Współczynnik przenikania ciepła - co to jest i jak go obliczyć?

Współczynnik przenikania ciepła czy mówiąc inaczej, współczynnik przewodzenia ciepła służy do określania zdolności przewodzenia ciepła danego materiału przez swoją strukturę. W tym artykule przyjrzymy się bliżej definicji i metodzie obliczania współczynnika przenikania ciepła oraz omówimy jego znaczenie.

Współczynnik przenikania ciepła - co to jest?

Współczynnik przenikania ciepła to zdolność materiału do przewodzenia ciepła. Jest zazwyczaj oznaczany literą "U", a jednostką współczynnika przenikania ciepła są W/m²K (waty na metr kwadratowy na kelwin). Współczynnik określa ilość energii cieplnej, która przenika przez poszczególne przegrody termiczne w budynku. Materiały o niskim współczynniku przenikania ciepła są bardziej izolujące i lepiej zatrzymują ciepło wewnątrz budynku, co jest korzystne w chłodniejszych klimatach. Materiały o wysokim współczynniku przenikania ciepła przewodzą ciepło bardziej efektywnie i są bardziej odpowiednie do stosowania w gorących klimatach. Bez względu na to, czy w budynku ważne jest zatrzymanie ciepła czy chłodu, izolacyjność jest bardzo ważna. 

Od czego zależy współczynnik przenikania ciepła?

Współczynnik przenikania ciepła zależy od wielu czynników, w tym takich jak:

  • rodzaju materiału - różne materiały mają różne właściwości przewodzenia ciepła, np. przykład metal jest dobrym przewodnikiem ciepła, podczas gdy drewno jest słabym przewodnikiem ciepła; materiały izolacyjne, takie jak wełna mineralna, pianka poliuretanowa czy styropian, mają niski współczynnik przenikania ciepła,
  • grubość materiału - grubość warstwy materiału wpływa na jego zdolność do przewodzenia ciepła; im grubszy jest materiał, tym trudniej ciepło przenika przez niego,
  • struktura materiału - struktura materiału, w tym jego porowatość i gęstość, wpływa na jego zdolność do przewodzenia przenikanie ciepła; materiały o dużej porowatości, takie jak pianki izolacyjne, mają niski współczynnik przenikania ciepła, ponieważ powietrze w porach działa jako izolator cieplny,
  • stan powierzchni materiału - stan powierzchni materiału, w tym jego gładkość, chropowatość i wilgotność, wpływa na zdolność materiału do przewodzenia ciepła,
  • różnica temperatur - omawiany współczynnik zależy również od różnicy temperatur między dwiema stronami materiału; im większa jest różnica temperatur, tym większy jest przepływ ciepła przez materiał.

Termowizja - sposób na sprawdzenie strat ciepła

Wartość współczynnika przenikania ciepła. Jak obliczyć współczynnik przenikania ciepła U?

Jak oblicza się współczynnik izolacyjności cieplnej? Obliczanie współczynnika przenikania ciepła (U) dla poszczególnych przegród budowlanych takich jak ściany, dachy i stropodachy, jest kluczowe dla zapewnienia odpowiedniej izolacji termicznej budynku. Współczynnik U określa ilość energii (wyrażonej w watach) przenikającej przez 1 metr kwadratowy przegrody, gdy różnica temperatury z obu jej stron wynosi 1 K (kelwin). Jednostką obliczenia współczynnika przenikania ciepła jest W/(m²·K). Im niższy współczynnik przewodzenia ciepła U przegrody, tym lepszą izolacyjność cieplną przegrody budowlanej zastosowano.

Obliczając współczynnik przenikania ciepła U dla przegrody warstwowej, potrzebujemy grubości i parametrów cieplnych wszystkich warstw, z jakich zbudowana jest przegroda. Te dane są konieczne do obliczenia oporu cieplnego poszczególnych warstw przegrody, a następnie do obliczeń współczynnika przenikalności cieplnej.

