H αναγκαιότητα εξοικονόμησης ενέργειας έπαιξε καθοριστικό ρόλο στην εξέλιξη των θερμομονωτικών – θερμοδιακοπτόμενων συστημάτων, τα οποία κατασκευάζονται από μακριές μονωτικές μπάρες πολυαμιδίου – ίδιου μήκους με τα προφίλ – ποικίλων σχεδίων που παρεμβάλλονται στο ενδιάμεσο και χωρίζουν το κούφωμα σε εσωτερική και εξωτερική πλευρά.
Σήμερα, τα θερμομονωτικά συστήματα αλουμινίου αποτελούν μία από τις σημαντικότερες κατηγορίες προϊόντων που διακρίνονται για την υψηλή τεχνολογία και ποιότητα.
Το αλουμίνιο είναι το ιδανικό υλικό για την κατασκευή πορτοπαραθύρων, διότι διακρίνεται για την αντοχή του, την ελάχιστη φροντίδα συντήρησης και τις δυνατότητες που μπορεί να προσφέρει κατασκευαστικά. Το “αδύνατο σημείο” του υλικού είναι η απώλεια της θερμότητας και εδώ “παρεμβαίνει” το σύστημα θερμοδιακοπής, μονώνοντας την εξωτερική πλευρά του κουφώματος. Αυτή η διαδικασία έχει ως αποτέλεσμα την εξασφάλιση και διατήρηση της επιθυμητής θερ- μοκρασίας στον εσωτερικό χώρο, χωρίζοντας ουσιαστικά το κούφωμα σε δύο πλευρές, την εσωτερική και την εξωτερική. Στα θερμομονωτικά-θερμοδιακοπτόμενα κουφώματα ισχύουν οι ίδιες προδιαγραφές με εκείνα που δε διαθέτουν μόνωση, δηλαδή πρέπει να αντέχουν στις καθημερινές φυσικές καταπονήσεις, όπως η ανεμοπίεση, οι κρούσεις, οι πιέσεις κ.ά.
Θερμομόνωση και εξοικονόμηση ενέργειας
Η μετάδοση και μεταφορά της θερμότητας στον τομέα των κατασκευών αποτελεί ένα άκρως σηματνικό κεφάλαιο, το οποίο απασχολεί ιδιαίτερα τις εταιρείες που ειδικεύονται στην παραγωγή κουφωμάτων. Η φύση του εκάστοτε υλικού αλλλά και η δομή του επηρεάζουν σε μεγάλο βαθμό τη μεταφορά θερμότητας. Αυτό έχει ως συνέπεια να προτιμώνται ορισμένα υλικά έναντι κάποιων άλλων, που δε θεωρούνται κατάλληλα ως προς τη θερμική μετάδοση.
Μετά από πολυετείς τεχνολογικές μελέτες και έρευνες, ακόμη και μέχρι πρότινος μη ανταγωνιστικά υλικά, έχουν πλέον τη δυνατότητα να ανταποκριθούν επαρκώς στη θερμική αγωγή ή διακοπή. Η θερμοδιακοπή στα κουφώματα, η οποία επιτυγχάνεται με το διαχωρισμό που προφίλ σε δύο μέρη, μειώνει τη μεταφορά θερμότητας από το εσωτερικό περιβάλλον στο εξωτερικό και αντιστρόφως. Επομένως, το κόστος θέρμανσης ελαττώνεται και, το βασικότερο, εξοικονομούνται πολύ μεγαλύτερες ποσότητες ενέργειας, γεγονός που καταστέλλει την ατμοσφαιρική ρύπανση.
