Ako základné zloženie dverí z WPC ovplyvňuje ich tepelnú izoláciu?

Čo sa v skutočnosti nachádza vo vnútri jadra dverí z WPC

Jadro dverí z WPC nie je jediný materiál. Je to technicky navrhovaný kompozit, ktorý kombinuje drevené vlákno alebo drevenú múku s termoplastickou matricou, zvyčajne PVC, a tiež balíček pénových činidiel, stabilizátorov a prídavných látok na spracovanie. Počas extrúzie alebo horúcej lisovacej výroby pénové činidlá vytvárajú mikrobuňkovú štruktúru v zmesi PVC a dreva. Veľkosť buniek, ich rozloženie a pomer uzavretých ku otvoreným bunkám určujú, ako sa tepelná energia šíri cez materiál. Jadro s hustými, hrubými stenami buniek a minimálnymi vzduchovými medzerami vedie teplo ľahšie. Jadro s jemnými, rovnomerne rozmiestnenými uzavretými bunkami zachytáva vzduch v miliónoch malých kapsúl, pričom stojaci vzduch je zlým vodičom tepla.

Obsah dreveného múčka zvyšuje tuhosť a poskytuje prírodný pocit, avšak zároveň ovplyvňuje tepelné správanie. Samotné drevo má tepelnú vodivosť približne 0,12 až 0,15 wattov na meter-kelvin. Tuhý PVC má hodnotu približne 0,19. Pri kombinácii týchto dvoch materiálov a ich následnom penením sa výsledný kompozit môže dosiahnuť tepelnú vodivosť v rozmedzí 0,05 až 0,09, v závislosti od hustoty peny a morfológie buniek. Táto hodnota priamo určuje základnú izolačnú hodnotu dverí pred pridaním akýchkoľvek povrchových fólií alebo vnútorných posilnení.

Tepelná vodivosť a R-hodnota, ktorá má význam

Izolačné vlastnosti sa zvyčajne vyjadrujú hodnotou R, ktorá udáva tepelný odpor. Vyššia hodnota R znamená menší tok tepla. Hodnota R sa vypočíta tak, že sa hrúbka materiálu vydelí jeho tepelnou vodivosťou. Pre štandardnú dverné dosku s hrúbkou 35 mm už malá zmena tepelnej vodivosti jadra spôsobuje významnú zmenu celkovej hodnoty R.

Nasledujúca tabuľka ukazuje, ako sa zloženie a hustota jadra ovplyvňujú tepelné vlastnosti dverí z WPC.

Dvere s jadrom z drevo-plastového kompozitu (WPC) s nízkou hustotou a vysokým mierou penenia poskytujú takmer o päťdesiat percent vyšší tepelný odpor v porovnaní so solidnými dverami s minimálnym penením rovnakej hrúbky. Tento rozdiel sa priamo prejavuje nižšími nákladmi na energiu v vykurovaných alebo klimatizovaných priestoroch, najmä keď dvere oddelujú vykurovaný vnútorný priestor od nevykurovaného chodníka alebo garáže.

Ako pomer dreva k plastu a bunková štruktúra ovplyvňujú výkon

Pomer dreva k PVC je kritickým faktorom pri formulácii. Zvýšenie množstva dreveného múčka z dvadsiatich na štyridsať percent podľa hmotnosti zvyšuje hustotu a zároveň má tendenciu vytvárať hrubšiu bunkovú štruktúru, pretože častice dreva pôsobia ako miesta nukleácie, ktoré sú v súťaži s penivým prostriedkom. Hrubšie bunky znamenajú väčšie dutiny a väčšie dutiny umožňujú intenzívnejší konvektívny prenos tepla v jadre, čím sa čiastočne kompenzuje zvýšenie izolačných vlastností spôsobené vyššou hustotou. Vyvážená formulácia s približne tridsaťpercentným obsahom dreveného múčka v kombinácii s dobre kontrolovaným exotermickým penivým prostriedkom vytvára jemnú a rovnakú veľkosť buniek v rozmedzí od sto do tristo mikrónov. Tento rozsah veľkosti buniek je dostatočne malý na potlačenie vnútorného prúdenia vzduchu, pričom stále umožňuje dosiahnuť dobrú mechanickú pevnosť.

