Materiał ten, podobnie jak to jest w przypadku typowych przegród przezroczystych, izoluje cieplnie, a ponadto daje możliwość pozyskiwania ciepła pochodzącego z promieniowania słonecznego.

Określenie „transparentna” odnosi się do możliwości przepuszczania promieniowania słonecznego, przy tym nie tylko części widma związanej z promieniowaniem świetlnym.

Izolacja ta, podobnie jak inne struktury przepuszczające promieniowanie cieplne, dobrze przepuszcza promieniowanie krótkofalowe, będące główną składową promieniowania słonecznego, natomiast trudno przepuszcza promieniowanie długofalowe (podczerwone), będące główną składową promieniowania emitowanego z powierzchni różnych elementów budowlanych i instalacyjnych oraz wyposażenia pomieszczeń.

Izolacje transparentne znajdują zastosowanie w:
·    w przegrodzie pełnej (nieprzezroczystej)
·    w przegrodzie przezroczystej

W terminie „izolacja transparentna” pod pojęciem „izolacja”, należy rozumieć izolację cieplną, a pod określeniem transparentna, izolację przepuszczalną dla promieniowania słonecznego.

Budowa i działanie izolacji transparentnej

Płyta elewacyjna stanowi główny składnik systemu. Tworzą ją poziomo  ułożone w płaszczyźnie prostopadłej do elewacji poliwęglanowe rurki średnicy 2 mm. W ten sposób ułożona struktura swoim kształtem przypomina plaster miodu o niskim współczynniku przewodności cieplnej w granicach 0,08 W/mK i wysokim współczynniku przepuszczalności światła (około 0,56).

Zewnętrzna część płyty pokryta jest tynkiem szklanym stanowiącym warstwę ochronną, natomiast wewnętrzną część stanowi absorber, na którym dochodzi do przemiany promieniowania słonecznego w energię cieplną. Znaczna część tej energii przenika przez materiał ściany do pomieszczenia, natomiast pozostała reszta do powietrza zewnętrznego.

Budowa izolacji sprawia, że funkcjonuje ona ze zmienną w ciągu roku wydajnością energetyczną. Największe zyski energii słonecznej szacuje się w okresie zimowym, a najniższe w lecie.

Wynika to z faktu, że zapotrzebowanie na energię cieplną budynku w okresie letnim jest minimalne lub zerowe. W efekcie przy prostopadłym padaniu promieni słonecznych, które ma miejsce w okresie zimowym, pochłaniane zostaje blisko 95 proc. promieniowania.

Wówczas w lecie, gdy promienie słoneczne padają pod dużym kątem, znaczna ich ilość zostaje odbita nie docierając do absorbera. Niesie to za sobą pozytywny skutek zapobiegania przed przegrzaniem budynku. Maksymalne natężenie promieniowania słonecznego w obszarze południowo-wschodniej Polski szacuje się około godziny 13.00 i najczęściej towarzyszy mu najwyższa temperatura zewnętrzna. Wobec tego zarówno zapotrzebowanie na energię do ogrzewania, jak i straty ciepła budynku są o tej porze najmniejsze.

Energetyczne korzyści w zależności od funkcji

Wyniki badań nad działaniem ściany z transparentną izolacją cieplną wskazują na możliwość doskonalenia tego systemu do ogrzewania budynków, pod względem kształtowania odpowiedniej stateczności cieplnej pomieszczeń oraz dodatniego bilansu uzyskania energii słonecznej.

Takie materiałowo-konstrukcyjne rozwiązanie powinno uwzględniać 15-godzinne opóźnienie wystąpienia maksymalnego natężenia strumienia cieplnego na wewnętrznej powierzchni ściany względem maksymalnego promieniowania słonecznego. Ponadto należy pamiętać, aby zachować stabilną temperaturę wewnętrznej powierzchni ściany.

"Plaster miodu" fot. izolacje.com.pl

Z uwagi na energetyczne korzyści, najlepszą geometrią charakteryzują się otwarte struktury transparentnej izolacji termicznej, posiadające prostopadłe do powierzchni absorbera komory oraz izolacje o strukturze quasi-homogenicznej. Takie czynniki, jak ograniczona konwekcja ciepła, brak refleksji promieniowania słonecznego oraz niska kondukcja ciepła mają wpływa na wysoką efektywność energetyczną tych struktur.

Wybór odpowiedniej geometrii oraz materiału, z którego ma być zbudowana izolacja transparentna jest związany z funkcją, jaką ma spełniać w przegrodzie.

Jeżeli głównym zadaniem izolacji transparentnej jest ograniczenie konwekcji ciepła, to w takim wypadku należy zastosować struktury z komorami prostopadłymi o stosunku średnicy do długości komór większym niż 1:10. Przekrój komór posiada drugorzędne znaczenie pod warunkiem zachowania tych proporcji.

Jeżeli głównym zadaniem izolacji transparentnej będzie ograniczenie strat ciepła spowodowanych konwekcją oraz kondukcją, to średnica komór powinna być większa, a ściany komór cieńsze. Absorpcję promieniowania słonecznego powoduje zagęszczenie komór, duży udział tworzywa transparentnego w objętości struktury izolacji termicznej i zwiększenie grubości ścianek, co w ostateczności dają efekt ekranu pochłaniającego promieniowanie cieplne.

Daniel Gawryś

Autor jest doktorantem Wojskowej Akademii Technicznej, Wydział Inżynierii Lądowej i Geodezji, Instytut Inżynierii Lądowej w Warszawie.

Cały artukuł do pobrania tutaj.