Opór cieplny całej przegrody wyraża się symbolem R i oblicza według wzoru:

R = d/λ 

gdzie:

R – opór cieplny [m²K/W]

d – grubość materiału wyrażana w metrach [m]

λ – współczynnik przewodzenia ciepła materiału wyrażany w [W/mK] (współczynnik lambda jest podawany w normie PN-EN ISO 10456 lub deklaracjach producentów)

Obliczając współczynnik przenikalności cieplnej przegrody, trzeba zsumować opory cieplne wszystkich warstw. Następnie oblicza się współczynnik przenikania ciepła U według wzoru:

U = 1/RT

gdzie:

RT to całkowity opór cieplny warstwy przegrody budowlanej.

Współczynnik przenikania ciepła a warunki techniczne

Współczynnik (U) jest jednym z głównych parametrów uwzględnianych w normach i przepisach dotyczących efektywności energetycznej budynków. Ważnymi parametrami są też:

Współczynnik przejmowania ciepła

Współczynnik przejmowania ciepła, nazywany również współczynnikiem wymiany ciepła, określa ilość ciepła przekazywaną między dwoma medium (np. powietrzem wewnętrznym a powietrzem zewnętrznym) przez jednostkową powierzchnię w jednostce czasu, gdy różnica temperatury między medium wynosi 1 K (kelwin). Oznaczany jest literą h i jednostką jego miary jest W/(m²·K).

Współczynnik lambda danego materiału

Współczynnik lambda (λ) jest jednym z najważniejszych parametrów określających właściwości izolacyjne materiału. Określa on zdolność materiału do przewodzenia ciepła. Im niższa wartość współczynnika lambda, tym lepsze właściwości izolacyjne materiału. Współczynnik ten jest podawany w jednostkach [W/mK].

Wartość współczynnika lambda zależy od rodzaju materiału. Na przykład:

Wełna mineralna: λ = 0,035 - 0,045 W/mK

Styropian: λ = 0,030 - 0,040 W/mK

Beton: λ = 1,5 - 2,5 W/mK

Warunki Techniczne (WT) to przepisy, które określają normy i zasady w specyfikacji technicznej materiałów budowlanych, jakie muszą spełniać budynki. Głównie dotyczą one cech wskazujących na energooszczędność budynków. Aktualne Warunki Techniczne z 2021 roku określają, że współczynnik (U) nie może przekraczać 0,2 W/m²K dla ścian zewnętrznych i 0,9 W/m²K dla okien zwykłych oraz drzwi balkonowych. W przypadku nowych domów jednorodzinnych zapotrzebowanie na nieodnawialną energię pierwotną (EP) nie może przekroczyć 70 kWh/(m2*rok) Współczynnik U określa jakość termoizolacji, a współczynnik EP to wskaźnik rocznego zapotrzebowania budynku na nieodnawialną energię pierwotną, niezbędną do ogrzewania, wentylacji, chłodzenia oraz podgrzewania ciepłej wody użytkowej. Warunki techniczne od lat stają się normą i oznaczają, że domy, które budujemy, są energooszczędne. Wystarczy zadbać o odpowiedni współczynnik (U) materiałów budowlanych, jak np. okna i utrzymanie odpowiedniego wskaźnika EP, instalując pompę ciepła, rekuperację lub panele fotowoltaiczne.

ARCHON+ Biuro Projektów logo Zobacz najciekawsze projekty domów!

Dom w malinówkach 11 KOD: MIKOLAJ250
Dom w malinówkach 11
Dom w renklodach 15 (G2) KOD: MIKOLAJ250
Dom w renklodach 15 (G2)
Dom w kosaćcach 2 (N) KOD: MIKOLAJ250
Dom w kosaćcach 2 (N)

Zobacz więcej projektów

Normy dla współczynnika przenikania ciepła

Normy dla współczynnika przenikania ciepła dla (U) dla różnych przegród budowlanych są określone w Warunkach Technicznych i różnią się w zależności od rodzaju przegrody i temperatury w pomieszczeniach. Oto normy dla niektórych przegród:

Ściany zewnętrzne:

Temperatura w pomieszczeniach ≥ 16°C: U maksymalnie 0,20 W/(m²·K)

Temperatura w pomieszczeniach wynosi między 8 a 16°C: U maksymalnie 0,45 W/(m²·K)

Temperatura w pomieszczeniach < 8°C: U maksymalnie 0,9 W/(m²·K)

Dachy i stropodachy:

Temperatura w pomieszczeniach ≥ 16°C: U maksymalnie 0,15 W/(m²·K)

