Kako jedro sestave WPC vrat vpliva na njihovo toplotno izolacijsko učinkovitost?

Kaj se dejansko nahaja znotraj jedra vrat iz WPC

Jedro vrat iz WPC ni sestavljeno iz enega samega materiala. Gre za inženirsko kompozitno snov, ki združuje lesno vlakno ali lesno moko z termoplastično matriko, običajno PVC-jem, ter dodatno mešanico penilcev, stabilizatorjev in pomožnih sredstev za obdelavo. Med ekstruzijo ali oblikovanjem z vročim stiskanjem penilci ustvarijo mikrocelično strukturo znotraj mešanice PVC-les. Velikost celic, njihova porazdelitev ter razmerje med zaprtimi in odprtimi celicami določata, kako se toplotna energija premika skozi material. Jedro z gostimi, debelimi stenami celic in minimalnimi zračnimi režami prenaša toploto bolj učinkovito. Jedro z majhnimi, enakomerno razporejenimi zaprtimi celicami ujame zrak v milijonih drobnih zračnih žepov; mirujoč zrak pa je slab prevodnik toplote.

Vsebina lesnega prahu poveča togost in naraven občutek, vpliva pa tudi na toplotno obnašanje. Les sám ima toplotno prevodnost približno od 0,12 do 0,15 vatov na meter-kelvin. Toga PVC plastika znaša približno 0,19. Ko sta obe sestavini združeni in penjeni, lahko nastali kompozit doseže toplotne prevodnosti v razponu od 0,05 do 0,09, odvisno od gostote penine in morfologije celic. Ta številka neposredno določa osnovno vrednost toplotne izolacije vrata, preden se dodajo kakršne koli površinske ovojnice ali notranje okrepitve.

Toplotna prevodnost in pomembna R-vrednost

Izolacijske lastnosti so običajno izražene z vrednostjo R, ki meri toplotno odpornost. Višja vrednost R pomeni manjši pretok toplote. Vrednost R se izračuna tako, da se debelino materiala deli z njegovo toplotno prevodnostjo. Pri standardni vratni plošči debeline trideset pet milimetrov že majhna sprememba toplotne prevodnosti jedra povzroči opazno spremembo skupne vrednosti R.

Spodnja tabela prikazuje, kako sestava in gostota jedra vplivata na toplotno obnašanje vrat iz WPC.

Vrata z jedrom iz WPC materiala z nizko gostoto in visoko penjenjem zagotavljajo skoraj petdeset odstotkov večjo toplotno odpornost kot trdna vrata z minimalnim penjenjem iste debeline. Ta razlika se neposredno odraža v nižjih računih za energijo v ogrevanih ali klimatiziranih prostorih, še posebej, kadar vrata ločujejo klimatiziran notranji prostor od neklimatiziranega hodnika ali garaže.

Kako razmerje lesa in plastike ter celična struktura oblikujeta zmogljivost

Razmerje med lesom in PVC-jem je ključen dejavnik pri sestavi. Povečanje količine lesne moke z dvajset odstotkov na štirideset odstotkov po masi poveča gostoto in praviloma povzroči grobejšo celično strukturo, saj delci lesa delujejo kot jedra za nastanek mehurčkov, ki tekmujejo z penilnim sredstvom. Grobejše celice pomenijo večje votline, večje votline pa omogočajo več konvektivnega prenosa toplote v notranjem delu materiala, kar delno izniči izolacijski učinek, ki ga prinaša višja gostota. Urejena sestava z okoli trideset odstotki lesne moke v kombinaciji z dobro nadzorovanim eksotermnim penilnim sredstvom zagotavlja drobno in enakomerno premer celic v razponu od sto do tristo mikronov. Ta razpon premera celic je dovolj majhen, da prepreči notranji zračni tok, hkrati pa zagotavlja dobro mehansko trdnost.

