Mis tegelikult määrab ventileeritava fassaadi toimivuse?

Niiskusohutuse seisukohalt peetakse ventileeritavat fassaadi sageli turvaliseks ja pikaealiseks lahenduseks. Vähem räägitakse aga konvektsioonist soojustuskihis, mis võib tegelikku energiatõhusust märgatavalt vähendada. Selle mõju kasvab koos hoone kõrguse, tuulekoormuse ja fassaadidetailide keerukusega. Seetõttu on ventileeritavates fassaadisüsteemides eriti oluline valida sobiv soojustustoode.

Selle sarja esimeses artiklis käsitlesime tuulutusvahet kui niiskusohutuse ja vastupidavuse alust. Kriitiline küsimus ei ole enam vahe suurus, vaid see, kuidas kogu fassaadikonstruktsioon toimib tuulerõhu, temperatuurierinevuste ja pideva õhu liikumise tingimustes. Toimivus sõltub lõpuks sellest, kuidas õhuvool, soojustus ja külmasillad terviklikus süsteemis koos mõjuvad.

„Ventileeritavates fassaadides ei määra toimivust harilikult üksainus näitaja. Pikaajalise tulemuse määrab lõpuks õhuvoolu, soojustuse ja konstruktsioonidetailide koosmõju,” ütleb OC Paroci tootejuht Susanna Tykka-Vedder.

Kuidas mõjutab konvektsioon ventileeritava fassaadi toimivust?

Õhu liikumine ventileeritavas fassaadis on taotluslik. Tuulutusvahe on mõeldud kontrollitud õhuvoolu jaoks, mis toetab seinakonstruktsiooni kuivamist. Konvektsioon tähendab soojusülekannet õhu liikumise kaudu. Ventileeritavas fassaadisüsteemis liigub õhk mitte ainult tuulutusvahes, vaid võib rõhu- ja temperatuurierinevuste tõttu liikuda ka soojustuskihti või läbi selle, kui soojustuse õhuläbilaskvus on liiga suur või kui soojustuskihis on tühimikke.

VTT poolt Parocile tehtud uuringud* näitavad, et tuulest põhjustatud dünaamilised rõhuerinevused võivad tekitada sundkonvektsiooni poorses soojustuses. See suurendab soojuskadu ja vähendab märkimisväärselt seinakonstruktsiooni tegelikku soojustakistust võrreldes arvutusliku U-väärtusega. (* VTT-R-01215-20 „Ventilated façade concept for Paroc - Principle design guidelines”)

Mida ütlevad uuringud õhuläbilaskvuse piirväärtuste kohta?

• Numbriliste simulatsioonide abil analüüsiti ventileeritavate fassaadide soojus- ja niiskustehnilist toimivust. Peamised järeldused on selged:
• Kui õhu liikumine tuulutusvahes on vaba ja tuuleolud tekitavad rõhuerinevusi, peab soojustuse õhuläbilaskvus olema väga väike, et hoida konvektiivne soojuskadu kontrolli all.
• VTT määras juhisväärtuse, mille järgi ei tohiks soojustuse õhuläbilaskvus ilma eraldi tuuletõkketa kasutamisel ületada taset 50 × 10⁻⁶ m³/m·s·Pa.

Lisaks näitavad tulemused, et kohalikud kõrgrõhuolud – näiteks tuulutusavade ja tuletõkete läheduses – suurendavad oluliselt sundkonvektsiooni riski. Sellistes piirkondades võib olla vajalik eraldi tuuletõkkekiht.

Kui soojustus puutub kokku rõhu- või temperatuurierinevustega, võib õhu liikumine soojustuskihis suurendada soojusülekannet. See nähtus – olgu tegemist loomuliku või sundkonvektsiooniga – võib tegelikes kasutustingimustes vähendada seina efektiivset soojustakistust.

Miks vähendab konvektsioon energiatõhusust?

Arvutuslik U-väärtus eeldab, et soojus kandub konstruktsioonis edasi peamiselt juhtivuse teel. Tegelikus ventileeritavas fassaadis ei pea see eeldus alati paika. Kui õhul lubatakse liiga poorses soojustuses ringelda, siis

• suureneb soojusülekanne läbi konstruktsiooni,
• väheneb soojustuse efektiivne soojustakistus,
• suureneb hoone energiatarbimine, isegi kui arvutuslikud projekteerimisväärtused on paberil täidetud.