Temperatura w pomieszczeniach wynosi między 8 a 16°C: U maksymalnie 0,30 W/(m²·K)

Temperatura w pomieszczeniach < 8°C: U maksymalnie 0,7 W/(m²·K)

Współczynniki przenikania ciepła dla różnych przegród

Współczynnik przenikania ciepła zależy od rodzaju materiału, jego grubości oraz warunków otoczenia. Oto przykładowe wartości współczynnika przenikania ciepła dla różnych materiałów:

Beton: 1,7 - 2,3 W/m²·K

Cegła: 0,6 - 1,0 W/m²·K

Drewno: 0,12 - 0,16 W/m²·K

Szkło: 0,9 - 1,1 W/m²·K

Wełna mineralna: 0,03 - 0,04 W/m²·K

Pianka poliuretanowa: 0,02 - 0,03 W/m²·K

Stal: 50 - 80 W/m²·K

Aluminium: 200 - 250 W/m²·K

Warto zauważyć, że im niższy współczynnik (U), tym lepsza izolacja termiczna danego materiału.

Jak płacić niższe rachunki za ogrzewanie poprzez ograniczenie strat ciepła?

Ograniczenie strat ciepła w domu to kluczowy element oszczędzania na rachunkach za ogrzewanie. Poprzez zastosowanie kilku prostych technik i inwestycji w odpowiednie rozwiązania można znacząco zmniejszyć zużycie energii na ogrzewanie i tym samym obniżyć rachunki. Poniżej przedstawimy kilka praktycznych wskazówek, które pomogą ograniczyć straty ciepła w domu i cieszyć się komfortowym i ciepłym wnętrzem bez konieczności płacenia wysokich rachunków za ogrzewanie.

Czytaj także: "Mostki termiczne - skąd się biorą, gdzie wystepują i jak im zapobiegać?"

Dach a straty ciepła

Ograniczenie strat ciepła na dachu to jeden z najbardziej skutecznych sposobów na obniżenie rachunków za ogrzewanie. Dach jest jednym z miejsc, przez które ucieka najwięcej ciepła z wnętrza domu. Oto kilka sposobów na ograniczenie strat ciepła na dachu:

  • izolacja dachu - jednym z najważniejszych kroków w ograniczaniu strat ciepła na dachu jest odpowiednia izolacja; warto zainwestować w materiały izolacyjne o wysokiej jakości i odpowiedniej grubości,
  • zapewnienie odpowiedniej wentylacji dachu - odpowiednia wentylacja dachu jest kluczowa dla zapobiegania kondensacji i wilgoci, które mogą prowadzić do uszkodzeń dachu i strat ciepła; warto zadbać o odpowiednią cyrkulację powietrza na poddaszu, aby unikać problemów z wilgocią i utratą ciepła,
  • uszczelnienie wszelkich nieszczelności - nieszczelności na dachu mogą prowadzić do znaczących strat ciepła; warto regularnie sprawdzać dach pod kątem nieszczelności i uszczelniać wszelkie miejsca, przez które może uciekać ciepło,
  • zastosowanie materiałów odbijających ciepło - niektóre materiały dachowe mogą odbijać ciepło z powrotem do wnętrza domu, co może pomóc w ograniczeniu strat ciepła.

Ściany a straty ciepła

Ograniczenie strat ciepła przez ściany to kolejny ważny krok w obniżaniu rachunków za ogrzewanie. Ściany są jednym z głównych miejsc, przez które ucieka ciepło z wnętrza domu. Oto kilka sposobów na ograniczenie strat ciepła przez ściany:

  • izolacja ścian - podobnie jak w przypadku dachu, odpowiednia izolacja ścian jest kluczowa dla ograniczenia strat ciepła; warto zainwestować w materiały izolacyjne o wysokiej jakości i odpowiedniej grubości,
  • uszczelnienie wszelkich nieszczelności - nieszczelności w ścianach, takie jak szczeliny wokół okien i drzwi, mogą prowadzić do znaczących strat ciepła; warto regularnie sprawdzać i uszczelniać wszelkie miejsca, przez które może uciekać ciepło,
  • zastosowanie materiałów odbijających ciepło - niektóre materiały ścienne mogą odbijać ciepło z powrotem do wnętrza domu, co może pomóc w ograniczeniu strat ciepła,
  • zastosowanie zewnętrznej izolacji termicznej o odpowiedniej jakości i grubości - zewnętrzna izolacja termiczna polega na nałożeniu warstwy izolacyjnej na zewnętrzną powierzchnię ścian; jest to skuteczny sposób na ograniczenie strat ciepła przez ściany.