Prispievajú tiež vrstvy povrchu na oboch stranách dverí. Hustá, nefózovaná PVC krycia vrstva na každej strane zvyšuje štruktúrnu pevnosť a odolnosť voči vlhkosti, avšak mierne zníži celkovú tepelnú izolačnú schopnosť (R-hodnotu), pretože tuhé PVC vedie teplo ľahšie ako fózované PVC. Výrobcovia, ktorí poznajú tento kompromis, môžu tenkú kryciu vrstvu zmenšiť alebo použiť koextrudovanú ASA povrchovú vrstvu s lepšou odolnosťou voči poveternostným vplyvom pre vonkajšie dvere bez toho, aby došlo k výraznému zníženiu tepelnej izolácie.

Pozorovanie v chladnom klíme

Školský okres v severnom kraji vymenil vnútorné triedne dvere v troch budovách. Pôvodné dvere boli duté oceľové s tenkým vloženým jadrom z polystyrénu, ktoré poskytovalo odhadovanú R-hodnotu 0,25. Náhradné dvere mali konštrukciu WPC s jadrom hrubým 35 mm, obsahujúcim formuláciu nízkohustotnej peny podobnú tej uvedenej v tabuľke vyššie. Povrchová vrstva bola koextrudovaná ASA vrstva na zvýšenie odolnosti voči nárazu.

Počas prvého zimného obdobia po inštalácii správca zariadenia sledoval teplotu v chodbách priamo pri triedach. Predtým boli tieto chodby o štyri až päť stupňov chladnejšie ako triedy, pretože cez oceľové dvere unikalo veľa tepla. Po nainštalovaní dverí z drevo-plastového kompozitu (WPC) sa teplota v chodbách udržiavala v rozmedzí jedného stupňa od nastavenej teploty v triedach. Spotreba energie na vykurovanie v okrese klesla približne o dvanásť percent, hoci časť tohto zlepšenia bola spôsobená aj lepšími tesneniami dverí. Údržbový personál tiež poznamenal, že dvere sa subjektívne cítia teplejšie na dotyk, čo je dôležité v škole, kde sa malé deti opierajú o dvere pri čakaniu v rade.

Ďalšie prvky návrhu, ktoré zosilňujú alebo oslabujú základnú izoláciu

Najlepšie WPC jadro stratí svoju tepelnú výhodu, ak sa zanedbá dverový rám a tesnenia. Hliníkový rám bez tepelnej izolácie pôsobí ako priama vodivá cesta z teplej strany na studenú stranu. Jednomilimetrová medzera okolo nesprávne zavesenej dvere môže vykazovať únik vzduchu rovnako veľký ako otvor s plochou päťdesiat štvorcových centimetrov. Špecifikovanie dobre utesneného inštalačného systému s rámovými konštrukciami naplnenými penou a magnetickými alebo kompresnými tesniacimi tesneniami násobí hodnotu izolačného jadra.

Dverová kovová výbava tiež vytvára tepelné mosty. Kovové zámky alebo nepretržité závesy prebiehajúce po celej výške dverí vedú teplo cez hrúbku dverí. Použitie tepelne izolovanej výbavy alebo umiestnenie tepelne izolačného tesnenia medzi závesný list a dverové pole zachováva prínos izolačného jadra. Tieto detaily rozdeľujú dvere, ktoré vyzerajú na technickej špecifikácii energeticky úsporné, od tých, ktoré skutočne znižujú náklady na vykurovanie.

Konzistentná výroba jadra a výrobná výhoda

Čísla tepelnej výkonnosti uvedené v katalógu nemajú žiadnu hodnotu, ak sa hustota jadra a štruktúra buniek menia od šarže k šarži. Dvere vyrobené v závode, kde funguje viac ako päťdesiat automatizovaných výrobných línií a kde sa denne vyrába dvetisíc dverí z drevo-plastového kompozitu (WPC), majú k dispozícii údaje, ktoré umožňujú časné zistenie odchýlok v procese. Spoločnosť OFWPC, ktorá vlastní výrobu dverí z WPC a PVC dosiek, kontroluje celý formulovací proces – od prijmu surovín až po finálny proces penenia. Táto integrácia znamená, že obsah vlhkosti v drevenom múčku – premenná, ktorá v tichosti ničí kvalitu peny, ak nie je kontrolovaná – sa monitoruje a upravuje ešte pred tým, než materiál vstúpi do extrudera. Pre kupujúcich, ktorí v súťažnom ponúkacom dokumente špecifikujú hodnoty izolácie, taká úroveň výrobnej disciplíny mení tepelné špecifikácie z praničiek na záväzné záväzky.