Konstrukcja budynku mieszkalnego ma zapewnić nie tylko schronienie przed zagrożeniami zewnętrznymi czy skutkiem czynników atmosferycznych. Równie ważne jest utrzymanie wewnątrz ciepła, szczególnie w czasie zimowych miesięcy grzewczych. Tylko właściwy dobór materiałów budowlanych pozwoli na skuteczne zatrzymanie ciepła wewnątrz budynku. Obliczenie współczynnika przenikania ciepła na etapie projektu lub remontu obiektu ma na to kluczowy wpływ.
dowiesz
się:
- dlaczego warto zwrócić uwagę na współczynnik przenikania ciepła
- co ma wpływ na jego wartość
- w jaki sposób oblicza się współczynnik U
- jakie są obowiązujące normy
Współczynnik przenikania ciepła - od czego zależy?, zdjęcie: pxhere.com
O czym świadczy współczynnik przenikania ciepła?
Współczynnik przenikania ciepła, oznaczany symbolem U, to najprościej mówiąc parametr odpowiedzialny za to, ile ciepła zostaje wewnątrz budynku. Określony jest w jednostce (W/(m2K) czyli ilości Wat na metr kwadratowy na jeden Kelwin. Oznacza dokładnie jaką stratę energii zanotuje przegroda wzniesiona z określonych materiałów. Jak łatwo się domyślić, niższy parametr tego współczynnika to lepsza izolacja termiczna przegrody. Jego wysokość określają też normy budowlane, o których więcej informacji znajduje się w dalszej części tekstu.
Współczynnik przenikania ciepła można obniżyć poprzez zastosowanie wyższej jakości materiałów budowlanych. Zastosowanie elementów ociepleniowych na poszczególnych przegrodach zewnętrznych również ma wpływ na ten parametr. Wiąże się to niestety z większymi kosztami wzniesienia budynku. Jednak podniesienie wartości kosztorysu związane z taką inwestycją z reguły zwraca się już po kilku pierwszych sezonach grzewczych. Ponadto mniejsze spalanie to jednocześnie niższy stopień zanieczyszczenia powietrza i zdrowsze środowisko wokół obiektu.
Współczynnik przenikania ciepła - od czego zależy?, zdjęcie: pxhere.com
Obliczanie współczynnika przenikania ciepła
Każdy profesjonalny projekt budowlany zawiera obliczenia związane ze współczynnikiem przenikania ciepła. Dokonuje się ich indywidualnie dla każdej z przegród lub ich grup, jeśli wykonane są z tych samych materiałów. W związku z tym współczynnik należy obliczyć oddzielnie dla podłóg i płyt fundamentowych, ścian zewnętrznych, dachów, a także okien i drzwi. Zanim przedstawimy wzór potrzebny do obliczeń, warto pokrótce opisać wszystkie elementy składowe, potrzebne do jego obliczenia.
Współczynnik przewodzenia ciepła lambda (λ)
Każdy materiał budowlany dostępny na rynku ma określony współczynnik przewodzenia ciepła. Uzyskuje się go poprzez przeprowadzenie szeregu badań laboratoryjnych. Ten parametr określa jak łatwo przez badany materiał przenika powietrze. Jest inny w zależności od budowy elementu i jego struktury. Czym wyższa wartość tego parametru, tym lepszą zaporę stanowi materiał. Przykładowe porównanie współczynnika lambda dla styropianu białego i grafitowego można znaleźć we wcześniejszym tekście.
Grubość materiału
Współczynnik lambda to stały parametr, który nie określa, jak skuteczną izolację stanowi przegroda. Ważna jest jeszcze grubość danego materiału. Grubsze przegrody z reguły stanowią lepszą izolację, jednak często wyższej jakości materiały są w stanie zapewnić lepszą izolację nawet przy tworzeniu cieńszych przegród.
