaus, sisäisten lämpökuormien rajoittaminen ja tarkoituksenmukainen ilmanvaihto. Vaativassa ullakkokohteessa dynaaminen laskenta voi olla hyödyllinen, koska se huomioi lämmön varastoitumisen ja lämpötilojen ajallisen vaihtelun.
Alla oleva historiallinen yhteenvetokaavio ei aseta kaikkia nykyisiä tuotteita paremmuusjärjestykseen. Käyrien jatkaminen 60 °C:seen ilman riittäviä tietoja ei todista yhden eristeen yleistä paremmuutta. Valintaan vaikuttavat myös akustiikka, palotekninen ratkaisu, kosteus, kuormitus ja budjetti.
SteelProfil tarjoaa PIR-levyjä ja mineraalivillaeristeitä. Ilmoita tarjouspyynnössä rakenne, pinta-ala ja tarvittava paksuus; tarkista tekniset arvot valitusta tuotteesta. Artikkelin vertailu ei muuta tuotetietoja eikä korvaa katon suunnittelua.
PIR-eristelevyt · Mineraalivilla
Alkuperäinen kuva sisältää puolankieliset merkinnät. Luvut ja käyrät on säilytetty muuttamattomina. Kuva ei ole varmennettu tekninen tuotelehti eikä peruste käyrien ekstrapoloinnille.
Alkuperäinen puolalainen artikkeli viittasi seuraavaan luentoon, josta kuvat on otettu. Video on puolankielinen. Linkin säilyttäminen ei vahvista kaikkia luennon väitteitä. Suunnittelussa tulee noudattaa edellä kuvattuja rajoituksia ja tarkkojen tuotteiden dokumentaatiota.
