Isolering ses ofta som något passivt: ett stillastående lager som hindrar värme från att smita ut. Men i själva verket pågår en intensiv fysikalisk aktivitet i varje kubikcentimeter isolermaterial. Värme rör sig ständigt genom konstruktionen via tre mekanismer – värmeledning, konvektion och strålning – och hur väl isoleringen fungerar beror på hur effektivt dessa flöden begränsas.
Den här artikeln går på djupet i materialfysiken bakom olika typer av isolering. Vi jämför hur olika produkter hanterar värmeöverföring, och varför vissa presterar bättre än andra i praktiken – även om de har liknande lambda-värde på pappret.
Värmeledning – grunden för lambda-värdet
Den mest kända formen av värmeöverföring är ledning. Det är den process där värme sprids genom ett material, från molekyl till molekyl, utan att själva materialet förflyttar sig.
Alla isoleringsmaterials lambda-värde baseras på just värmeledning. Det som påverkar är främst:
- Materialets täthet
- Andelen luft eller gas innesluten i strukturen
- Strukturen på fibrer eller celler
Exempel: mineralull består av tunna trådar av glas eller sten, mellan vilka luft fångas i små fickor. Eftersom luft har låg värmeledningsförmåga och själva trådarna är tunna, blir det totala lambda-värdet lågt.
PIR-skivor och cellplast fungerar enligt samma princip men har slutna celler fyllda med specialgas, ofta cyklopentan eller isopentan. Dessa gaser har ännu lägre värmeledningsförmåga än luft, vilket ger mycket låga lambda-värden – ofta ner mot 0,021 W/m·K.
Konvektion – värmerörelse i gasfyllda utrymmen
Konvektion uppstår när luft eller gas rör sig inom eller mellan isoleringsskikt. Rörelsen transporterar värme snabbare än ledning, och är därför oönskad i isolerande konstruktioner.
Det finns två typer:
- Fri konvektion – naturlig rörelse som uppstår vid temperaturskillnader
- Tvingad konvektion – rörelse på grund av tryckskillnader eller vind
Isolermaterial med för stora luftfickor eller för gles struktur kan tillåta fri konvektion. Detta gäller särskilt lösull som lagts för glest eller har satt sig över tid. Även om lambda-värdet för torr, stillastående luft är lågt, blir resultatet betydligt sämre om luften rör sig.
Tvingad konvektion förekommer ofta vid otätheter i klimatskalet. När luft passerar genom isoleringen transporteras både värme och fukt, vilket sänker prestandan radikalt. Vindsbjälklag med dålig lufttätning kan förlora en stor del av sin isolerande funktion på grund av denna effekt – trots att materialet i sig är tillräckligt.
Material som är känsliga för konvektion:
- Lösull (glas, sten, cellulosa)
- Skivor med låg densitet
- Dåligt monterad eller komprimerad isolering
För att minska konvektion måste isoleringen vara tät, korrekt installerad och ofta kombineras med luftspärrar.
Strålning – den osynliga faktorn
Värmestrålning är infraröd energi som sänds ut från varma ytor och absorberas av kalla. Den kräver inget medium, utan sker även i vakuum. I isolering rör det sig om strålning mellan fibrer eller cellväggar.
Strålning har en större betydelse än man ofta tror, särskilt i tjocka isolerskikt. Ju längre avståndet är för värmen att ta sig genom materialet, desto mer påverkar strålningsförlusterna.
Vissa material motverkar strålning bättre än andra. Exempel:
- Reflekterande folier reducerar strålningsutbyte mellan ytor
- Fibrösa material med många gränsskikt sprider strålningen
- Skumplast med tunna cellväggar minskar den effektiva strålningsvägen
I flerskiktsisolering används ibland folie eller metalliserade skikt som strålspärrar. Dessa är mest effektiva när de monteras mot luftspalter.
Exempel: en PIR-skiva med aluminiumbeläggning har både låg värmeledning och mycket låg strålningsöverföring. Det gör den lämplig i konstruktioner där utrymmet är begränsat men värmeflödet högt.
Hur påverkar miljö och montering resultatet?
Materialets laboratoriemätta prestanda utgår från torra, stillastående förhållanden. I praktiken ser det annorlunda ut:
- Fukthalt påverkar värmeledning: vatten leder värme 25 gånger bättre än luft
- Vindtryck och luftläckage orsakar konvektion i porösa material
- Felaktigt installerade skivor får luftspalter som tillåter både konvektion och strålning
- Överkomprimerad isolering kan förlora sin struktur och få ökat lambda-värde
Det innebär att två material med samma katalogvärde kan prestera helt olika i en verklig konstruktion. Därför är det avgörande att isoleringssystemet inte bara dimensioneras rätt – utan också monteras korrekt och skyddas från fukt och luftrörelser.
Val av material efter dominerande värmeöverföring
Olika byggnadsdelar utsätts för olika värmetransporter. Här är några riktlinjer:
- I snedtak dominerar strålning mellan isolering och yttertak. Här kan aluminiumskikt eller PIR ge fördel.
- I vindsbjälklag med lösull är konvektion största hotet. Täthet och djup är avgörande.
- I väggar spelar ledning störst roll. Tät isolering utan luftfickor fungerar bäst.
- I oventilerade tak är kombinationen av ångtäthet och låg konvektion viktig.
Valet av material bör alltså styras av mer än lambda – det bör baseras på vilken typ av värmeöverföring som är mest aktiv i just den delen av konstruktionen.