Izolacyjność cieplna ścian

Współczynnik przenikania ciepła U

Współczynnik przenikania ciepła U określa ilość energii wyrażoną w watach, jaka przenika przez przegrodę zewnętrzną, w odniesieniu do powierzchni tej przegrody i różnicy temperatur po obu jej stronach. Jednostką współczynnika przenikania ciepła jest W/m²K. Im mniejszy jest współczynnik U, tym dana przegroda posiada lepszą izolacyjność ciepną, tym mniejsze są straty ciepła.

By móc określić współczynnik przenikania ciepła U przegrody, niezbędna jest znajomość właściwości cieplnych poszczególnych materiałów tworzących przegrodę, tj. znajomość współczynnika przewodzenia ciepła ʎ (lambda) każdego z tych materiałów oraz grubość tych materiałów.

Współczynnik przewodzenia ciepła λ (lambda)

Współczynnik przewodzenia ciepła materiału λ jest wielkością charakterystyczną dla danego materiału. Zależy on od jego składu chemicznego, porowatości, ale i również od wilgotności.

Przewodność cieplna określa strumień energii, jaki przepływa przez jednostkową powierzchnię warstwy materiału o grubości 1m, przy różnicy temperatury po obydwu stronach tej warstwy 1K (1°C).

Jednostką współczynnika przewodzenia ciepła jest W/mK. Im mniejszy jest współczynnik λ tym materiał jest lepszym izolatorem.

Współczynnik λ (lambda) niektórych materiałów

Wełna mineralna – skalna i szklana                – λ = 0,030 – 0,045 W/mK

Pianka poliuretanowa
  – zamkniętokomórkowe                                        – λ = 0,026 – 0,028 W/mK
  – otwartokomórkowe                                            – λ = 0,035 – 0,042 W/mK
 
Styropian (EPS)
  – zwykły                                                                   – λ = 0,035 – 0,045 W/mK
  – grafitowy                                                               – λ = 0,031 – 0,033 W/mK

Styropian ekstrudowany (XPS)                            – λ = 0,030 – 0,036 W/mK

Wełna drzewna
  – formowane wyroby z wełny drzewnej (WW) – λ – 0,070 W/mK
  – wełny miękkie                                                        – λ = 0,038 – 0,048 W/mK

Wełna celulozowa – granulat                                 – λ = 0,037 – 0,042 W/mK

Przegroda

Przegroda to zespół kilku warstw różnych materiałów, o różnych właściwościach fizyczno-mechanicznych, w tym właściwościach przewodzenia ciepła ʎ (lambda). Zespół tych warstw tworzy przegrodę, której zadaniem jest odgrodzenie środowiska wewnętrznego od środowiska zewnętrznego. Występujące pomiędzy tymi środowiskami różnice temperatur wymagają od przegrody odpowiedniej izolacyjności cieplnej gwarantującej środowisku wewnętrznemu odpowiedni komfort cieplny.

Przykładowa układ warstw ściany zewnętrznej

Im różnica temperatur zewnątrz i wewnątrz budynku jest wyższa tym przegroda wymaga lepszej izolacyjności cieplnej.

W budownictwie szkieletowym przegrody zbudowane są z konstrukcji drewnianej wypełnionej materiałem izolacyjnym i obustronnie obłożone odpowiednimi materiałami; od zewnątrz zewnętrzną płytą poszycia oraz okładzinami elewacyjnymi , od wewnątrz wewnętrzną płyta poszycia, w większości płytą gipsowo-kartonową.

W niniejszych rozważaniach zostają pominięte powłoki osłonowe takie jak opóźniacz pary czy folia wiatroizolacyjna, gdyż wykazują one minimalny udział w obliczeniach izolacyjności cieplnej przegrody.