Μονωτικό υλικό: πολυαμίδιο
Τα κουφώματα που χρησιμοποιούν το σύστημα της θερμοδιακοπής, φέρουν ως βασικό μονωτικό υλικό τους το πολυαμίδιο, το οποίο τοποθετείται στη διατομή του προφίλ με τη μορφή λάμας (μπαρέτας). Πρόκειται για μια θερμοπλαστική ρητίνη, η οποία παρουσιάζει εξαιρετικές επιδόσεις στη θερμική μόνωση, τη χημική επεξεργασία και τη μηχανική αντοχή και παρά το υχηλό του κόστος, θεωρείται το πιο κατάλληλο από όλες τις ρητίνες για τέτοιου είδους χρήση. Το υλικό αυτό διαθέτει αρκετά χαμηλή αγωγιμότητα και επιπλέον συμβάλλει στην ευστάθεια της τελικής κατασκευής. Το πολυαμίδιο που χρησιμοποιείται στα θερμοδιακοπτόμενα κουφώματα, ενισχύεται και από ίνες γυαλιού σε ποσοστό 25%, οι οποίες θωρακίζουν τη μπαρέτα. Ο συντελεστής γραμ- μικής και θερμικής διαστολής, καθώς και η μηχανική αντοχή του ενισχυμένου με γυαλί πολυαμιδίου, προσομοιάζουν στους συντελεστές και την αντοχή του αλουμινίου. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα, το σημείο ένωσης του πολυαμιδίου με το αλουμίνιο να παρουσιάζει τις ελάχιστες διατμητικές ή καμπτικές τάσεις, ακόμα και όταν υπόκειται σε μεταβολές της θερμοκρασίας. Ως καλός αγωγός της θερμότητας, το αλουμίνιο έχει τη δυνατότητα να διαστέλλεται μετά από κάθε αλλαγή στη θερμοκρασία. Αυτό σημαίνει ότι το ιδανικότερο υλικό που είναι δυνατό να συνδυαστεί μαζί του είναι αυτό που θα μπορούσε να ανταποκριθεί κατάλληλα στις διαστολές. Το πολυαμίδιο διαθέτει αυτήν την ικανότητα, κι έτσι αποτελεί τον πλέον κατάλληλο “συνεργάτη” του αλουμινίου, προκειμένου να μην τεθεί σε κίνδυνο το συναρμολογημένο προφίλ.
Μάλιστα, το προφίλ διακρίνεται από απόλυτη ακρίβεια στις διαστάσεις του και εμφανίζει ανοχές της τάξεως του δεκάτου του χιλιοστού. Το πολύ υψηλή σημείο τήξης του πολυαμιδίου, που φτάνει τους 205οC, ευνοεί τη βαφή των θερμοδιακοπτομένων προφίλ, τα οποία υπόκεινται στην ίδια επεξεργασία με τα απλά προφίλ αλουμινίου. Αυτό αποτελεί ένα ακόμα συν για την κατασκευή κουφωμάτων, καθώς δεν απαιτείται καμία ιδιαίτερη διαδικασία.
Κατασκευή των θερμοδιακοπτόμενων κουφωμάτων
Για να κατασκευαστεί ένα προφίλ με θερμοδιακοπή, χρειάζεται να επιτευχθεί η καλύτερη δυνατή σύνδεση των δύο βασικών επιμέρους υλικών: αλουμινίου και πολυαμιδίου. Τα προφίλ αλουμινίου διαθέτουν ειδικά διαμορφωμένες υποδοχές στις οποίες εισχωρούν οι κεφαλές των μονωτικών μπαρών και “κλειδώνουν” μηχανικά, προκειμένου να εξασφαλιστεί η μέγιστη σταθερότητα. Η σωστή οδόντωση των υποδοχών αλουμινίου συμβάλλει στην αντοχή των προφίλ ενάντια στις καταπονήσεις παράλληλα σε αυτά. Όσο για την αντοχή κάθετα στα προφίλ, αυτή διασφαλίζεται αό τη διαδικασία διέλασης των μονωτικών μπαρών πολυαμιδίου. Τόσο η κατάλληλη οδοόντωση όσο και η ιδανική μέθοδος διέλασης, έχουν στόχο την εξάλειψη κάθε πιθανότητας αποσύνδεσης των δύο μερών.
