Współczynnik przenikania ciepła. Od czego zależy współczynnik U przegród budowlanych?

Co znajdziesz w artykule:

• Współczynnik przenikania ciepła - definicja
• Współczynnik przenikania ciepła - od czego zależy?
• Jak obliczyć współczynnik U?
• Wzór na współczynnik przenikania ciepła U
• Współczynnik przenikania ciepła - warunki techniczne
• Współczynnik przenikania ciepła dla okien i drzwi

Współczynnik przenikania ciepła - definicja

Współczynnik przenikania ciepła U wyznacza ilość energii (wyrażoną w watach), jaka przenika przez przegrodę (okna i drzwi, ściany, dachy, stropodachy itp.), w odniesieniu do powierzchni tejże przegrody i różnicy temperatur z obu jej stron. Jednostką współczynnika przenikania ciepła jest W/(m²·K). Im mniejszy jest współczynnik U, tym mniejsze są straty ciepła, a dana przegroda jest lepszym izolatorem.

Współczynnik przenikania ciepła - od czego zależy?

Współczynnik przenikania ciepła określa izolacyjność cieplną przegrody budowlanej. Wartość współczynnika ciepła U zależy od rodzaju materiału budowlanego użytego w danej przegrodzie, zastosowanej grubości, także od rodzaju przegrody.

• Patrz też: Przegrody budowlane i akustyka

Jak obliczyć współczynnik U?

Aby obliczyć współczynnik przenikania ciepła, trzeba znać współczynniki przewodzenia ciepła materiałów (λ [W/(m·K)]), z których zbudowana jest przegroda, a także grubości poszczególnych warstw (cm). Współczynnik przewodzenia ciepła oznaczany jest jako λ (lambda), a jego jednostką jest W/(m·K).

Do obliczania współczynnika przenikania ciepła U wykorzystuje się znormalizowane wartości współczynnika przewodzenia ciepła λ lub dane udostępnione przez producentów materiałów budowlanych.

Ważne: Współczynnik przenikania a przewodzenia to zupełnie inne parametry, ale są ze sobą ściśle powiązane. Wartość współczynnika przenikania ciepła U określa izolacyjność całej przegrody, natomiast współczynnik przewodzenia ciepła λ mówi o izolacyjności cieplnej konkretnego materiału. Przykładowo, dwie ściany wykonane z tego samego materiału (czyli o tej samej wartości λ), mogą mieć inny współczynnik U, ponieważ są różnej grubości.

Do obliczenia współczynnika przenikania ciepła przegrody potrzebne są również wartości tzw. oporu cieplnego poszczególnych warstw. Trzeba pamiętać o oporach przejmowania ciepła na zewnętrznej i wewnętrznej powierzchni (dla poziomego przepływu ciepła są stałe i wynoszą odpowiednio 0,04 i 0,13 (m²·K/W):

Wartości oporu przejmowania ciepła R_si, R_se według normy PN-EN ISO 6946:2017-10

Opór przyjmowania ciepła	Kierunek przepływu ciepła
	poziomy	poziomy (w górę)	pionowy (w dół)
Rsi [m²·K/W]	0,13	0,10	0,17
Rse [m²·K/W]	0,04

Wzór na współczynnik przenikania ciepła U

Współczynnik przenikania ciepła U dla ścian wylicza się w 3 krokach:

1. Oblicza opory przyjmowania ciepła dla każdej warstwy przegrody R1 = d1/λ1, R2 = d2/λ2 itd.,

gdzie d oznacza grubość danej warstwy.

2. Sumuje opory cieplne dla każdej warstwy i dodaje opory przejmowania ciepła na zewnętrznej (R_se) i wewnętrznej (R_si) powierzchni.

R = R_si + R1 + R2+ ... + R_se [m²·K/W]

3. Współczynnik przenikania ciepła jest odwrotnością oporu cieplnego całej przegrody, czyli U wylicza się wg wzoru:

U = 1/R [W/(m²·K)]

Jest to najprostszy, ogólny sposób obliczenia współczynnika przenikania ciepła U. Przy dokładniejszych wyliczeniach powinno się wziąć pod uwagę udział, choć niewielki, takich warstw, jak zaprawy, tynki, itp.

Współczynnik przenikania ciepła - warunki techniczne

Rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, obowiązujące od 1 stycznia 2014 roku, zawiera wymagania dotyczące zasad projektowania i wykonywania budynków, odnoszące się do minimalnej izolacyjności cieplnej przegród budynku. Przegrody, w zależności od ich typu, muszą spełniać minimalne parametry izolacyjności cieplnej. Warunki techniczne określają jedynie maksymalną wartość U, czyli współczynnika przenikania ciepła dla każdej przegrody budynku.

Patrz też: Budowa domu po 1 stycznia 2017 - nowe warunki techniczne

Nowe warunki techniczne obniżają wartości współczynnika przenikania ciepła (U) dla poszczególnych przegród budowlanych.

Rodzaj przegrody i temperatura w pomieszczeniu	Współczynnik przenikania ciepła U (maks.) [W/(m²·K)]
	1 stycznia 2017	1 stycznia 2021
1. Ściany zewnętrzne
przy ti ≥ 16°C	0,23	0,20
przy 8°C ≤ ti< 16°C	0,45	0,45
przy ti < 8°C	0,90	0,90
2. Ściany wewnętrzne
przy Δti ≥ 8°C oraz oddzielające pomieszczenia ogrzewaneod klatek schodowych i korytarzy	1,00	1,00
przy Δti < 8°C	bez wymagań	bez wymagań
oddzielające pomieszczenie ogrzewane od nieogrzewanego	0,30	0,30
3. Ściany nieogrzewanych kondygnacji podziemnych
	bez wymagań	bez wymagań
4. Dachy, stropodachy i stropy pod nieogrzewanymi poddaszami lub nad przejazdami
przy ti ≥ 16°C	0,18	0,15
przy 8°C ≤ ti< 16°C	0,30	0,30
przy ti < 8°C	0,70	0,70
5. Stropy nad pomieszczeniami nieogrzewanymi i zamkniętymi przestrzeniami podpodłogowymi
przy ti ≥ 16°C	0,25	0,25
przy 8°C ≤ ti< 16°C	0,30	0,30
przy ti < 8°C	1,00	1,00
6. Podłogi na gruncie
przy ti ≥ 16°C	0,30	0,30
przy 8°C ≤ ti < 16°C	1,20	1,20
przy ti < 8°C	1,50	1,50

Współczynnik przenikania ciepła dla okien i drzwi

Współczynnik izolacyjności cieplnej dotyczy również okien i drzwi (współczynnik U_w). Dla okien fasadowych i drzwi współczynnik izolacyjności cieplnej nie może przekraczać 1,1 W/m²·K, a dla okien dachowych 1,3 W/m²·K. Wymagania te będą obowiązywać do końca 2020 roku. Później dopuszczalny wskaźnik izolacyjności ulegnie kolejnemu zaostrzeniu do 0,9 W/m²·K dla okien fasadowych i drzwi oraz 1,1 W/m²·K dla okien dachowych.

Patrz też: Współczynnik przenikania ciepła okna

Paweł Wiśniewski