Obliczanie współczynnika przenikania ciepła U przegrody Opracował: Ryszard Ziębora

Co to jest współczynnik przenikania ciepła U ? Współczynnik U definiuje się jako ilość ciepła przenikającą w ciągu 1 godziny przez 1m2 płaskiej przegrody (np. okien, ścian, itp.) przy różnicy temperatury powietrza po obu jej stronach (wewnątrz / zewnątrz) wynoszącej 1K (1°C). gdzie: U – współczynnik przenikania ciepła, q – ilość przepływającego ciepła w jednostce czasu (strumień ciepła), S – powierzchnia przegrody, ΔT – różnica temperatur po obu stronach przegrody.

Jednoznacznie należy stwierdzić, że im mniejsza wartość współczynnika U, tym większa izolacyjność termiczna przegrody (okien, ścian, stropów itp.). Wielkość współczynnika przenikania ciepła reguluje Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. Nr 75, poz. 690, z 2003 r. Nr 33, poz. 270 oraz z 2004 r. Nr 109, poz. 1156)

Wartości współczynnika przenikania ciepła U ścian, stropów i stropodachów, obliczone zgodnie z Polskimi Normami dotyczącymi obliczania oporu cieplnego i współczynnika przenikania ciepła, nie mogą być większe niż wartości U(max) określone w tabelach (dla budynku mieszkalnego i zamieszkania zbiorowego : Lp. Rodzaj przegrody i temperatura w pomieszczeniu Współczynnik przenikania ciepła U(max) [W/(m2 · K)] 1 Ściany zewnętrzne (stykające się z powietrzem zewnętrznym, niezależnie od rodzaju ściany): a) przy ti> 16 °C 0,30 b) przy ti £ 16 °C 0,80 2 Ściany wewnętrzne pomiędzy pomieszczeniami ogrzewanymi a nieogrzewanymi, klatkami schodowymi lub korytarzami 1,00 3 Dachy, stropodachy i stropy pod nieogrzewanymi poddaszami lub nad przejazdami: 0,25 b) przy 8 °C < ti £ 16 °C 0,50 4 Stropy nad piwnicami nieogrzewanymi i zamkniętymi przestrzeniami podpodłogowymi, podłogi na gruncie 0,45 5 Ściany wewnętrzne oddzielające pomieszczenie ogrzewane od nieogrzewanego 6 Stropy nad ogrzewanymi kondygnacjami podziemnymi Bez ograniczeń

Współczynnik przenikania ciepła wyrażony jest równaniem gdzie: RT –całkowity opór cieplny przegrody budowlanej

Całkowity opór cieplny RT Całkowity opór cieplny RT, płaskiego komponentu budowlanego składającego się z warstw jednorodnych cieplnie prostopadłych do strumienia ciepła obliczamy z równania gdzie: Rsi -opór przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni; R 1, R 2 …R n - obliczeniowe opory cieplne każdej warstwy; Rse - opór przejmowania ciepła na zewnętrznej powierzchni.

Rozkład temperatur w ścianie wraz z pokazaniem poszczególnych oporów cieplnych R Rse R2 Rsi R1 R3

Kierunek strumienia ciepła Opory przejmowania ciepła warstw powietrza przyjmuje się zgodnie z normą PN-EN ISO 6946: Opór przejmowania ciepła m2·K / W Kierunek strumienia ciepła W górę Poziomy W dół Rsi 0,10 0,13 0,17 Rse 0,04

Obliczeniowe opory cieplne pojedynczej i-tej warstwy obliczamy z e wzoru: gdzie: λ - obliczeniowy współczynnik przewodzenia ciepła danego materiału [W/m∙K].

Przewodność cieplna, inaczej współczynnik przewodnictwa ciepła λ, określa zdolność substancji do przewodzenia ciepła. W tych samych warunkach więcej ciepła przepłynie przez substancję o większym współczynniku przewodności cieplnej. Wartość ta odpowiada ilości ciepła w dżulach, jakie jest przewodzone przez warstwę materiału o grubości 1m i powierzchni 1m2 , przy różnicy temperatur po obydwu stronach równej jednemu stopniowi, w czasie zaledwie jednej sekundy. Im mniejsza jest wartość współczynnika przewodzenia ciepła danego materiału, tym lepszym jest on izolatorem. Wartości lambdy dla konkretnych materiałów uzyskiwane są podczas specjalistycznych badań, w których mierzy się faktyczny strumień ciepła przewodzony przez próbkę konkretnego materiału.