Izolacyjność cieplna ścian

W obliczeniach dotyczących izolacyjności przegród uwzględnione zostaną następujące materiały z określonymi współczynnikami przewodzenia ciepła:

– płyta gipsowo-kartonowa              ʎ = 0,025 W/mK

– drewno konstrukcyjne                    ʎ = 0,160 W/mK

– wełna mineralna                              ʎ = 0,035 W/m

– płyta wiórowa MFP                         ʎ = 0,013 W/mK

Rodzaje przegród

Obliczenia izolacyjności przegród można wykonywać na dwa sposoby, które co trzeba podkreślić, dają różne wielkości współczynnika U dla tej samej przegrody.

Pierwszy sposób to obliczenia dla przegrody jednorodnej, która wykazuje niższy (lepszy) współczynnik U, ale nie obrazuje rzeczywistej izolacyjności przegrody.

Drugi sposób to obliczenia dla przegrody  niejednorodnej, która wykazuje wyższy (gorszy) współczynnik U przegrody, ale wynik obrazuje rzeczywistą izolacyjność przegrody.

Przegroda jednorodna i przegroda niejednorodna

Przegrodą jednorodną określa się przegrodę bez uwzględnienia elementów konstrukcji tworzących mostki cieplne obniżające izolacyjność przegrody.

Jest to prosty sposób obliczenia, gdyż uwzględnia się w nich jedynie poszczególne warstwy ściany.

Jednak tak wykonane obliczenia zakłamują rzeczywistą wartość współczynnika przenikania ciepła, gdyż nie uwzględniają mostków cieplnych tworzonych przez elementy konstrukcji przegrody.

Przegrodą niejednorodną określa się przegrodę z uwzględnieniem elementów konstrukcji tworzących mostki cieplne obniżające izolacyjność przegrody. Tak wykonane obliczenia, uwzględniające mostki cieplne w miejscu elementów konstrukcji ściany, pokazują rzeczywistą wartość współczynnika przenikania ciepła.

Są to jednak obliczenia dotyczące przekroju ściany a nie całej ściany.

Chcąc bowiem obliczyć izolacyjność całej przegrody, w obliczeniach należy uwzględnić otwory okienne i drzwiowe i właściwości izolacyjne znajdującej się w nich stolarki okiennej czy drzwiowej.

Ale o tym później…

Projektanci i wykonawcy

Wiele projektantów czy firm wykonawczych zamieszcza na swoich stronach internetowych wartości współczynnika U przegrody, które nie zawsze odzwierciedlają rzeczywistą izolacyjność cieplną przegrody. Często bowiem spotyka się przekroje przegród z określonym współczynnikiem U, z pokazaniem poszczególnych warstw, jednak bez określenia ich właściwości, a w szczególności wielkości współczynnika przewodzenia ciepła ʎ (lambda).

Brak jest także informacji czy określony współczynnik przenikania ciepła U został obliczony dla przegrody jednorodnej czy niejednorodnej. A to, co wykażą poniżej przeprowadzone obliczenia w poważnym stopniu zmienia wielkość współczynnika przenikania ciepła.

Przedstawiona poniżej analiza powinna zwrócić uwagę nie tylko projektantom czy firmom wykonawczym, ale w szczególności inwestorom jaka jest faktyczna izolacyjność cieplna przegrody.

Konstrukcja ściany szkieletowej

Według literatury powierzchnia elementów konstrukcji w ścianie zewnętrznej, w zależności od grubości elementów, waha się od 5 do nawet 12%. Powyższe zależy od poziomu zaawansowania konstrukcji. Średnio przyjmuje się 8%. Można jednak spotkać domy gdzie powierzchnia drewna w ścianie wynosi nawet 22%, co podnosi średnią do ok. 14%.

Różnica wynika z grubości elementów konstrukcji, osiowego rozstawu słupków, a także od wielkości nadproży lub ilości podwalin i oczepów.