Μετά την εισαγωγή των μονωτικών μπαρών, αυτό που προκύπτει είναι ένα συναρμολογημένο προφίλ, του οποίου τα μηχανικά χαρακτηριστικά δε διαφέρουν σημαντικά από εκείνα ενός τυπικού, ενιαίου προφίλ αλουμινίου. Μάλιστα, όταν η συναρμολογηση γίνεται με τον καλύτερο δυνατό τρόπο, η ροπή αδράνειας καταλήγει να είναι περίπου ίδια και στα δύο προφίλ. Αυτό, εκτός των παραπάνω, σημαίνει ότι το συναρμολογημένο πρόφιλ μπορεί να εφαρμοστεί κάθε επιφανειακή κατεργασία που βρίσκει εφαρμογή και στο απλό προφίλ αλουμινίου, όπως για παράδειγμα η βαφή.
Η θερμοδιακοπή και τα πλεονεκτήματά της
Ένα από τα πιο σημαντικά πλεονεκτήματα που προσφέρει η θερμοδιακοπή στα κουφώματα, είναι ασφαλώς η εξοικονόμηση ενέργειας. Αρκετά μεγάλο ποσοστό της εθνικής ενέργειας αφορά τη χρήση της εντός των κατοικιών. Ο κλιματισμός, που ανταποκρίνεται στο αίτημα για ζέστη τους χειμερινούς μήνες και δροσιά το καλοκαίρι, αποτελεί το πλέον χαρακτηριστικό παράδειγμα απώλειας ενέργειας, γεγονός που υπογραμμίζει τη σημασία της θερμοδιακοπής στα κουφώματα. Το σύστημα της θερμοδιακοπής εξασφαλίζει από τη μια αύξηση της μόνωσης και ταυτόχρονη μείωση της απαγωγής της θερμότητας, με αποτέλεσμα να ελαττώνεται η ενεργειακή κατανάλωση. Τα οφέλη από αυτό το γεγονός αντανακλώνται τόσο στον οικονομικό όσο και στον περιβαλλοντικό τομέα. Από τη μια, τα σπίτια και οι επιχειρήσεις δε ζημιώνονται σημαντικά και από την άλλη, το περιβάλλον δεν επιβαρύνεται ιδιαίτερα, καθώς μειώνεται η εκπομπή διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα.
Η μέθοδος της θερμοδιακοπής, μεταξύ των άλλων, καταφέρνει να μειώσει τη συμπύκνωση υδρατμών στην επιφάνεια του κουφώματος. Αν αυτό το αναλύσουμε με τη βοήθεια των μαθηματικών και της φυσικής, καταλήγουμε στο ακόλουθο συμπέρασμα: όταν η εξωτερική θερμοκρασία είναι 10oC και η εσωτερική θερμοκρασία ενός χώρου 20οC, ένα ψυχρό προφίλ με επιδόσεις Uf=6W/m2K, παρουσιάζει συμπύκνωση υδρατμών στην επιφάνεια του κουφώματος αλλά και στις κοντινές του, μη πορώδεις επιφάνειες. Για να σχηματιστούν υδρατμοί σε ένα προφίλ θερμικής κοπής με Uf-2,8W/m2K, η θερμοκρασία του εξωτερικού περιβάλλοντος χρειάζεται να πέσει στους -5οC. Αυτό πρακτικά σημαίνει ότι η δεύτερη περίπτωση, αυτή της ύπαρξης θερμοδιακοπτόμενου κουφώματος, ο τομέας της δόμησης ευνοείται εμφανώς.
Νέα γενιά
Η εξέλιξη στα θερμοδιακοπτόμενα κουφώματα είναι αναμφισβήτητη τα τελευταία χρόνια, γεγονός που έχει συμβάλλει στη βελτίωση των χαρακτηριστικών τους. Πιο συγκεκριμένα, από άποψη περατότητας, οι τιμές συνήθως κυμαίνονται από 4W/m2K εώς 2W/m2K, αλλά ορισμένες λάμες πολυαμιδίου με πλάτος της εγκάρσιας διατομής της κάσας πάνω από 40mm, εμφανίζουν περατότητα της τάξες των 1,5/1,6W/m2K.