Gęstość w stanie suchym (średnia), kg/m³ Wartości obliczeniowe współczynnika przewodzenia ciepła, wg załącznika NC do PN-EN ISO 6946:1999 * Lp. Nazwa materiału Gęstość w stanie suchym (średnia), kg/m³ Współczynnik przewodzenia ciepła l, W/(m·K) warunki średniowilgotne warunki wilgotne 1 2 3 4 5 Asfalty Asfalt ponaftowy 1050 0,17 Asfalt lany 1800 0,75 Asfaltobeton 2100 1,00 Beton i przegrody z betonu Żelbet 2500 1,70 1,80 Beton zwykły z kruszywa kamiennego 2400 2200 1,30 1,50 1900 1,10 6 Beton jamisty z kruszywa kamiennego 7 Beton z kruszywa wapiennego 1600 0,72 0,80 1400 0,60 0,70 1200 0,50 8 Beton z żużla pumeksowego lub granulowanego 0,58 0,68 0,40 0,47 1000 0,33 9 Beton z żużla paleniskowego 0,85 0,95 0,67 0,56

10 Beton z kruszywa keramzytowego 1600 0,90 1,00 1400 0,72 0,80 1300 0,62 0,68 1200 0,54 0,60 1100 0,46 0,51 1000 0,39 0,43 11 Mur z betonu komórkowego na cienkowarstwowej zaprawie klejącej lub na zaprawie o przewodności cieplnej równej przewodności cieplnej betonu komórkowego 800 0,29 0,35 700 0,25 0,30 600 0,21 500 0,17 400 0,14 12 Mur z betonu komórkowego na zaprawie cementowo-wapiennej, ze spoinami o grubości nie większej niż 1,5 cm 0,38 0,44 0,40 13 Wiórobeton i wiórotrocinobeton 900 0,26 0,22 0,19 0,20 0,15 0,18

Drewno i materiały drewnopochodne 14 Sosna i świerk 550 - w poprzek włókien 0,16 0,20 - wzdłuż włókien 0,30 0,35 15 Dąb 800 0,22 0,26 0,40 0,46 16 Sklejka 600 17 Płyty pilśniowe porowate 300 0,06 0,07 18 Płyty pilśniowe twarde 1000 0,18 0,21 Wyroby gipsowe zabezpieczone przed zawilgoceniem 19 Płyty i bloki z gipsu 900 20 Gipsobeton piaskowy 1300 0,52 0,62 1200 0,45 21 Gazogips 500 0,19 0,28 22 Płyty gipsowo-kartonowe 0,23 0,29 23 Jastrych gipsowy czysty 1800 1,00 1,10 0,60 24 Jastrych gipsowy z piaskiem 1900 1,20 1,30 Kamienie naturalne 25 Marmur, granit 2800 3,50 3,70 26 Piaskowiec 2400 2,20 2,40 27 Wapień zwarty 2000 1,15 1,40 28 Wapień porowaty 1700 0,92 1400 0,64 0,76 29 Mur z kamienia łamanego z zawartością zaprawy 35% objętościowo przy gęstości kamienia 2800 kg/m3 2,50 2,80

