OCIEPLENIA BUDYNKÓW
IZOLACJE DACHOWE
DOCIEPLANIE PODDASZY
TERMOIZOLACJA
IZOLACJA AKUSTYCZNA
PIANA POLIURETANOWA
USLUGI REMONTOWE

Przykład wyznaczania współczynnika przenikania ciepła

Współczynnik przenikania ciepła to bardzo ważny parametr przegród budowlanych - na jego podstawie można określić straty cieplne dla danej przegrody. Wartość współczynnika zależy od rodzaju i grubości materiału, z którego wykonane są ściany, ale także od charakteru przegrody. W artykule zajmiemy się ścianą zewnętrzną nie stykającą  się z gruntem.  

Aby wyznaczyć  współczynnik przenikania ciepła, trzeba znać współczynniki przewodności cieplnej dla materiałów tworzących ścianę oraz dla warstw ocieplających, a także grubości poszczególnych warstw. Współczynnik przewodności cieplnej jest oznaczony jako λ (lambda), a jego jednostką jest W/(m²K). Wartości współczynników można odnaleźć w normie  PN-EN ISO 6946:1999. Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczania. Wartości te mogą się zmieniać wraz z udoskonaleniem metod badawczych. Dodatkowo, producenci poszczególnych materiałów prowadzą własne badania.

 

Przykładowe wartości dla popularnych materiałów wg. PN-EN ISO 6946:1999: 

 

Materiały konstrukcyjne   λ  [W/(m²K)]   Materiały osłonowe i izolacyjne   λ  [W/(m²K)]
Żelbet    1,70   Styropian   0.040-0.045
Mur z cegły ceramicznej pełnej   0,77   Wełna mineralna granulowana   0,050
Płyty i bloki z gipsu    0,35   Tynk lub gładź cementowa   1,00
Drewno sosnowe  lub świerkowe wzdłuż włókien    0,30   Płyty gipsowo-kartonowe   0,23

 

 

Inne materiały   λ  [W/(m²K)]   Metale   λ  [W/(m²K)]
papa asfaltowa    0,18   stal budowlana   58,00
szkło okienne   0,80   żeliwo    50,00
pleksiglas    0,19   miedź    370,00

 

Współczynnik przenikania ciepła dla przegrody oblicza się, uwzględniając współczynnik oporu cieplnego przegrody oraz poprawki na nieszczelności izolacji i mostki termiczne. 

Obliczenia zaczyna się od wyznaczenia współczynnika oporu cieplnego przegrody. Na jego podstawie wyznacza się obliczeniowy współczynnik przenikania ciepła, który należy następnie skorygować ze względu na rodzaj przegrody.

 

Obliczenia

Obliczenie współczynnika oporu cieplnego. 
Wyznaczamy współczynnik dla każdej warstwy, korzystając ze wzoru:

R=d / λ 

d - grubość warstwy podawana w metrach; 
λ - współczynnik przewodności cieplnej w W/(m²K)

Sumujemy wartości oporu cieplnego dla każdej warstwy. 


Rp = R1 + R2 + R3 + ...

Aby obliczyć całkowity opór cieplny przegrody, musimy uwzględnić opory przejmowania ciepła po stronie wewnętrznej Rsi i zewnętrznej Rse przegrody. Wartości tych oporów zależą od rodzajów przegrody. Dla przepływu poziomego (czyli w praktyce dla ściany zewnętrznej):

Rsi = 0,13 W/(m²K)             Rse = 0,04 W/(m²K) 

Całkowita wartość oporów przejmowania ciepła wynosi więc 0,17 W/(m²K). W praktyce trzeba więc dodać tę wartość do obliczonej wartości oporu cieplnego przegrody. 

Opór całkowity R: 


R = Rp + Rse + Rsi  

 

Obliczenie współczynnika przenikania ciepła

Wartość współczynnika przenikania ciepła (oznaczanego dawniej jako k, obecnie jako U) obliczamy ze wzoru: 

U = 1/R [W/(m²K)] 

 

Poprawki do obliczeń

Obliczona wartość powinna być zwiększona o poprawki na nieszczelność izolacji oraz na łączniki (np. mocujące izolację). Bardzo często jednak wartość tych poprawek jest nie większa niż 3% wartości obliczeniowej współczynnika przenikania ciepła - wówczas nie trzeba ich dodawać.

Wartość współczynnika przenikania ciepła należy też zwiększyć, jeśli w ścianie występują  mostki cieplne (termiczne) - miejsca, gdzie izolacyjność przegrody jest wyraźnie niższa. Mostkami cieplnymi są:  


Określenie rzeczywistego wpływu mostka cieplnego wymaga dokładnych obliczeń, uwzględniających symulację zachowania mostka w konkretnej sytuacji. Można jednak określić wpływ mostka w sposób uproszczony, stosując poprawkę ΔU zależną od rodzaju ścian, wg. wzoru: 

U = Uo + ΔU 

Uo - wartość obliczeniowa współczynnika przenikania ciepła. 