Ένα βασικο στοιχείο από το οποίο εξαρτάται το τελικό αποτέλεσμα είναι – όπως προαναφέρθηκε, το πλάτος της εγκάρσιας διατομής της κάσας. Το πλάτος μπορεί να ξεκινά από 40-50mm και να φτάνει τα 70-80mm όταν πρόκειται για πιο αποδοτικά συστήματα. Το πλάτος της λάμας πολυαμιδίου, που κυμαίνεται από 14-16mm έως 30-60mm, αποτελεί ακό- μα μία βασική παράμετρο, καθώς επίσης και ο τύπος του διάκενου αρμού. Η λάμα δεν είναι πλέον λεία, αλλά σωληνοειδής, ενώ στο διάκενο τοποθετούνται διάφορα αφρώδη υλικά και εσωτερικά διαχωριστικά τα οποία φροντίζουν για τη μειώση της θερμοπερατότητας. Η νέα γενιά των θερμοδιακοπτόμενων συστημάτων υπερτερεί σαφώς έναντι των προηγούμενων, αλλά παράλληλα παρουσιάζει ορισμένα προβλήματα μηχανικής προέλευσης, τα οποία έχουν να κάνουν με το πώς η αύξηση των διαστάσεων της λάμας μπορεί να καθορίσει τη συνολική δύναμη του συναρμολογούμενου προφίλ.
Μικτά συστήματα: αλουμίνιο + ξύλο
Εκτός από τα απλά συστήματα κουφωμάτων, στην αγορά κυκλοφορούν και μικτά συστήματα. Πρόκειται για συνδυασμό προφίλ διαφορετικών υλικών, όπου όμως το αλουμίνιο έχει τον πρώτο ρόλο. Μια τέτοια περίπτωση είναι και αυτή που αφορά τα προφίλ αλουμινίου και ξύλου. Η βασική λειτουργία του κουφώματος εξαρτάται σαφώς από το αλουμίνιο, ενώ το ξύλο έχει δευτερεύουσα σημασία και ρόλο περισσότερο διακοσμητικό. Το αλουμίνιο είναι αυτό που καθορίζει την κίνηση και το κλείσιμο του κουφώματος, όπως επίσης και τη σύνδεση των δύο υλικών. Η μελέτη για τα θερμοδιακοπτόμενα κουφώματα θα ήταν ελλιπής χωρίς την αναφορά μας στον παράγοντα “υαλοπίνακες”, κι αυτό γιατί αφενός, διαδραματίζουν σπουδαίο ρόλο στο ζήτημα της απώλειας ενέργειας και αφετέρου, ρυθμίζουν τα επίπεδα της άνεσης τόσο εντός της κατοικίας όσο και εντός του εργασιακού χώρου.
Ο θερμός θάλαμος
Το ευρωπαϊκό σχέδιο νόμου prEN 12414, που έχει υιοθετηθεί ως προδιαγραφή DIN στη Γερμανία, προβλέπει τη χρησιμοποίηση του θερμού θαλάμου με δακτύλιο προστασίας, προκειμένου να πιστοποιηθεί η εγκυρότητα των συστημάτων. Ο θάλαμος αυτός, στην πραγματικό- τητα δεν είναι ενιαίος. Αποτελείται από δύο μέρη, ένα ψυχρό κι ένα θερμό, τα οποία χωρίζονται μεταξύ τους με μία παρειά.
Στο εσωτρικό της στερεώνεται το υπό δοκιμή κούφωμα, το οποίο διαθέτει ειδικούς αισθητήρες, που μετρούν τις επιφανειακές θερμοκρασίες και τη θερμική ροή. Η θερμοκρασία στο ψυχρό μέρος σταθεροποιείται στους 0οC, ενώ στο θερμό στους 20οC. Κατόπιν, ο θάλαμος κλείει και ακολουθεί η μέτρηση των επιφανειακών θερμοκρασιών, με τη βοήθεια των οποίων θα υπολογιστεί η θερμοπερατότητα.