Mur z cegły (na zaprawie cementowo-wapiennej, przy grubości spoin do 1,5 cm) 30 Mur z cegły ceramicznej pełnej 1800 0,77 0,91 31 Mur z cegły dziurawki 1400 0,62 0,70 32 Mur z cegły kratówki 1300 0,56 33 Mur z cegły silikatowej pełnej 1900 0,90 1,00 34 Mur z cegły silikatowej drążonej i bloków drążonych 1600 0,80 1500 0,75 0,85 35 Mur z cegły klinkierowej 1,05 1,15 Materiały termoizolacyjne 36 Płyty korkowe ekspandowane 150 0,045 0,050 37 Płyty korkowe asfaltowane 250 0,070 0,075 38 Płyty ze słomy 300 0,080 0,10 39 Płyty z trzciny 40 Płyty z paździerzy lnianych na lepiszczu syntetycznym 700 0,13 0,15 41 Płyty wiórkowo-cementowe 600 0,19 450 0,14 0,16 42 Płyty wiórowe na lepiszczu syntetycznym 0,090 43 Szkło piankowe "białe" 0,12 44 Szkło piankowe "czarne" 180 0,07 45 Maty z włókna szklanego od 60 do 100 46 Wełna mineralna granulowana od 40 do 80 47 Filce, maty i płyty z wełny mineralnej od 100 do 160 0,042 48 Styropian 10 12 0,043 od 15 do 40 0,040 49 Pianka poliuretanowa - w szczelnej osłonie od 30 do 50 0,025 - w pozostałych przypadkach 0,035 od 50 do 150

Tynki 50 Tynk lub gładź cementowa 2000 1,00 1,10 51 Tynk lub gładź cementowo-wapienna 1850 0,82 0,90 52 Tynk wapienny 1700 0,70 0,80 Zasypki 53 Żużel paleniskowy 1000 0,28 0,35 700 0,22 54 Żużel wielkopiecowy granulowany, keramzyt 900 0,26 0,29 0,20 0,24 500 0,16 0,19 55 Popioły lotne (ubijane) 0,30 0,37 56 Proszek hydrofobowy 0,33 57 Trociny drzewne luzem 250 0,090 0,12 58 Wióry drzewne ubijane 300 59 Wióry drzewne luzem 150 0,070 0,080 60 Mączka torfowa 200 61 Śrut gumowy 0,10

Wybrane materiały różne 62 Filc izolacyjny 300 0,060 0,080 63 Wojłok 500 0,12 0,15 64 Płyty okładzinowe ceramiczne, terakota 2000 1,05 65 Wykładzina podłogowa PCW 1300 0,20 66 Tektura 900 0,14 0,17 67 Papa (asfaltowa) 1000 0,18 68 Papier 0,25 0,30 69 Szkło okienne 2500 0,80 70 Szkło zbrojone 2700 1,15 71 Szkło organiczne (pleksiglas) 1200 0,19 72 Guma w płytach 73 Ił 1800 0,75 74 Glina 0,85 75 Glina piaszczysta 0,70 76 Piasek pylasty 0,55 77 Piasek średni 1650 0,40 78 Żwir 0,90 79 Grunt roślinny 80 Stopy aluminium 200 81 Miedź 8800 370 82 Stal budowlana 7800 58 83 Żeliwo 7200 50 84 Cynk 7100 110

O ile przewodność cieplna λ jest cechą materiału, to współczynnik przenikania U ciepła charakteryzuje konkretną przegrodę, np. ścianę. Dla przegrody jednorodnej zależność między tymi współczynnikami wyraża się wzorem: Stąd grubość przegrody: gdzie: λ – przewodność cieplna, d – grubość przegrody.

Obliczanie grubości przegrody jednorodnej dla zadanego współczynnika przenikania ciepła U Podaj żądaną wartość współczynnika U Grubość przegrody wynosi [m]

Obliczanie współczynnika przenikania ciepła U Podaj d w [m] λ1= d2= R1= Warstwa 1 λ2= d2= R2= Warstwa 2 λ3= d3= R3= Warstwa 3 λ3= d3= R4= Warstwa 4 Rsi= Rse= Całkowity opór cieplny RT=

Skorygowany współczynnik przenikania ciepła Uc uzyskuje się, dodając do obliczonego współczynnika U przegrody wyrażenie korekcyjne ΔU: Uc = U + ΔU W przypadku ścian, wyrażenie korekcyjne określa wzór: ΔU = ΔUg + ΔUf w którym: ΔUg - poprawka z uwagi na nieszczelności, Uf - poprawka z uwagi na łączniki mechaniczne.