Jak složení jádra dveří z WPC ovlivňuje jejich tepelnou izolační schopnost?

Co se ve skutečnosti nachází uvnitř jádra dveří z WPC

Jádro dveří z WPC není tvořeno jediným materiálem. Jedná se o technicky navržený kompozitní materiál, který kombinuje dřevěné vlákno nebo dřevní moučku s termoplastickou matricí, obvykle PVC, doplněnou směsí pěnivých činidel, stabilizátorů a technologických přísad. Během extruze nebo tváření za tepla vzniká pěnivými činidly mikrobuňková struktura v rámci směsi PVC a dřeva. Velikost buněk, jejich rozložení a poměr uzavřených a otevřených buněk určují, jak se tepelná energie v materiálu šíří. Jádro s hustými, silnými stěnami buněk a minimálním množstvím vzduchových prostor přenáší teplo snadněji. Jádro s jemnými, rovnoměrně rozptýlenými uzavřenými buňkami zachycuje vzduch v milionech malinkých kapsiček, přičemž klidný vzduch je špatným vodičem tepla.

Obsah dřevní moučky zvyšuje tuhost a dodává přirozený pocit, avšak ovlivňuje také tepelné vlastnosti. Samotné dřevo má tepelnou vodivost přibližně 0,12 až 0,15 W/(m·K). Tuhý PVC má hodnotu přibližně 0,19. Při kombinaci obou materiálů a následném pěnění dosahuje výsledný kompozitní materiál tepelné vodivosti v rozmezí 0,05 až 0,09 W/(m·K), což závisí na hustotě pěny a morfologii buněk. Tato hodnota přímo určuje základní izolační schopnost dveří ještě před přidaním povrchových potahů nebo vnitřních vyztužení.

Tepelná vodivost a rozhodující hodnota R

Izolační výkon je obvykle vyjádřen hodnotou R, která udává tepelný odpor. Vyšší hodnota R znamená nižší tepelný tok. Hodnota R se vypočítá tak, že se tloušťka materiálu vydělí jeho tepelnou vodivostí. U standardních dveří o tloušťce třicet pět milimetrů dokonce i malá změna tepelné vodivosti jádra významně ovlivní celkovou hodnotu R.

Následující tabulka ukazuje, jak složení a hustota jádra ovlivňují tepelné chování dveří z WPC.

Dveře s jádrem z dřevoplastu (WPC) s nízkou hustotou a vysoce pěněným jádrem poskytují téměř o padesát procent vyšší tepelný odpor než pevné dveře s minimálním množstvím pěny stejné tloušťky. Tento rozdíl se přímo promítá do nižších nákladů na energii v prostorách s vytápěním nebo klimatizací, zejména tehdy, když dveře oddělují klimatizovaný interiér od neklimatizované chodby nebo garáže.

Jak poměr dřeva a plastu a buněčná struktura ovlivňují výkon

Poměr dřevního moučkového plniva k PVC je klíčovým faktorem formulace. Zvýšení obsahu dřevního moučkového plniva z dvaceti na čtyřicet procent hmotnostně zvyšuje hustotu a zároveň má tendenci vytvářet hrubší buňkovou strukturu, protože částice dřeva působí jako jádra nukleace, která soutěží s pěnivým činidlem. Hrubší buňky znamenají větší dutiny a větší dutiny umožňují vyšší konvektivní přenos tepla uvnitř jádra, čímž se částečně vyrovná zlepšení izolačních vlastností způsobené vyšší hustotou. Vyvážená formulace s obsahem přibližně třiceti procent dřevního moučkového plniva ve spojení s dobře regulovaným exotermním pěnivým činidlem vytváří jemnou a rovnoměrnou průměrnou velikost buněk v rozmezí od sta do tří set mikrometrů. Tento rozsah velikosti buněk je dostatečně malý na potlačení vnitřní cirkulace vzduchu, přičemž stále zajišťuje dobré mechanické pevnostní vlastnosti.