Okna i drzwi a straty ciepła

  • Odpowiedni rodzaj okien - nowoczesne okna i drzwi są znacznie bardziej energooszczędne niż starsze modele i mogą znacząco zmniejszyć straty ciepła, 
  • ciepły montaż i uszczelnienie nieszczelności - nieszczelności wokół okien i drzwi mogą prowadzić do znaczących strat ciepła; warto regularnie sprawdzać okna i drzwi zewnętrzne pod kątem nieszczelności i uszczelniać wszelkie miejsca, przez które może uciekać ciepło,
  • zastosowanie zasłon i rolet - zasłony i rolety mogą pomóc w izolacji okien i drzwi i ograniczeniu strat ciepła; mogą również pomóc w odbijaniu ciepła słonecznego latem, co może obniżyć koszty klimatyzacji.
Czytaj także: " Ocieplenie domu - rodzaje, metody, wykonanie"

Wentylacja a straty ciepła

  • Zapewnienie odpowiedniej wentylacji - odpowiednia wentylacja jest kluczowa w zapobieganiu kondensacji i wilgoci, które mogą prowadzić do uszkodzeń i strat ciepła; warto zadbać o odpowiednią cyrkulację powietrza w domu, aby unikać problemów z wilgocią i utratą ciepła,
  • zastosowanie rekuperatora - rekuperator to urządzenie, które pozwala na odzyskiwanie ciepła z powietrza wywiewanego na zewnątrz i wykorzystywanie go do ogrzewania powietrza nawiewanego do wnętrza; jest to skuteczny sposób na ograniczenie strat ciepła przez wentylację.

Podłogi a straty ciepła

  • Izolacja podłogi - podobnie jak w przypadku dachu i ścian, odpowiednia izolacja podłogi jest kluczowa dla ograniczenia strat ciepła; warto zainwestować w materiały izolacyjne o wysokiej jakości i odpowiedniej grubości,
  • zastosowanie podłóg z materiałów odbijających ciepło - niektóre materiały podłogowe mogą odbijać ciepło z powrotem do wnętrza domu, co może pomóc w ograniczeniu strat ciepła.

Współczynnik przenikania ciepła - którędy ucieka ciepło

Materiały izolacji cieplnej a współczynnik przenikania ciepła

Materiały izolacji cieplnej są używane do zmniejszenia przenikania ciepła przez ściany, dachy, podłogi i inne elementy budynku. Poniżej przedstawiamy popularne materiały izolacji cieplnej i ich cechy.

Styropian

Styropian jest jednym z najbardziej popularnych materiałów izolacyjnych stosowanych w budownictwie. Jest lekki, łatwy w użyciu i skuteczny w izolacji termicznej. Współczynnik przenikania ciepła dla styropianu zależy od kilku czynników, takich jak gęstość, grubość przegrody i rodzaj użytego polistyrenu. Wartości te mogą się różnić w zależności od producenta i konkretnego produktu. Ogólnie rzecz biorąc, współczynnik przewodnictwa cieplnego dla styropianu wynosi około 0,032-0,038 W/m·K. Oznacza to, że materiał ten jest bardzo skuteczny w zatrzymywaniu przepływu ciepła, co sprawia, że jest doskonałym wyborem do izolacji termicznej budynków.

Polistyren ekstrudowany (XPS)

Polistyren ekstrudowany jest materiałem izolacyjnym o wysokiej wydajności, który jest bardziej odporny na wilgoć niż styropian. Jest produkowany przez ekstruzję polistyrenu, co nadaje mu bardziej jednolitą strukturę i lepsze właściwości izolacyjne. Współczynnik przewodnictwa cieplnego dla XPS wynosi zazwyczaj od 0,029 do 0,038 W/m·K. Jest często stosowany do izolacji fundamentów, dachów i ścian zewnętrznych.

