Planuj z głową!

Tak zwany dom pasywny czy energooszczędny to budynek, którego roczne zapotrzebowanie na energię do ogrzewania oscylującym między 30 kWh/ (m²•rok) a 60 kWh/ (m²•rok) , a zapotrzebowanie na energię pierwotną (konieczną m.in. do ogrzewania, przygotowywania ciepłej wody, działania urządzeń domowych) to 15 kWh/ (m²•rok). Dla porównania, domy „zaledwie” energooszczędne potrzebują do ogrzewania co najmniej 70 kWh/ (m²•rok).

Budując dom należy przykładać ogromną wagę nie tylko do odpowiedniego wykonania obiektu, ale także do materiałów użytych do jego budowy. To od nich w dużej mierze zależy właściwa izolacja cieplna obiektu, która pozwoli zaoszczędzić na późniejszym ogrzewaniu. Nieodpowiednia izolacja cieplna, o czym wspominaliśmy już wielokrotnie, może doprowadzić do utraty nawet 40 proc. ciepła z domu. To z kolei pociąga za sobą o wiele wyższe rachunki za ogrzewanie, a konsekwencją większego zużycia energii jest intensyfikacja zanieczyszczenia środowiska. W zaplanowaniu właściwej izolacji cieplnej budynku mieszkalnego niezbędny będzie obliczenie współczynnik przenikalności cieplnej.

O czym nam mówi współczynnik U?

Posiłkując się definicją, 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 jego wartość, tym mniejsze są straty ciepła, a dana przegroda jest lepszym izolatorem. Przekładając to na język nieco bardziej zrozumiały, współczynnik przenikania ciepła U określa nam ilość energii cieplnej, która ucieka przez poszczególne przegrody termiczne w naszym domu.

Normy dla współczynnika U

Jeszcze w latach 80. XX wieku współczynnik U, zgodnie z ówczesnymi przepisami, musiał wynosił 1,16 W/(m2·K). Z czasem wartość ta ulegała systematycznemu zmniejszaniu. Pod koniec 2016 r. współczynnik przenikania ciepła U wynosić już 0,25 W/(m2·K) dla ścian zewnętrznych. Istnieją odrębne wytyczne dla dachów, okien, drzwi oraz podłóg. Z czasem wymagania dla wszystkich tych wartości zostały jeszcze bardziej zaostrzone. I tak np. współczynnik przenikania ciepła ściany zewnętrznej od 2017r. nie mógł przekroczyć 0,23 W/(m2·K). Normy w zakresie wsp przenikania ciepła określa Ministerstwo Infrastruktury.

Od początku 2021 roku obowiązuje norma, określająca:

• współczynnik przenikania ciepła ściany zewnętrznej U na poziomie maksymalnie 0,2 W/m2K,
• współczynnik przenikania ciepła dla okien i drzwi balkonowych – nie więcej niż 0,9 W/m2K,
• współczynnik przenikania ciepła dla okien połaciowych – nie więcej niż 1,1 W/m2K.

Przepisy są aktualizowane co kilka lat tak, aby sprostać wymaganiom technicznym i technologicznym w branży budowlanej. Ciągłe zmiany w tym zakresie zapewniają lepsze uszczelnienie nowo powstałym obiektom, dzięki czemu są one bardziej energooszczędne, tańsze w użytkowaniu oraz przyjazne dla środowiska naturalnego.

Współczynnik przenikania ciepła przegrody

Przenikalność cieplna U określa izolacyjność cieplną przegrody budowlanej. Wartość współczynnika U jest uzależniona od rodzaju materiału budowlanego wykorzystanego w danej przegrodzie, jej grubości (im większa, tym lepiej chroni przed uciekaniem ciepła), a także jej rodzaju (np. jednolita ściana zewnętrzna będzie generować mniejsze straty ciepła niż drzwi albo okna).

Podczas planowania izolacji cieplnej budynku wartość współczynnika stanowi cenną wskazówkę, pozwalając na obliczanie oporu cieplnego. Współczynnik U daje nam konkretne dane odnośnie ewentualnych strat ciepła dla ścian, stropów, drzwi czy okien. Im niższy współczynnik przewodzenia ciepła, tym lepszą izolację termiczną zapewnia dana przegroda.

Jak obliczyć współczynnik przenikania ciepła?

Do obliczania współczynnika przenikania ciepła niezbędny będzie na pewno współczynnik przenikania ciepła (lambda λ [W/(m·K)]) każdego z użytych materiałów. Często lepszej jakości materiał o mniejszym współczynniku lambda pozwoli na zastosowanie cieńszej warstwy izolacji. Do obliczania współczynnika U wykorzystuje się znormalizowane wartości współczynnika przewodzenia ciepła λ lub dane udostępnione przez producentów materiałów budowlanych, a także wartości tzw. oporu cieplnego poszczególnych warstw.

Dla porównania:

Elementy ściany	Grubość (cm)	lambda	R = (d/λ)
tynk cementowo wapienny	2	0,82	0,024
styropian	5	0,043	1,16
płyta OSB	1,2	0,16	0,075
szkieletu wypełnionego pianą PUR	25	0,0345-0,038	6,85-7,25
płyty karton gips	1	0,35	0,28

Legenda:
R = (d/λ)
gdzie:
d - grubość warstwy
λ - współczyniika przewodzenia ciepła

Należy 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 Rsi, Rse według normy PN-EN ISO 6946:2017-10:
• opór przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni - Rsi = 0,13 m2·K/W
• opór przejmowania ciepła na zewnętrznej powierzchni - Rse = 0,04 m2·K/W

Wzór na współczynnik przenikania ciepła

Po pierwsze, należy sprawdzić, jaki jest współczynnik lambda dla każdego z materiałów zastosowanych do izolacji danej przegrody, a także, jaka jest grubości każdej z tych warstw.

Po drugie, należy obliczyć opór przyjmowania ciepła dla każdej warstwy według wzoru:

R1 = d1/ λ1

gdzie R1 oznacza opór, d1 – grubość warstwy, a λ1 – współczynnik lambda danego materiału.

Po trzecie, należy zsumować uzyskane wartości dla wszystkich warstw – R1, R2, R3 itd., a następnie dodać do nich stałe wartości oporu cieplnego dla poziomego przepływu ciepła, czyli Rsi oraz Rse. Uzyskana wartość to R – opór cieplny całej przegrody.

Po czwarte, współczynnik przenikania ciepła to odwrotność oporu cieplnego przegrody. Można go obliczyć, podstawiając uzyskaną wartość do wzoru U = 1/R.

W ten sposób otrzymujemy współczynnik przenikania ciepła U.