W poniższych obliczeniach w powierzchni ścian uwzględniono jedynie słupki grub. 40 i 60 mm, w rozstawie osiowym co 400 mm i 600 mm. Nie uwzględniono podwalin, oczepów i nadproży czy innych elementów konstrukcyjnych występujących w ścianach zewnętrznych.

Elementy te jeszcze bardziej obniżają izolacyjność cieplną ścian niż wykazują wykonane poniżej obliczenia

Warstwy ścian zewnętrznych

Typowa, powszechnie stosowana ściana posiada układ warstw – od wewnątrz:
            – płyta gipsowo-kartonowa,
            – konstrukcja wypełniona materiałem izolacyjnym,
            – płyta poszycia, np. MFP,

Płyta gipsowo-kartonowa, drewno konstrukcyjne i płyta MFP posiadają jeden stały określony współczynnik przewodzenia ciepła λ. Natomiast materiały izolacyjne, w zależności od rodzaju i gatunku posiadają różne wielkości współczynnika λ. I to właśnie ten współczynnik w poważnym stopniu wpływa na izolacyjność ściany – im mniejszy tym bardziej podnosi izolacyjność cieplną przegrody.

Oczywiście układy warstw w przegrodach mogą być zróżnicowane. Przedstawione w obliczeniach są tylko układami przykładami, mającymi zwrócić uwagę jaki wpływ na izolacyjność przegrody ma udział drewnianych elementów konstrukcji oraz współczynnik przewodzenia ciepła danego materiału izolacyjnego.

Materiał izolacyjny a izolacyjność cieplna przegrody

Rynek obfituje w różnego rodzaju materiały izolacyjne szczególnie w zakresie ich właściwości izolacyjnych określanych współczynnikiem λ.

W zakresie wełen mineralnych współczynnik ten waha się w granicach od 0,03 do 0,045 W/mK. Podobnie wśród innych materiałów izolacyjnych.

Nie uwzględniając otworów okiennych i drzwiowych izolowana powierzchnia ściany wynosi średnio ok. 85% – 90%. Pozostałe 10 – 15% wypełniają elementy konstrukcji ściany.

Izolacyjność cieplna ściany grubości 150 mm

Dla ściany grub. 150 mm, o okładzie warstw:
            – płyta gipsowo-kartonowa grub. 12 mm
            – konstrukcja wypełniona wełną mineralną, grub. 150 mm,
            – płyta wiórowa MDF grub. 12 mm
 
Izolacyjność cieplna, w zależności od współczynnika ʎ materiału izolacyjnego wyniesie:
            – wełna ʎ = 0,030 W/mK        U = 0,188 W/m2K
            – wełna ʎ = 0,035 W/mK        U = 0,218 W/m2K
            – wełna ʎ = 0,045 W/mK        U = 0,274 W/m2K
 
Przy współczynniku λ = 0,045 W/mK współczynnik U wzrasta o ok. 45%, w stosunku do λ = 0,03 W/mK, co jednocześnie obniża izolacyjność przegrody o ok. 45%.
 
Widoczny wpływ współczynnika λ na izolacyjność cieplną ściany.
 

Izoalcyjność cieplna ściany grubości 200 mm

Dla ściany grub. 200 mm, o okładzie warstw:
            – płyta gipsowo-kartonowa grub. 12 mm
            – konstrukcja wypełniona wełną mineralną, grub. 200 mm,
            – płyta wiórowa MDF grub. 12 mm
 
Izolacyjność cieplna, w zależności od współczynnika ʎ materiału izolacyjnego wyniesie:
            – wełna ʎ = 0,030 W/mK        U = 0,143 W/m2K
            – wełna ʎ = 0,035 W/mK        U = 0,166 W/m2K
            – wełna ʎ = 0,045 W/mK        U = 0,210 W/m2K
 
Przy współczynniku λ = 0,045 W/mK współczynnik U wzrasta o ok. 45%, w stosunku do λ = 0,03 W/mK, co jednocześnie obniża izolacyjność przegrody o ok. 45%.