Tudi kožni sloji na obeh straneh vrat prispevajo. Gost plast PVC-ovih pokrova brez penjenja na vsaki strani dodatno izboljša strukturno trdnost in odpornost proti vlaji, vendar rahlo zmanjša skupno vrednost R, saj trdne PVC-materiale toploto prevajajo učinkoviteje kot penjeni PVC. Proizvajalci, ki razumejo ta kompromis, lahko zmanjšajo debelino plasti pokrova ali pa za zunanjih vrat uporabijo soprofilirano ASA-kožo z boljšo odpornostjo proti vremenskim vplivom, pri čemer se izognejo veliki toplotni penalizaciji.

Opazovanje na terenu v hladnem podnebju

Šolski okraj v severni provinci je zamenjal notranja učilniška vrata v treh stavbah. Izvirna vrata so bila iz votlega jekla z tankim vstavkom iz polistirena, ki je zagotavljalo ocenjeno vrednost R 0,25. Zamenjana vrata so bila izdelana iz WPC-materiala z jedrom debeline 35 mm, ki vsebuje formulacijo nizko gostotne pene, podobno tisti v zgornji tabeli. Koža je bila soprofilirana ASA-plast za odpornost proti udarcem.

Med prvo zimsko sezono po namestitvi je upravitelj objekta spremljal temperature v hodnikih ob učilnicah. Prej so bili ti hodniki za štiri do pet stopinj hladnejši od učilnic, saj je skozi jeklene vrata uhajalo veliko toplote. Z namestitvijo WPC vrat so se temperature v hodnikih ohranile znotraj ene stopinje od nastavljene temperature v učilnicah. Poraba energije za ogrevanje v okrožju se je zmanjšala približno za dvanajst odstotkov, čeprav je del tega izboljšanja prišel tudi od boljših tesnil na vratih. Osebje za vzdrževanje je opazilo tudi, da so vrata subjektivno toplejša na dotik, kar je pomembno v šoli, kjer se majhna otroke naslanjajo na vrata, medtem ko čakajo v vrsti.

Druge oblikovne rešitve, ki okrepijo ali oslabijo osnovno toplotno izolacijo

Najboljši WPC jedro izgubi svojo toplotno prednost, če se prezre okvir vrata in tesnila. Aluminijast okvir brez toplotnega prekinitve deluje kot neposredna prevodna pot od tople strani do hladne strani. En milimeter širin zračne reže okoli nepravilno obešenih vrat pušča toliko zraka kot luknja površine petdeset kvadratnih centimetrov. Določitev dobro zaprte namestitve z okviri, napolnjenimi z peno, ter magnetnimi ali stiskalnimi tesnili večkrat poveča vrednost toplotno izolacijskega jedra.

Tudi pribor za vrata ustvarja toplotne mostove. Kovinsko zapiralno telo ali neprekinjena kljuka, ki se razteza po celotni višini vrat, prevaja toploto skozi debelino vrat. Uporaba toplotno izoliranega pribora ali vstavljanje toplotnega tesnila med krilo kljuke in ploščo vrat ohranja prispevek jedra. Te podrobnosti ločijo vrata, ki na specifikaciji izgledajo energetsko učinkovita, od tistih, ki dejansko zagotavljajo nižje stroške ogrevanja.

Stalen proizvodni proces jedra in proizvodna prednost

Številke toplotne učinkovitosti v katalogu nimajo nobene vrednosti, če se gostota jedra in celična struktura razlikujeta od serije do serije. Vrata, izdelana v obratu z več kot petdeset avtomatiziranimi proizvodnimi linijami, ki dnevno proizvedejo dve tisoč WPC vrat, imajo podatke za zgodnje odkrivanje odstopanj v procesu. OFWPC, ki samostojno proizvaja WPC vrata in PVC plošče, nadzoruje sestavo od sprejema surovin do končnega penjenja. Ta integracija pomeni, da se vsebnost vlage v lesni muki – spremenljivka, ki tiho uniči kakovost penine, če je ne nadzorujemo – spremlja in prilagaja že pred tem, da doseže ekstruder. Za kupce, ki v razpisu za projekt določajo toplotne izolacijske vrednosti, ta stopnja proizvodne discipliniranosti spremeni toplotne specifikacije iz želja v zavezujočo obljubo.