Přispívají také vrstvy povrchového materiálu na obou stranách dveří. Hustá, neexpandovaná PVC krycí vrstva na každé straně zvyšuje pevnost konstrukce a odolnost vůči vlhkosti, avšak mírně snižuje celkovou tepelnou izolační schopnost (hodnotu R), protože tuhé PVC vedie teplo lépe než expandované PVC. Výrobci, kteří si jsou tohoto kompromisu vědomi, mohou krycí vrstvu ztenčit nebo u venkovních dveří použít koextrudovanou povrchovou vrstvu z ASA s lepší odolností proti povětrnostním vlivům, aniž by došlo k výraznému zhoršení tepelné izolace.

Pozorování v chladném podnebí

Školní správa v severní provincii nahradila vnitřní třídní dveře ve třech budovách. Původní dveře byly vyrobeny z duté oceli s tenkým vloženým jádrem z polystyrenu, jehož tepelná izolační schopnost (hodnota R) byla odhadnuta na 0,25. Nahrazující dveře byly vyrobeny z dřevoplastového kompozitu (WPC) s jádrem tloušťky 35 mm obsahujícím formulaci nízkohustotní pěny podobnou té uvedené v tabulce výše. Povrchová vrstva byla koextrudovaná vrstva z ASA pro odolnost proti nárazu.

Během první zimy po instalaci správce zařízení sledoval teplotu v chodbách vedle učeben. Dříve byly tyto chodby o čtyři až pět stupňů chladnější než učebny, protože velké množství tepla unikalo přes ocelové dveře. Po instalaci dveří z dřevoplastu (WPC) se teplota v chodbách udržovala do jednoho stupně od nastavené teploty v učebnách. Spotřeba energie školského vzdělávacího okresu na vytápění klesla přibližně o dvanáct procent, i když část tohoto zlepšení byla způsobena také lepšími těsněními dveří. Údržbový personál rovněž poznamenal, že dveře se subjektivně jeví teplejší na dotek, což je důležité ve škole, kde se malé děti opírají o dveře při čekání ve frontě.

Další prvky návrhu, které zvyšují nebo oslabují základní tepelnou izolaci

Nejlepší jádro z WPC ztrácí svou tepelní výhodu, pokud jsou opomíjeny dveřní rámy a těsnění. Hliníkový rám bez tepelného přerušení působí jako přímá vodivá cesta tepla ze strany teplejší na stranu chladnější. Jednomilimetrová mezera kolem nesprávně zavěšených dveří může propouštět tolik vzduchu, jako díra o ploše padesát centimetrů čtverečních. Specifikace dobře utěsněné instalace s rámy vyplněnými pěnou a magnetickými nebo stlačovacími těsněními násobí hodnotu izolačního jádra.

Dveřní kování také vytváří tepelné mosty. Kovové zámky nebo nepřerušované panty sahající po celé výšce dveří vedou teplo napříč tloušťkou dveří. Použití tepelně izolovaného kování nebo umístění tepelného těsnění mezi křídlo pantu a dveřní desku zachovává přínos jádra. Tyto detaily oddělují dveře, které vypadají na technické specifikaci energeticky úsporné, od těch, které skutečně snižují náklady na vytápění.

Konzistentní výroba jádra a výrobní výhoda

Čísla tepelního výkonu uvedená v katalogu nemají žádnou hodnotu, pokud se hustota jádra a buněčná struktura liší od šarže ke šarži. Dveře vyrobené ve výrobním závodě, který provozuje více než padesát automatických výrobních linek a denně vyrábí dva tisíce dveří z dřevoplastového kompozitu (WPC), mají k dispozici data umožňující včasnou detekci odchylek v průběhu výroby. Společnost OFWPC, která vlastní výrobu dveří z dřevoplastového kompozitu (WPC) i PVC desek, kontroluje celý výrobní postup – od příjmu surovin až po konečné pěnění. Tato integrace znamená, že obsah vlhkosti v dřevní mouce – proměnná, která nenápadně ničí kvalitu pěny, pokud není sledována – je monitorován a upraven ještě před tím, než surovina vstoupí do extrudéru. Pro zakázníky, kteří v zadávací dokumentaci projektu stanovují požadované izolační hodnoty, taková úroveň výrobní disciplíny přeměňuje tepelné specifikace z pouhé naděje na závazné a dodatelné požadavky.