Widoczny wpływ współczynnika λ na izolacyjność cieplną ściany.

Na powyższych przykładach widać jak duże znaczenie dla izolacyjności przegrody ma wpływ współczynnika przewodzenie ciepła lambda danego materiału. Różnica w izolacyjności przegrody, w zależności od zastosowanego materiału może wynieść nawet ok. 45%.

Obliczenia wykonano jako dla przegród jednorodnych, tj. bez uwzględniania mostków cieplnych.

Zastosowanie materiałów o niskim współczynniku przewodzenia ciepła w znacznym stopniu zwiększa izolacyjność przegrody.

Izolacyjność przegrody jednorodnej grubości 150 i 200 mm

                              

Układ warstw w ścianie – od zewnątrz:
            – płyta gipsowo-kartonowa grub. 12 mm,
            – wełna mineralna, ʎ = 0,035 W/mK,  grub. 150 lub 200 mm,
            – płyta drewnopochodna MFP grub. 12 mm,
 
Obliczona izolacyjność cieplna przegród j/w dla przegrody jednorodnej wynosi
            – dla ściany grub. 150 mm U = 0,218 W/m2K
            – dla ściany grub. 200 mm U = 0,166 W/m2K

Zwiększając grubość izolacji cieplnej ze 150 mm na 200 mm poprawiamy izolacyjność przegrody o ok. 24%.

Dla obliczenia współczynnika U przegrody jednorodnej nie ma znaczenia rozstaw osiowy słupków, gdyż nie są one uwzględniane o obliczeniach.

Współczynnik U dla przegrody niejednorodnej

W przegrodach niejednorodnych drewniane elementów konstrukcji – podwalina, słupki, obramowania otworów, nadproża i oczepy – posiadają ok. czterokrotnie wyższe współczynniki przewodzenia ciepła lambda, co w istotny sposób wpływa na obniżenie izolacyjności przegrody.

Uwzględnienie elementów konstrukcji w obliczeniach określa rzeczywistą izolacyjność cieplną przegrody zewnętrznej.

Ściany grub. 150 i 200 mm o osiowym rozstawie słupków 400 mm

Układ warstw w ścianie – od zewnątrz:
            – płyta gipsowo-kartonowa grub. 12 mm,
            – wełna mineralna, ʎ = 0,035 W/mK,  grub. 150 lub 200 mm,
            – płyta drewnopochodna MFP grub. 12 mm,
 
Obliczona izolacyjność cieplna przegród jako przegrody niejednorodnej
(z uwzględnieniem drewnianych elementów konstrukcji jako mostków cieplnych) z rozstawem osiowym słupków co 400 mm wynosi:
            – dla ściany grub. 150 mm – U = 0,288 W/m2K
            – dla ściany grub. 200 mm – U = 0,222 W/m2K

Zwiększenie grubości izolacji cieplnej ze 150 mm na 200 mm poprawia izolacyjność przegrody o ok. 23%.

Izolacyjność przegrody jednorodnej a niejednorodnej

Układ warstw w ścianie – od zewnątrz:
            – płyta gipsowo-kartonowa grub. 12 mm,
            – wełna mineralna, ʎ = 0,035 W/mK,  grub. 150 lub 200 mm,
            – płyta drewnopochodna MFP grub. 12 mm,
 
Obliczona izolacyjność cieplna przegród j/w dla przegrody jednorodnej wynosi
            – dla ściany grub. 150 mm U = 0,218 W/m2K
            – dla ściany grub. 200 mm U = 0,166 W/m2K
 
Obliczona izolacyjność cieplna przegród jako przegrody niejednorodnej
(z uwzględnieniem drewnianych elementów konstrukcji jako mostków cieplnych) z rozstawem osiowym słupków co 400 mm wynosi:
            – dla ściany grub. 150 mm – U = 0,288 W/m2K
            – dla ściany grub. 200 mm – U = 0,222 W/m2K
 
Przegroda niejednorodna grub. 150 mm posiada izolacyjność niższą o ok. 32%, natomiast przegroda niejednorodna grub. 200 mm posiada izolacyjność niższą o ok. 34%.