VTT uuring rõhutab, et konvektsiooni mõju ei ole lühiajaline, vaid mõjutab hoone energiabilanssi aastases lõikes, eriti külmas ja tuulises kliimas.

Loomulik konvektsioon tekib siis, kui suured temperatuurierinevused sise- ja välisõhu vahel põhjustavad õhu liikumist soojustuskihis. Selline õhuvool väga poorses soojustuses võib suurendada soojusülekannet ja vähendada seina efektiivset soojustakistust, eriti külmades talvetingimustes.

Sundkonvektsioon tuleneb tuulest põhjustatud rõhuerinevustest, eriti tuulutusavade ja tuletõkete läheduses. Õhuvool võib tungida soojustuskihtidesse kohtades, kus õhutakistus on ebapiisav. Stabiilne toimivus eeldab väikest õhuläbilaskvust ja vajaduse korral täiendavat tuulekaitset.

Kuidas valida ventileeritavatele fassaadidele õige soojustus

• Arvesta hoone kõrgust ja avatust tuulele;
• Kontrolli Paroci „Designer guide’i” juhendist, milline soojustuse õhuläbilaskvus on vajalik;
• Hinda tuuletõkkekihi vajadust avade läheduses;
• Arvesta U-väärtuse arvutustes konsoolide parandusteguriga;
• Kasuta võimaluse korral simulatsioonidel põhinevaid projekteerimisjuhiseid.

Paroci lahendused konvektsiooni kontrollimiseks

Paroci ventileeritavate fassaadide lahendused on välja töötatud kooskõlas VTT uuringutulemustega. Projekteerimiskäsitlus arvestab mitte ainult lambda-väärtusi, vaid ka seda, kuidas soojustus toimib dünaamilise fassaadisüsteemi osana.

Väikese õhuläbilaskvusega kivivillasoojustus

Paroci kivivillasoojustus tagab oma olemuselt suure õhuvoolutakistuse, piirates õhu liikumist soojustuskihis ja vähendades konvektiivset soojusülekannet.

PAROC Cortex ja Tento tuulekindlad soojustusplaadid

PAROC Cortex tuulekindlad soojustusplaadid moodustavad soojustuse välispinnale tõhusa ja pideva õhutiheda kihi. Soojustusplaadi pinnal on ilmastikukindel tuuletõkkekile, mis on veeauru suhtes hästi läbilaskev. Tuuletõkkekiht võimaldab kõik vuugid ja plaadiliited teipida üheks tihedaks kihiks. PAROC Cortex toodete kattekihil on väga väike õhuläbilaskvus: ≤10 x 10^-6 m³/m²·s·Pa.

PAROC Tento tuulekindlad soojustusplaadid pakuvad kogu toote struktuuris ühtlaselt väikest õhuläbilaskvust, mistõttu sobivad need eri tüüpi hoonetele. Nende õhuläbilaskvus on vaid ≤30 x 10^-6 m³/m·s·Pa.

Paroci ventileeritavate fassaadide projekteerimisjuhend põhineb VTT ulatuslikel uuringutel, mis käsitlevad konvektsiooni tegelikes kasutustingimustes – mitte ainult idealiseeritud arvutustingimustes.

Paroci projekteerimisjuhend pakub VTT simulatsioonidel põhinevaid juhiseid ja  projekteerimistabeleid eri hoonekõrguste ning kliimavööndite jaoks. See toetab projekteerijaid lahenduste väljatöötamisel, kus niiskusohutus ja energiatõhusus teineteist tugevdavad.

VTT uuringud ja Paroci lahendused näitavad, et ventileeritavate fassaadide soojuslik toimivus tuleneb õhuvoolu, soojustuse õhuläbilaskvuse, tuulekindluse ja konstruktsioonidetailide koosmõjust.

Kui soojusisolatsiooni hinnatakse dünaamilise süsteemi osana – mitte pelgalt materjalina –, saab fassaade projekteerida nii, et nende toimivus oleks prognoositav, energiatõhusus säiliks kogu elukaare jooksul ja need peaksid vastu muutuvatele kliimatingimustele. Just siin määratletakse ventileeritava fassaadi tegelik toimivus.

Järgmises artiklis vaatleme, kuidas konsoolide projekteerimine mõjutab ventileeritavaid fassaadisüsteeme, soojustuse paksust ning lõpuks kogu soojuslikku toimivust ja pikaajalist energiatõhusust.

Et tutvuda tuulutusvahe rolli ja põhinõuetega ventileeritavates fassaadides, loe eelmist artiklit siit.