Ilma kiertämään
Lämpimän ja kylmän ilman kohdatessa osa lämpimän ilman sisältämästä energiasta häviää.
Lämpövirtaus. Ilma saattaa joutua kiertoliikkeeseen esimerkiksi silloin, kun seinä ei ole tiivis. Tällöin talon sisällä oleva ilma ja siinä oleva lämpö siivilöityvät seinän läpi ulos. Lämmin ilma korvautuu ulkoilmalla, joka puolestaan pitää lämmittää. Näin voi käydä myös silloin, kun seinärakenteiden välissä on rako, jonka toisella puolella on kylmä ulkoseinä, toisella puolella taas lämmin sisäseinä. Lämmin ilma, joka on kylmää keveämpää, nousee ylöspäin, kylmä ilma puolestaan laskeutuu alaspäin. Ilman kiertoliike siirtää lämpimän ilman kylmää pintaa vasten, jolloin se jäähtyy. Liike ja sen tuoma lämmönhukka voidaan pysäyttää täyttämällä rako esimerkiksi mineraalivillalla, jonka tiheät säikeet hidastavat ilman liikettä. Villaeriste ei kuitenkaan täysin pysty pysäyttämään ilman kiertoliikettä.
Tulevaisuuden ratkaisu
Kun eristysmateriaalina käytetään paikallaan pysyvää ilmaa, jo pieni kerros eristettä on yllättävän tehokas.
Aerogeeli on ultrakevyttä, mikrokiteistä silikaattivaahtoa, jonka tilavuudesta tyhjää on noin 95-99,98 %. Keveytensä ja mahtavan eristyskykynsä vuoksi aerogeeliä käytetään mm. avaruusteollisuudessa. Rockwool myy Saksan markkinoilla aerogeeliä sisältäviä, ohuita Aerowolle-mineraalivillalevyjä, joiden eristysteho on jopa kaksinkertainen tavalliseen mineraalivillaan verrattuna, joten tilaa säästyy. Aerogeeliä pitää kuitenkin käyttää erittäin säästeliäästi, sillä sen hinta on monikymmenkertainen mineraalivillaan verrattuna. Tästä syystä valmistajat etsivät jatkuvasti edullisempia ratkaisuja.
Lambda-arvo - mW/(mK) - ilmaisee materiaalin lämmönjohtokykyä. Mitä matalampi se on, sitä parempi eriste on kyseessä.
Lämpösäteily talteen
Sekä kylmistä että lämpimistä materiaa-leista vapautuu lämpösäteilyä. Se voi kulkeutua rakenteisiin ja sitä kautta ulos.
Kun kappale hehkuu kuumana, näemme paljaalla silmällä sen kehittämän lämpösäteilyn. Tästä on esimerkkinä vanhanmallisen hehkulampun hehkulanka.
Myös kylmistä kappaleista heijastuu näkymätöntä läm-pösäteilyä, esimerkiksi infrapunasäteitä. Seinäraken teen sisällä lämpösäteily siirtyy kuidusta toiseen tai huokoisesta seinästä seuraavaan, ja samalla lämpö katoaa tiehensä.
Jos halutaan, että seinämateriaali vähentää lämpösätei-lyn poistumista seinärakenteen kautta, säteilyn kulku on estettävä siten, että materiaalikerrosten pinta heijastaa lämmön takaisin mahdollisimman tarkasti.
Kun sisäseinän eristekerroksessa on heijastava pinta, lämpösäteet eivät imeydy seinärakenteeseen, vaan palaavat takaisin huonetilaan.
Lämmönhukka pienenee, kun sekä materiaalin pinta että sisus heijastavat lämpösäteilyä.
Tulevaisuuden ratkaisu
Kun valoa heijastava pinta yhdiste tään johonkin muuhun eristemate riaa liin, lämmönhukkaa voidaan ehkäistä.
Lämpösäteet liikkuvat myös eristemateriaalin sisällä, minkä vuoksi on kehitetty erityinen, grafiittia sisältävä polystyreeni. Grafiitti heijastaa lämpösäteitä ja parantaa levyn eristävyyttä. Eristysmateriaalit, jotka pystyvät pysäyttämään niin ilmakierron, lämmön johtumisen kuin lämpösäteilynkin, ovatkin asiantuntijoiden mukaan parhaita tulevaisuuden eristeratkaisuja. Grafiittipitoinen sisus ja alumiinifoliopinta ovat siis askeleita oikeaan suuntaan eristemarkkinoilla.
Lämmön johtuminen
Kun lämpimän seinäpinnan molekyylit törmäävät kylmän seinäpinnan molekyyleihin, lämpö siirtyy ulos.
Kun lämpimässä materiaalissa olevat molekyylit törmäävät kylmemmän materiaalin molekyyleihin, seuraa lämmön johtumiseksi kutsuttu ilmiö. Kun jokin esine tuntuu kättä vasten lämpimältä, lämmön tuntu itse asiassa johtuu siitä, että esineen molekyy-lit ovat nopeassa liikkeessä. Talon seinän huoneenpuoleinen pinta on lämmin, joten siinä olevat molekyylit liikkuvat nopeammin kuin kylmällä ulkoseinäpinnalla. Tarvittaisiin siis materiaali, jossa nopeasti liikkuvat molekyylit eivät pääsisi törmäämään muihin. Koska ilma on kiinteää ainetta huonompi lämmönjohdin, eristysmateriaalit sisältävät usein paljon ilmaa, joka vähentää seinärakenteen lämmönjohtokykyä.
Tulevaisuuden ratkaisu
Tulevaisuuden eristeet perustuvat pysähtyneeseen ilmaan, mutta vielä tehokkaampaa, joskin vaikeampaa, on poistaa ilma kokonaan.
Nykyisin ilma koetetaan pysäyttää esimerkiksi huokoisen mineraalivillan avulla. Tällöin ilma kuitenkin pystyy yhä liikkumaan, mutta jos ilman saisi kokonaan pois eristeestä, teho olisi toinen. Markkinoilla on jo ilmattomaan eli tyhjiöteknologiaan perustuvia eristelevyjä, joiden teho on moninkertainen mineraalivillaan verrattuna. Teho kuitenkin katoaa, jos eristeen pinta rikkoutuu, joten niitä ei voi itse leikata. Suunnitteilla onkin levyjä, joissa olisi miljoonia mikroskooppisen pieniä tyhjiösoluja. Näitä levyjä voisi leikata tuhoamatta eristystehoa.