Słupki ściany, w osiowym rozstawie co 400 mm, obniżają izolacyjność cieplną o ponad 30%.

Przegroda niejednorodna grubości 150 i 200 mm

Należy zwrócić uwagę, że grubość ściany ściśle związana jest z szerokością elementów konstrukcji oraz grubością izolacji cieplnej pomiędzy słupkami.

Zwiększenie grubości izolacji cieplne w ścianach podnosi izolacyjność cieplną przegrody (obniża współczynnik U).

Grubsza izolacja wymaga szerszych elementów konstrukcji, które wpływają na zwiększenie mostków cieplnych, a tym samy, choć w niewielkim stopniu, wpływają na obniżenie izolacyjności cieplnej przegrody.

Powyższe widoczne jest obliczeniach powyżej 
  – w ścianie grubości 150 mm słupki ściany obniżają izolacyjność przegrody o ok. 32%,
  – w ścianie grubości 200 mm słupki ściany obniżają izolacyjność przegrody o ok. 34%.

Szersze elementy konstrukcji w większym stopniu obniżają izolacyjność przegrody niż elementy o mniejszym wymiarze.

Rozstaw słupków a izolacyjność cieplna

Typowy rozstaw słupków wynosi – 400, 600 lub 625 mm.

Układ warstw w ścianie – od wewnątrz:
            – płyta gipsowo-kartonowa grub. 12 mm,
            – wełna mineralna, ʎ = 0,035 W/mK,  grub. 150 lub 200 mm,
            – płyta drewnopochodna MFP grub. 12 mm,
 
Obliczona izolacyjność cieplna z osiowym rozstawem słupków co 400 mm wynosi:
            – dla ściany grub. 150 mm – U = 0,288 W/m2K
            – dla ściany grub. 200 mm – U = 0,222 W/m2K
 
Obliczona izolacyjność cieplna z osiowym rozstawem słupków co 600 mm wynosi:
            – dla ściany grub. 150 mm – 0,263 W/m2K
            – dla ściany grub. 200 mm – 0,202 W/m2K

Zwiększenie osiowego rozstawu słupków z 400 do 600 mm poprawia izolacyjność przegrody o ok. 9-10%.

Grubość słupków a izolacyjność cieplna

Układ warstw w ścianie – od zewnątrz:
            – płyta gipsowo-kartonowa grub. 12 mm,
            – wełna mineralna, ʎ = 0,035 W/mK,  grub. 150
     – płyta drewnopochodna MFP grub. 12 mm,

Izolacyjność przegrody niejednorodnej z słupków grub. 40 mm przy rozstawie słupków co 400 mm wynosi – U = 0,288 W/m2K

Izolacyjność przegrody niejednorodnej z słupków grub. 60 mm przy rozstawie słupków co 400 mm wynosi – U = 0,326 W/m2K

Zmiana grubości elementów konstrukcji z 40 na 60 mm przy szerokości 150 mm obniża izolacyjność cieplną przegrody o ok. 13%.

Każda zmiana grubości elementów konstrukcji,
z 40 mm np. na 45 lub 60 mm, obniża izolacyjność przegrody.

Przegroda z izolacją zewnętrzną

Izolacyjność cieplną ściany można zwiększyć np. poprzez dodanie dodatkowej warstwy materiału izolacyjnego po zewnętrznej stronie ściany. Można zastosować np. płyty z wełny mineralnej lub styropianu (EPS) bądź styroduru (XPS). Zewnętrzna warstwa izolacji zwiększa izolacyjność cieplną przegrody oraz ogranicza oddziaływania mostków cieplnych elementów konstrukcji.