 

Poprawka na mostek cieplny zależna od rodzaju przegrody  

 

Rodzaj przegrody   ΔU   [W/(m²K)]
Ściany zewnętrzne pełne   0,00
Ściany zewnętrzne z otworami okiennymi i drzwiowymi    0,05
Ściany zewnętrzne z otworami okiennymi i drzwiowymi 
 oraz płytami balkonów lub loggii przenikającymi ścianę
  0,15

 

Na koniec należy sprawdzić, czy współczynnik przenikania ciepła spełnia warunki określone w normie - wartość obliczeniowa nie może przekraczać wartości maksymalnej Umax. Jeśli wartość jest przekroczona, budynek powinien być docieplony (lub należy zmienić projektowane warstwy).  

 

Wymagania dla ścian w budynku mieszkalnym (jednorodzinnym) wg normy PN-B/81-02020 

 

Rodzaj przegrody i temperatura w pomieszczeniu   Umax  [W/(m²K)]
Ściany zewnętrzne warstwowe (stykające się z powietrzem zewnętrznym) 
 przy Ti > 16°C
  0,30
Pozostałe ściany zewnętrzne warstwowe (stykające się z powietrzem zewnętrznym) 
 przy Ti > 16°C 
  0,50
Ściany zewnętrzne (stykające się z powietrzem zewnętrznym) przy 
 Ti  ≤ 16°C (niezależnie od rodzaju ściany)
  0,80

 

Ti - wewnętrzna temperatura obliczeniowa (wg. normy) 
*tynku wewnętrznego i zewnętrznego nie traktujemy jako warstwy. 

 

Przykład


Obliczamy współczynnik przenikania ciepła dla ściany zewnętrznej w domku jednorodzinnym. Ściana jest dwuwarstwowa, ma drzwi i okna, warstwy są następujące (współczynniki przewodności cieplnej odczytujemy z normy dla danego materiału).

 

materiał    grubość [m]   λ   [W/(m²K)]
tynk wewnętrzny cementowo - wapienny 0,015 1,00
cegła pełna    0,25 0,77
styropian  0,15 0,04
tynk wewnętrzny cementowo - wapienny 0,010 1,00

 

Obliczenia współczynników oporów cieplnych poszczególnych warstw 

 

warstwa    obliczenia   R   [W/(m²K)]
tynk wewnętrzny cementowo - wapienny R1 = 0,015/1,00 0,015
cegła pełna    R2 = 0,25/0,77 0,324
styropian  R3 = 0,15/0,04 3,75
tynk wewnętrzny cementowo - wapienny R4 = 0,010/1,00 0,01

 

Opór przegrody:

Rp = R1 + R2 + R3 + R4 = 0,015 + 0,324 + 3,75 + 0,01 = 4,099 W/(m²K)

Opór całkowity R:

R = Rp + Rse + Rsi = 4,099 + 0,17 = 4,269 W/(m²K)

Współczynnik przenikania ciepła:

 U = 1/R = 1/4,269 = 0,234 W/(m²K)

Dodajemy poprawkę wyrażającą  wpływ mostków cieplnych. Z tabeli odczytujemy, że dla ściany z oknami i drzwiami poprawka wynosi:

U = 0,05 W/(m²K) 
 
Stąd wartość współczynnika przenikania ciepła 

U = 0,234 + 0,05 = 0,284 W/(m²K) 
 
Wartość zaokrąglamy do dwóch miejsc znaczących: 

U = 0,29 W/(m²K) 
 
Porównujemy  wartość współczynnika z normą. Temperatura w budynku mieszkalnym Ti = 20°C; stąd przyjmujemy wartość Umax dla Ti > 16°C; czyli

Umax = 0,30 W/(m²K). 
 
Wartość U = 0,29 W/(m²K) jest mniejsza od Umax, ściana spełnia więc wymagania pod względem oszczędności ciepła. 

 

Proponujemy aby Państwo sami, z czystej ciekawości,  spróbowali obliczyć współczynnik przenikania ciepła dla dachów i stropodachów, uwzględniając wartość λ dla piany poliuretanowej, kształtującą się w przedziale od 0,20 [W/(m²K)] do 0,30[W/(m²K)]. Informacje o wymaganych normach znajdziecie Państwo w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z 6 listopada 2008 (Dz.U. z 2008r. Nr 201, poz 1238) w sprawie warunków technicznych, jakim powinny podlegać budynki i ich usytuowanie. Po zakończonych obliczeniach wynik jaki Państwo otrzymają z pewnością w pełni będzie dla Państwa satysfakcjonujący oraz wykaże miażdżącą przewagę piany poliuretanowej nad innymi metodami termoizolacji oraz hydroizolacji.  

Zespół MARDECO

Pobierz w PDF

Prawa autorskie © MARDECO 2010
Kopiowanie i rozpowszechnianie powyższego tekstu bez zgody autora jest zabronione