Współczynnik przenikania ciepła

ISz

Energooszczędność domu zależy w dużym stopniu od izolacyjności termicznej jego przegród zewnętrznych, czyli fundamentów, ścian zewnętrznych, dachu. Do określenia izolacyjności używa się współczynnika przenikania ciepła. Czym on jest i jak go obliczyć?

współczynnik przenikania ciepła U współczynnik U energooszczędność w budownictwie materiały budowlane
Dom energooszczędny
Wienerberger

Obecnie dużą wagę przywiązuje się do energooszczędności w budownictwie, również jednorodzinnym. Decydując się na budowę domu dbamy o to, aby dom po wybudowaniu generował jak najmniejsze koszty eksploatacyjne. Nie jest już tajemnicą, że przez ucieczkę ciepła z domu najwięcej energii potrzeba do ogrzewania zimą i klimatyzacji. A ile ciepła tracimy? Może uciekać go bardzo dużo. Zużycie energii można więc ograniczyć przez zmniejszenie ucieczki ciepła przez podłogę na gruncie, ściany zewnętrzne, okna, drzwi i dach. Niewielkie straty ciepła przekładają się bowiem na mniejsze rachunki za energię cieplną. W tym zakresie jednym z najważniejszych parametrów jest współczynnik przenikania ciepła. 

współczynnik przenikania ciepła U współczynnik U energooszczędność w budownictwie materiały budowlane
Współczynnik przenikania ciepła U - fundamenty
Fot. Legallet

Co to jest współczynnik przenikania ciepła?

Współczynnik przenikania ciepła U określa zdolność przenikania ciepła przez przegrody budowlane, na przykład ściany i dachy. Określa ile energii (wyrażonej w watach) przenika przez 1 metr kwadratowy przegrody (ściany, dachy, okna, drzwi itp.), gdy różnica temperatury z obu jej stron wynosi 1 K (kelwin). Jednostką współczynnika przenikania ciepła jest więc W/(m²·K). Im niższa wartość współczynnika U, tym lepszym izolatorem jest przegroda i mniejsze są straty ciepła.

Prościej rzecz ujmując, współczynnik przenikania ciepła powie nam, na jakie straty ciepła musimy się przygotować i czy rachunki za ogrzewanie będą wysokie czy niskie. 

Ze współczynnikiem przewodzenia ciepła ściśle wiąże się inny parametr – współczynnik przenikania ciepła λ. Jego wartość określa szybkość przepływu ciepła przez różne materiały. Przyjmuje się go zwykle według danych producenta dla warunków średnio wilgotnych. Im materiał słabiej przewodzi ciepło (ma mniejszą wartość λ), tym lepiej nadaje się na izolację cieplną.

współczynnik przenikania ciepła U współczynnik U energooszczędność w budownictwie materiały budowlane
Współczynnik przenikania ciepła U - okna
Fot. Oknoplast/Aluhaus

Jak obliczyć współczynnik przenikania ciepła?

Do obliczenia współczynnika przenikania ciepła U potrzebne są dwie wartości: współczynnik przewodzenia ciepła  λ  i grubość przegrody lub materiału. Zależność między nimi wyraża się wzorem:

U = λ/d

gdzie:  λ – przewodność cieplna, d – grubość przegrody lub materiału.

Ten wzór jest często wykorzystywany do prostego porównywania materiałów, ponieważ współczynnik U jest podawany w przepisach w celu określenia minimalnej izolacyjności konkretnych przegród. Takie zastosowanie tej zależności (tego wzoru) jest prawdziwe, jeżeli mamy do czynienia z bardzo prostą przegrodą wykonaną z jednego materiału. Jeśli natomiast przegroda ma skomplikowaną budowę i składa się z wielu materiałów, to jej współczynnik U wymaga już złożonych obliczeń i użycie takiego prostego przelicznika bywa powodem powstawania błędów.

Z tego powodu do określenia izolacyjności termicznej przegrody stosuje się opór cieplny, który jest odwrotnością współczynnika U.

R = 1/U

Opór cieplny całej przegrody jest sumą oporów poszczególnych warstw oraz oporów napływu i odpływu ciepła. Opór pojedynczej warstwy można obliczyć ze wzoru:

R = d/λ

Aby dowiedzieć się, jaką izolacyjność cieplną ma ściana, należy zsumować opór cieplny każdej z jej warstw.

współczynnik przenikania ciepła U współczynnik U energooszczędność w budownictwie materiały budowlane
Współczynnik przenikania ciepła U - ściany zewnętrzne
Fot. Termo Organika

Współczynnik przenikania ciepła – warunki techniczne

Jest jednym z najważniejszych parametrów, który trzeba wziąć pod uwagę przy projektowaniu i budowie domu. Dlatego maksymalne wartości dla każdej z przegród zewnętrznych są określone przez przepisy, a dokładniej Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 roku w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Od 2014 roku wartości współczynnika U są co pewien czas zaostrzane. Kolejne zmiany będą obowiązywać od 1 stycznia 2021 roku. Potocznie nazywa się je standardem WT 2021.

współczynnik przenikania ciepła U współczynnik U energooszczędność w budownictwie materiały budowlane
Współczynnik przenikania ciepła U - dach
Fot. Isover Polska

Ile powinien wynosić współczynnik przenikania ciepła?

Wartość współczynnika U dla konkretnych przegród jest inna. Od stycznia 2017 roku normy współczynnika przenikania ciepła nie mogą być większe niż:

  • 0,30 W/(m²K) dla podłogi na gruncie,
  • 0,23 W/(m²K) dla ścian zewnętrznych,
  • 0,18 W/(m²K) dla dachów i stropodachów,
  • 1,1 W/(m²K) dla okien,
  • 1,3 W/(m²K) dla okien połaciowych,
  • 1,5 W/(m²K) dla drzwi zewnętrznych.

Od 2021 roku według przepisów zostaną obniżone normy regulujące izolację dachów i ścian zewnętrznych do następujących wartości:

  • 0,30 W/(m²K) dla podłogi na gruncie,
  • 0,20 W/(m²K) dla ścian zewnętrznych,
  • 0,15 W/(m²K) dla dachów i stropodachów,
  • 0,9 W/(m²K) dla okien,
  • 1,1 W/(m²K) dla okien połaciowych,
  • 1,3 W/(m²K) dla drzwi zewnętrznych.

Jakie zastosowanie ma współczynnik U w praktyce? Wartość współczynnika przenikania ciepła dla poszczególnych przegród zależy w głównej mierze od ich grubości oraz warstwy izolacji cieplnej. Z pewnością warto wybierać materiały o jak najniższym współczynniku λ i układać je grubszą warstwą. Inwestycja w takie ocieplenie zwróci się w postaci niższych rachunków za ogrzewanie domu. 

współczynnik przenikania ciepła U współczynnik U energooszczędność w budownictwie materiały budowlane
Współczynnik przenikania ciepła U
WT 2021

Skomentuj:

Współczynnik przenikania ciepła