Preferowanym rozwiązaniem jest montaż sztywnej izolacji bezpośrednio do konstrukcji budynku i pokrycie jej płytą poszycia zewnętrznego ściany.

Dzięki odpowiedniej grubości izolacji zewnętrznej możliwe jest kontrolowanie kondensacji pary wodnej w ścianie; izolacja zapobiega wychłodzeniu płyty poszycia dzięki temu para wodna nie skrapla się na niej.

Przegroda jednorodna

Przegroda jednorodna – U = 0,218 W/m2K

 
 
 
Ściana grub. 150 mm, o układzie warstw – od wewnątrz:
            – płyta gipsowo-kartonowa grub. 12 mm,
            – konstrukcja ściany wypełniona wełną mineralną grub. 150 mm, (λ = 0,035 W/mK)
            – warstwa np. sztywnego styroduru – grub. 50 lub 100 mm, (λ = 0,042 W/mK)
            – płyta MFP grub. 12 mm,
            – okładzina drewniana
 
Przy dodatkowej warstwie izolacji:
            – grubości 50 mm – współczynnik U zmniejsza się z U = 0,218 do U = 0,173 W/m2K, zwiększając izolacyjność o ok. 21%,
            – grubość 100 mm – współczynnik U zmniejszy się z U = 0,218 do U = 0,143 W/m2K, zwiększając izolacyjność o ok. 52%.
 

Przegroda jednorodna – U = 0,166 W/m2K

 
 
 
 
 
Ściana grub. 200 mm, o układzie warstw – od wewnątrz:
            – płyta gipsowo-kartonowa grub. 12 mm,
            – konstrukcja ściany wypełniona wełną mineralną grub. 200 mm, (λ = 0,035 W/mK)
            – warstwa np. sztywnego styroduru – grub. 50 lub 100 mm, (λ = 0,042 W/mK)
            – płyta MFP grub. 12 mm,
            – okładzina drewniana
 
Przy dodatkowej warstwie izolacji:
            – grubości 50 mm – współczynnik U zmniejsza się z U = 0,166 do U = 0,139 W/m2K, zwiększając izolacyjność o ok. 23%,
            – grubość 100 mm – współczynnik U zmniejszy się z U = 0,166 do U = 0,140 W/m2K, zwiększa izolacyjność o ok. 37%,
 

Przegroda niejednorodna – rozstaw słupków co 400 mm – U = 0,228 W/m2K

Ściana grub. 150 mm, o układzie warstw – od wewnątrz:
            – płyta gipsowo-kartonowa grub. 12 mm,
            – konstrukcja ściany wypełniona wełną mineralną grub. 150 mm, (λ = 0,035 W/mK)
            – warstwa np. sztywnego styroduru – grub. 50 lub 100 mm, (λ = 0,042 W/mK)
            – płyta MFP grub. 12 mm,
            – okładzina drewniana,
 
Przy dodatkowej warstwie izolacji:
            – grubości 50 mm – współczynnik U zmniejsza się z U = 0,288 do U = 0,208 W/m2K, zwiększając izolacyjność o ok. 28%,
            – grubość 100 mm współczynnik U zmniejszy się z U = 0,288 do U = 0,165 W/m2K, zwiększając izolacyjność o ok. 43%.
 

Przegroda niejednorodna – rozstaw słupków co 600 mm – U = 0,222 W/m2K

Ściana grub. 200 mm, o układzie warstw – od wewnątrz:
            – płyta gipsowo-kartonowa grub. 12 mm,
            – konstrukcja ściany wypełniona wełną mineralną grub. 200 mm, (λ = 0,035 W/mK)
            – warstwa np. sztywnego styroduru – grub. 50 lub 100 mm, (λ = 0,042 W/mK)
            – płyta MFP grub. 12 mm,
            – okładzina drewniana,
 
Przy dodatkowej warstwie izolacji:
            – grubości 50 mm współczynnik U zmniejsza się z U = 0,222 do U = 0,171W/m2K zwiększając izolacyjność o ok. 23%,
            – grubość 100 mm współczynnik U zmniejszy się z U = 0,222 do U = 0,140 W/m2K zwiększając izolacyjność o ok. 37%.
 