Θερμοπερατότητα
Με τον όρο θερμοπερατότητα εννοείται η ροή θερμότητας που παρατηρείται σε ένα υλικό ή σε ένα δομικό στοιχείο. Η μέτρηση του συντελεστή θερμοπερατότητας Κ (Thermal Transmittance) γίνεται σε W/m2K και ορίζεται ως η ποσότητα θερμότητας που περνά μέσα από 1m2 κατασκευής με πάχος d(m) όταν η διαφορά θερμοκρασίας του αέρα είναι σταθερή και ίση προς 1oC. Όσο διατηρείται χαμηλή η τιμή του συντελεστή θερμοπερατότητας, τόσο πιο ισχυρή μόνωση προσφέρει το εκάστοτε υλικό ή δομικό στοιχείο. Όσον αφορά τα κουφώματα, πρέπει να υπολογίζεται ο μέσος όρος του Κ, ο οποίος καθορίζεται από τις επιφάνειες της κάσας και του υαλοπίνακα καθώς και από την περατότητά τους. Ο σχετικός τύπος έχει ως εξής: Κπαραθύρου= Κπροφίλ x Sπροφίλ + Κυαλοπίνκα x Sυαλοπίνακα/Sπαραθύρου
Φαινόμενα συμπύκνωσης
Η εσωτερική και εξωτερική θερμοκρασία σε συνδυασμό με την υγρασία, είναι οι παράγοντες που καθορίζουν τη θερμοκρασία του λεγόμενου “σημείου δρόσου”. Μάλιστα, η εξωτερική θερμοκρασία χρησιμοποιείται προκειμένου να υπολογιστεί η μέγιστη περατότητα του στοιχείου που θα εγκατασταθεί. Η θερμοκρασία αυτή καθορίζεται από την επαφή του ατμού με μια μετατροπή του σε υδρατμούς. Για παράδειγμα, όταν η θερμοκρασία του αέρα στο εσωτερικό είναι 20οC, στο εξωτερικό 0οC και το ποσοστό υγρασίας φτάνει το 70%, η αντίστοιχη θερμοκρασία δρόσου είναι 14,3οC. Για να μη σημειώνονται τέτοια φαινόμενα συμπύκνωσης, ο συντελεστής θερμοπερατότητας των προφίλ πρέπει να διατηρείται σε ορισμένα επίπεδα. Στο παρακάτω παράδειγμα, η τιμή του συντελεστή πρέπει να είναι Κ<2,38.
Υαλοπίνακες
Οι υαλοπίνακες αποτελούν μια απόλυτα αξιόπιστη θερμομονωτική επιλογή, καθώς τα τελευταία χρόνια, η ανάπτυξη που έχει σημειωθεί σε αυτόν τον χώρο, είναι ιδιαίτερα σημαντική. Διακρίνονται σε δύο κατηγορίες: α. τους απλούς και β. τους μονωτικούς.
Α. Οι απλοί υαλοπίνακες έχουν πάχος που δεν ξεπερνά τα 3-4χιλ. και η θερμομόνωση που προσφέρουν δεν έχει θεαματικά αποτελέσματα. Ταυτοχρόνως, εί- ναι συνήθης η δημιουργία συμπύκνωσης των υδρατμών.
Β. Οι μονωτικοί υαλοπίνακες αποτελούνται από δύο ή περισσότερους πίνακες, μεταξύ των οποίων υπάρχει κενό αέρος. Προκειμένου να παρέχουν καλύτερη θερμομόνωση, το πλάτος του κενού πρέπει να είναι τουλάχιστον 12χιλ. Πολλές φορές, στο κενό αυτό τοποθετείται αέρας χωρίς υγρασία, αλλά για ακόμα καλύτερα αποτελέσματα όσον αφορά τη θερμική μόνωση, είναι δυνατό να τοποθετηθεί ένα αδρανές αέριο, το λεγόμενο argon.
Όπως γίνεται εύκολα αντιληπτό, η σημασία των θερμομονωτικών – θερμοδιακοπτόμενων κουφωμάτων είναι ιδιαίτερα μεγάλη, καθώς εξασφαλίζει συνθήκες άνετης διαβίωσης στους εσωτερικούς χώρους. Τόσο εντός της κατοικίας, όσο και στο εργασιακό περιβάλλον, αυτό ο τύπος των κουφωμάτων ευνοεί τη διατήρηση της θερμοκρασίας σε ιδανικά επίπεδα.
