Współczynnik przenikania ciepła – czym jest i jak go obliczyć

Przenikanie ciepła przez przegrody budynku to podstawowe źródło strat energii. Budując czy remontując dom, chcemy, żeby był energooszczędny. I nie tylko dlatego, że wymagają tego przepisy, ale przede wszystkim dlatego, aby zapewnić odpowiednią temperaturę we wnętrzach i to przy możliwie jak najniższych rachunkach za ogrzewanie. Dobrze zaizolowany termicznie dom to przede wszystkim niskie rachunki za ogrzewanie, przy jednoczesnym zapewnieniu domownikom odpowiedniego komfortu. Dlatego określenie wartości współczynnika przenikania ciepła jest kluczowe, żeby świadomie wybrać odpowiednie materiały i rozwiązania pozwalające zminimalizować straty ciepła oraz zrealizować nowoczesną, energooszczędną konstrukcję, która jednocześnie będzie spełniała obowiązujące rygorystyczne standardy i przyczyniała  się do ochrony środowiska poprzez redukcję zużycia energii oraz emisji dwutlenku węgla. 

Współczynnik przenikania ciepła – co to

Współczynnik przenikania ciepła to istotny parametr, który służy do określenia izolacyjności termicznej przegród. Wyrażony jest w W/(m²·K) i oznaczony symbolem U. Najprościej ujmując, współczynnik przenikalności cieplnej to ilość energii grzewczej, która jest w stanie przedostać się przez przegrodę. Im niższa jego wartość, tym lepiej, ponieważ straty ciepła są mniejsze, a tym samym rachunki za ogrzewanie budynku. Aby obliczyć wartość współczynnika przenikania ciepła, pod uwagę należy wziąć wszystkie warstwy przegrody, ich grubość i rodzaj zastosowanych materiałów. Każdy z materiałów ma określoną przenikalność cieplną. Podczas obliczeń najczęściej nie uwzględnia się mostków termicznych, przez które w sposób niekontrolowany ucieka z wnętrza ciepło, dlatego tak ważne jest prawidłowe i szczelne wykonanie wszystkich warstw, znacząco ograniczając przenikanie ciepła.  

Obliczanie współczynnika przenikania ciepła

Wartość współczynnika przewodności cieplnej możemy oszacować samodzielnie. Zaczynamy od określenia współczynnika oporu cieplnego R każdej warstwy przegrody:

R = d/λ

Gdzie R to opór cieplny (m²·K)/W, d grubość ściany wyrażana w m, a λ współczynnik przewodzenia ciepła danego materiału wyrażony w W/(m·K), powinien być podany w specyfikacji technicznej produktu. Warto podkreślić, że im niższy współczynnik przewodności cieplnej λ, tym niższa przenikalność cieplna ścian zewnętrznych. Uwaga! Współczynnik λ dotyczy konkretnego materiału, a współczynnik U całej przegrody!

Po zsumowaniu wartości oporu wszystkich warstw trzeba jeszcze do nich dodać współczynnik przejmowania ciepła od strony zewnętrznej Rsi oraz współczynnik przejmowania ciepła od strony wewnętrznej Rse. Są to wartości stałe i wynoszą: Rse = 0,04 (m²·K)/W, Rsi = 0,13 4 (m²·K)/W. Po zsumowaniu wszystkich tych danych uzyskujemy opór cieplny R danej przegrody. Całkowita wartość oporu cieplnego to R + Rsi + Rse.

Mając te dane, możemy obliczyć współczynnik przenikania ciepła:

U = d/R1

Gdzie d oznacza grubość ściany wyrażana m, R1 całkowity opór cieplny przegrody.

Jeżeli przegroda składa się z kilku warstw o różnych właściwościach, to dla każdej z nich musimy obliczyć wartość współczynnika przenikania ciepła. Oczywiście wszystkie obliczenia możemy wykonać, korzystając z kalkulatora, ale możemy również skorzystać z gotowych kalkulatorów online.

Współczynnik przenikania ciepła – norma

Wartość współczynnika przenikania ciepła w przypadku nowo budowanych domów nie może przekraczać maksymalnych wartości, które są określone w warunkach technicznych. Obecnie maksymalny współczynnik U dla poszczególnych przegród wynosi:

- ściany zewnętrzne:

·        przy t_i ≥ 16^oC – 0,20 W/(m²·K),

·        przy 8^oC ≤ t_i < 16^oC – 0,45 W/(m²·K),

·        przy t_i < 8^oC – 0,90 W/(m²·K),

- ściany wewnętrzne:

·       przy Δt_i ≥ 8^oC oraz oddzielające pomieszczenia ogrzewane od klatek schodowych i korytarzy – 1,00 W/(m²·K),

·       przy Δt_i < 8^oC – bez wymagań,

·       oddzielające pomieszczenia ogrzewane od nieogrzewanego – 0,30 W/(m²·K),

- dachy, stropodachy i stropy

pod nieogrzewanymi poddaszami lub nad przejazdami:

·        przy t_i ≥ 16^oC – 0,15 W/(m²·K),

·        przy 8^oC ≤ t_i < 16^oC – 0,30 W/(m²·K),

·        przy t_i < 8^oC – 0,70 W/(m²·K),

- podłogi na gruncie:

·        przy t_i ≥ 16^oC – 0,30 W/(m²·K),

·        przy 8^oC ≤ t_i < 16^oC –1,20 W/(m²·K),

·        przy t_i < 8^oC – 1,20 W/(m²·K),

- stropy nad pomieszczeniami nieogrzewanymi i zamkniętymi przestrzeniami podpodłogowymi:

·        przy t_i ≥ 16^oC –  0,25 W/(m²·K),

·        przy 8^oC ≤ t_i < 16^oC –  0,30 W/(m²·K),

·        przy t_i < 8^oC – 1,00 W/(m²·K),

- stropy na ogrzewanymi pomieszczeniami podziemnymi i stropy międzykondygnacyjne:

·       przy Δt_i ≥ 8^oC – 1,00 W/(m²·K),

·       przy Δt_i < 8^oC – bez wymagań,

- okna (z wyjątkiem okiem połaciowych), drzwi balkonowe i powierzchnie przezroczyste nieotwierane:

·       przy t_i ≥ 16^oC – 0,9 W/(m²·K),

·       przy t_i < 16^oC – 1,4 W/(m²·K),

- okna połaciowe:

·        przy t_i ≥ 16^oC – 1,1 W/(m²·K),

·        przy t_i < 16^oC – 1,4 W/(m²·K),

- okna w ścianach wewnętrznych:

·        przy t_i ≥ 8^oC – 1,1 W/(m²·K),

·        przy ti < 8^oC  – bez wymagań,

·        oddzielające pomieszczenia ogrzewane od nieogrzewanych – 1,1 W/(m²·K),

- drzwi w przegrodach zewnętrznych lub w przegrodach między pomieszczeniami ogrzewanymi i nieogrzewanymi – 1,3 W/(m²·K),

- okna i drzwi zewnętrzne w przegrodach zewnętrznych nieogrzewanych – bez wymagań.

t_i oznacza temperaturę ogrzewanego pomieszczenia.