Porównanie izolacyjności

Ściana grubości 150 mm
Układ warstw w ścianie – od zewnątrz:
            – płyta gipsowo-kartonowa grub. 12 mm,
            – wełna mineralna, ʎ = 0,035 W/mK,  grub. 150 mm,
            – płyta drewnopochodna MFP grub. 12 mm,
 
            – przegroda jednorodna                                             – U = 0,218 W/m2K
            – przegroda niejednorodna                                       – U = 0,288 W/m2K
            Izolacyjność przegrody niejednorodnej niższa o 32%.
           
            – przegroda jednorodna docieplona 5 cm                 – U = 0,173 W/m2K
            – przegroda niejednorodna docieplona 5 cm            – U = 0,208 W/M2K
            Izolacyjność przegrody niejednorodnej niższa 20%.
           
            – przegroda jednorodna docieplona 10 cm               – U = 0,143 W/M2K
            – przegroda niejednorodna docieplona 10 cm         – U = 0,165 W/m2K
            Izolacyjność przegrody niejednorodnej niższa 15%.
 
Ściana grubości 200 mm
Układ warstw w ścianie – od zewnątrz:
            – płyta gipsowo-kartonowa grub. 12 mm,
            – wełna mineralna, ʎ = 0,035 W/mK,  grub. 200 mm,
            – płyta drewnopochodna MFP grub. 12 mm,
 
            – przegroda jednorodna                                             – U = 0,166 W/m2K
            – przegroda niejednorodna                                        – U = 0,222 W/m2K
            Izolacyjność przegrody niejednorodnej niższa 34%.
           
            – przegroda jednorodna docieplona 5 cm                 – U = 0,210 W/m2K
            – przegroda niejednorodna docieplona 5 cm            – U = 0,171 W/M2K
            Izolacyjność przegrody niejednorodnej niższa 23%.
 
            – przegroda jednorodna docieplona 10 cm               – U = 0,140 W/m2K
            – przegroda niejednorodna docieplona 10 cm          – U = 0,171 W/m2K
            Izolacyjność przegrody niejednorodnej niższa 19%.
 
 
Z przedstawionych obliczeń wynika, że wartość współczynnika U dotycząca przegrody jednorodnej w poważnym stopniu różni się od współczynnika U dla przegrody niejednorodnej. Wartość izolacyjności przegrody niejednorodnej, a taką w rzeczywistości są wszystkie zewnętrzne ściany budynku jest niższa od 16 do 32%, w zależności od układu warstw.
 
W powyższych obliczeniach jako mostki cieplne uwzględniono jedynie słupki ścian. Nie uwzględniono podwalin, nadproży i oczepów, które również mają wpływ na obniżenie izolacyjności przegrody.
Zatem opierając się na podawanych przez projektantów czy wykonawców domów o drewnianej konstrukcji szkieletowej wielkości współczynników przenikania ciepła U dla ścian zewnętrznych należy zapytać:
 
  • czy obliczane wykonano dla przegrody jednorodnej czy niejednorodnej,
  • jaki materiał i z jakim współczynnikiem przewodzenia ciepła λ uwzględniono w obliczenia,
  • jaki rozstaw słupków uwzględniono w obliczeniach,
  • jakiej grubości elementów konstrukcji ściany uwzględniono w obliczeniach,

Izolacyjność cieplna ściany a stolarka okienna i drzwiowa

Jak pokazano wcześniej elementy konstrukcji, tworzące mostki cieplne, obniżają izolacyjność ścian zewnętrznych. Oprócz elementów konstrukcji, większość ścian posiada otwory okienne i drzwiowe, które także mają wpływ na obniżanie izolacyjności cieplnej przegrody, gdyż mają znacznie niższe wartość izolacyjne niż przegroda.
 