Pianka poliuretanowa (PUR/PIR)

Pianka poliuretanowa jest materiałem izolacyjnym o bardzo niskim współczynniku przewodnictwa cieplnego, który wynosi zazwyczaj od 0,022 do 0,028 W/m·K. Jest to materiał o wysokiej wydajności, który jest stosunkowo droższy niż inne materiały izolacyjne. Jest stosowany w izolacji dachów, ścian, podłóg i rur. Może być aplikowany jako pianka natryskowa lub w postaci płyt.

Czytaj także: " Izolacja fundamentów - jak prawidłowo wykonać izolację przeciwwilgociową i cieplną?"

Wełna mineralna

Wełna mineralna to materiał izolacyjny wykonany z naturalnych surowców, takich jak bazalt i żużel. Jest odporna na ogień i wilgoć, a jej współczynnik przewodnictwa cieplnego wynosi zazwyczaj od 0,032 do 0,040 W/m·K. Jest stosowana w izolacji strony wewnętrznej ścian, dachów, podłóg i sufitów. Jest również używana do izolacji akustycznej.

Wełna szklana

Wełna szklana jest materiałem izolacyjnym wykonanym z włókien szklanych. Jest lekka, elastyczna i łatwa w użyciu. Jej współczynnik przewodnictwa cieplnego wynosi zazwyczaj od 0,032 do 0,040 W/m·K. Jest stosowana w izolacji ścian, dachów, podłóg i sufitów. Jest również używana do izolacji akustycznej.

Włókna celulozowe

Włókna celulozowe są materiałem izolacyjnym wykonanym z recyklingu papieru. Są traktowane chemicznie, aby były odporne na ogień i szkodniki. Ich współczynnik przewodnictwa cieplnego wynosi zazwyczaj od 0,035 do 0,040 W/m·K. Są stosowane w izolacji ścian, dachów i podłóg. Są również używane do izolacji akustycznej.

Wszystkie te materiały izolacyjne mają swoje unikalne właściwości i zastosowania. Wybór odpowiedniego materiału zależy od konkretnego projektu i wymagań dotyczących izolacji termicznej i akustycznej.

Straty ciepła w domu

Jak sprawdzić którędy ucieka ciepło z domu?

Aby sprawdzić, którędy ucieka ciepło z domu, można skorzystać z kilku metod:

  • termowizja - najbardziej dokładną metodą jest użycie kamery termowizyjnej, która pokazuje, gdzie w budynku występują różnice temperatur; można zobaczyć, które miejsca są cieplejsze lub zimniejsze niż inne, co może wskazywać na miejsca, gdzie ucieka ciepło,
  • badanie przepływu powietrza - można również przeprowadzić badanie poziomego przepływu ciepła powietrza w domu, aby zobaczyć, gdzie występują przeciągi; można to zrobić za pomocą profesjonalnych narzędzi, takich jak anemometr, lub w domu za pomocą zwykłej świecy; jeśli płomień świecy faluje w określonym miejscu, oznacza to, że tam występuje przeciąg,
  • ocenianie stanu izolacji - można również ocenić stan izolacji w domu, sprawdzając, czy jest ona odpowiednio gruba i czy nie ma widocznych uszkodzeń; można to zrobić samodzielnie lub skorzystać z pomocy profesjonalisty,
  • sprawdzanie stanu okien i drzwi - okna i drzwi są często miejscami, przez które ucieka najwięcej ciepła; można sprawdzić, czy są one szczelne i czy nie ma w nich widocznych uszkodzeń,
  • sprawdzanie stanu dachu- dach jest jednym z głównych miejsc, przez które ucieka ciepło z domu; można sprawdzić, czy dach jest odpowiednio izolowany i czy nie ma na nim widocznych uszkodzeń.

 

Zobacz inne artykuły z kategorii:

Rozwiązania energooszczędne do Twojego domu

Więcej

Wybrane dla Ciebie projekty domów

Dołącz do Newslettera ARCHON+

Otrzymuj na bieżąco informacje o nowościach projektowych, wyjątkowych wnętrzach, inspirujących realizacjach oraz atrakcyjnych promocjach.

Messenger Czat z Doradcą
 +48 12 37 21 900

Dzień dobry,

Niestety nie ma nas teraz w biurze. Czy chcesz, abyśmy do Ciebie oddzwonili w wybranym przez Ciebie terminie?