Opór przewodzenia ciepła (R)
Ten parametr zestawia ze sobą współczynnik przewodzenia ciepła (λ) z grubością materiału. Jego wartość to ilość ciepła przewodzonego przez metr kwadratowy powierzchni w ciągu godziny. Obliczenia prowadzone są przy założeniu, że różnica temperatur po obu stronach przegrody wynosi 1ºC. Parametr pozwala określić, ile ciepła przepuści przegroda wykonana z danych materiałów o określonej grubości.
Wzór na obliczanie współczynnika przenikania ciepła
Spoglądając na powyższe parametry, wzór na obliczanie współczynnika przenikania ciepła nie będzie już tak niezrozumiały.
U = 1/R [W/(m²·K)]
Żeby obliczyć współczynnik, stosuje się zasadę trzech kroków. Profesjonalni projektanci wyposażeni w programy komputerowe często biorą pod uwagę dodatkowo współczynniki klejów, tynków czy warstw zbrojnych. Jednak do stosunkowo dokładnych obliczeń wystarczy właśnie ten sposób.
- Obliczanie oporu przewodzenia ciepła dla konkretnej warstwy w przegrodzie
Każda ściana, podłoga, czy połać dachowa składa się z kilku materiałów. Biorąc pod uwagę ich grubość i współczynnik λ należy wyliczyć R dla każdego z materiałów według wzoru:R=d/λ
- Obliczanie oporu dla całej przegrody.
W kolejnym kroku sumuje się współczynnik R każdego z materiałów, który znajduje się w danej przegrodzie. Jeśli ściana z pustaków jest pokryta płytami styropianowymi, sumuje się oba opory. Do tego należy dodać stałe opory przejmowania ciepła na zewnętrznej i wewnętrznej powierzchni. - Obliczanie współczynnika przenikania ciepła
W tym kroku pozostają nam już tylko obliczenia. To również jest moment na to, żeby ewentualnie zmienić którąś warstwę lub zwiększyć jej grubość. We wcześniejszych tekstach pisaliśmy już, jak dobrać grubość ścian, żeby poprawić energooszczędność budynku. Często już zaprojektowanie solidnej termoizolacji wystarczy do tego, aby obiekt spełniał wymogi budynku pasywnego.
Współczynnik przenikania ciepła - od czego zależy?, zdjęcie: freepic.com
Nowa norma - Standard WT 2021
Jak wspomniano wcześniej, współczynnik przenikania ciepła dla danego budynku to nie tylko decyzja inwestora. W prawie budowlanym istnieją przepisy, które dokładnie określają minimalny poziom U dla każdej przegrody. Ma to na celu zmniejszenie emisji szkodliwych związków do atmosfery i generowanie oszczędności energetycznych. W dotychczasowych przepisach te wartości wyglądają w następujący sposób:
- ściany zewnętrzne – 0,23 W/(m²)K
- dachy i stropodachy – 0,18 W/(m²)K
- podłogi na gruncie – 0,3 W/(m²)K
- ściany wewnętrzne – 1 W/(m²)K
- ściany oddzielające pomieszczenie ogrzewane od nieogrzewanego – 0,3 W/(m²)K
Od stycznia 2021 roku zaczną obowiązywać przepisy bardziej restrykcyjne. W ich myśl każdy nowy budynek musi mieć U dla określonych przegród na poziomie:
- ściany zewnętrzne – 0,20 W/(m²)K
- dachy i stropodachy – 0,15 W/(m²)K
- drzwi zewnętrzne – 1,5 W/(m²)K
- okna dachowa – 1,3 W/(m²)K
- okna i drzwi balkonowe – 1,1 W/(m²)K
Warto dodać, że normy te obowiązują obiekty, których budowa rozpocznie się po 1 stycznia 2021r. Jeśli budowa ruszyła przed tą datą, obiekt obowiązują dotychczasowe zasady.
Arek
Z wykształcenia budowlaniec, z zamiłowania pasjonat ogrodnictwa, a obecnie zawodowo zajmuje się pisaniem. Miał okazję uczestniczyć przy wielu projektach budowlanych, począwszy od budowy bloku elektrowni węglowej, a skończywszy na tworzeniu altany ogrodowej u sąsiada. Wolne chwile poświęca na sport i czytanie książek historycznych.