Przyjmuje się, że otwory okienne i  drzwiowe zajmują średnio ok. 15% – 20% powierzchni ściany. Zamontowana w nich stolarka najbardziej wpływa na obniżenie izolacyjności całej przegrody zewnętrznej.
 
Dla zminimalizowania obniżenie izolacyjności cieplnej całej przegrody należy stosować okna o maksymalnej izolacyjności tak dla ram okiennych jak i szyb. Stosowanie stolarki o niskiej izolacyjności w poważnym stopniu wpłynie na obniżenie izolacyjności całej przegrody.
 
Wpływ stolarki na izolacyjność całej przegrody można zobrazować na przykładzie jednej przykładowej ściany o współczynniku przenikania ciepła U = 0,2 W/m2K i wymiarach 6,00 x 2,50 m, co daje powierzchnię 15,00 m2. W ścianie jest okno o ogólnym współczynniku Uw = 1,0 W/m2K i wymiarach 2,0 x 1,0 m, tj. o powierzchni 2,0 m2.

Jak widać z powyższego wyliczenia, okno, nawet o niskim współczynniku izolacyjności cieplnej, które stanowi ok. 13% powierzchni ściany obniża izolacyjność całej przegrody o około 50%.
 
Dla tej samej ściany ale o współczynniku przenikania ciepła U = 0,1 W/m2K i z takim samym oknem współczynnik izolacyjności całej przegrody będzie wynosił 0,2 W/m2K.
 
I w tym przypadku, okno, o niskim współczynniku izolacyjności cieplnej, które stanowi ok. 13% całej powierzchni ściany obniża izolacyjność całej przegrody o ok. 50%.
 
Dla zapewnienia wysokiej izolacyjności całych przegród zewnętrznych
należy stosować stolarkę okienną i drzwiową o wysokiej izolacyjności
lub poprzez zwiększenie (pogrubienie) izolacji ścian.
 

Podsumowanie

Wiele projektantów, a w szczególności wiele firm wykonawczych, w celach marketingowych, pokazuje wartość współczynnika przenikania ciepła U bez określenia:
  • czy obliczenia wykonano dla przegrody jednorodnej czy niejednorodnej,
  • dla jakiej wartości współczynnika λ danego materiału izolacyjnego,
A jeżeli obliczenia wykonano dla przegrody niejednorodnej, to należy określić osiowy rozstaw słupków i grubość elementów konstrukcji.
 
Wartości te, co wykazały powyższe obliczenia, w poważnym stopniu rzutują na rzeczywistą wartość izolacyjności cieplnej przegrody.
 
Dla dokładnego obliczenia wartość współczynnika U dla przegrody niejednorodnej, należy określić dokładną ilość i grubość elementów konstrukcji – podwalin, słupków, oczepów i nadproży, które w poważnym stopniu wpływają na rzeczywistą wysokość współczynnika U.

Ponadto należy pamiętać, że ściana zewnętrzna, składa się z trzech głównych czynników mających wpływ na izolacyjność przegrody

  •   drewniane elementy konstrukcji,
  •   jakości izolacji cieplnej wypełniającej przestrzeń pomiędzy elementami   konstrukcji 
  •   otworów okiennych i drzwiowych wypełnionych oknami i drzwiami.
Te trzy elementy, należy rozpatrywać, chcąc określić rzeczywistą izolacyjność całej przegrody zewnętrznej.
 
Wartość U dla całej przegrody jest zwykle znacznie wyższa niż wartość obliczona dla przegrody jednorodnej czy też niejednorodnej a to głównie ze względu na znacznie niższą wartość cieplną stolarki okiennej i drzwiowej.
 
 
Wojciech Nitka – czas pandemii
 
 
 

You may also like...

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *