Buduj z drewna - portal pasjonatów budownictwa drewnianego

Zrozumieć izolacyjność cieplną ścian szkieletowych

przez · Opublikowano · Zaktualizowano

W wielu zagadnieniach budownictwo, i to nie tylko drewniane, w zakresie izolacyjności cieplnej opiera się wymaganiach, często określanych konkretną wartością, która okazuje się łatwa do zrozumienie i łatwa do porównania. Jedną z takich wartości liczbowych jest współczynnik przenikania ciepła przegrody zewnętrznej – ścian, dachów i stropodachów – określany literą 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 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.

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. 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.

W obliczeniach dotyczących izolacyjności przegród uwzględnione zostaną następujące materiały z określonymi współczynnikami przewodzenia ciepła:
– płyta gipsowo-kartonowa              ʎ = 0,250 W/mK
– drewno konstrukcyjne                    ʎ = 0,160 W/mK
– wełna mineralna                              ʎ = 0,035 W/mK
– płyta wiórowa MFP                         ʎ = 0,130 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.

Obliczenia dla przegrody jednorodnej

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.

Obliczenia dla przegrody niejednorodnej

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.

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

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.

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.

Wpływ materiału izolacyjnego na izolacyjność cieplną 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.

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%.

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%.

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.

Obliczanie współczynnika U dla przegrody jednorodnej

Rysunek 1 i rysunek 2 pokazują typowe konstrukcje szkieletowe wypełnione wełną mineralną grub. 150 i 200 mm.
                              
Rys. 1.                                                                            Rys. 2.
Wełna mineralna grub. 150 mm                                           Wełna mineralna grub. 200 mm
U = 0,218 W/m2K                                                                 U = 0,166 W/m2K
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 (bez uwzględniania drewnianych elementów konstrukcji) 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.

Obliczanie współczynnika 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 ich w obliczeniach określa rzeczywistą izolacyjności cieplną przegrody zewnętrznej..

Rysunek 3 i rysunek 4 pokazują typowe konstrukcje ścian z elementów 40 x 150 i 40 x 200 mm o osiowym rozstawie słupków 400 mm.

                                  

Rys. 3.                                                                       Rys. 4.
Ściana grub. 150 mm                                               Ściana grub. 200 mm
U = 0,288 W/m2K                                                      U = 0,222 W/m2K
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%.

Wpływ osiowego rozstawu słupków na izolacyjność cieplną

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,
W przypadku zmiany osiowego rozstawu słupków z 400 na 600 mm, izolacyjność cieplna przegrody jako przegrody niejednorodnej (z uwzględnieniem drewnianych elementów konstrukcji jako mostków cieplnych) 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%.

Wpływ grubości elementów konstrukcji na izolacyjność cieplną przegrody

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,
Zmiana grubości elementów konstrukcji z 40 na np. 60 mm w ścianie o grubości 150 mm o osiowym rozstawie słupków co 400 m wynosi:
            – ściana z elementów grub. 40 mm – U = 0,288 W/m2K
            – ściana z elementów grub. 60 mm – U = 0,326 W/m2K

Zmiana grubości elementów konstrukcji z 40 na 60 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 jednorodna a przegroda niejednorodna

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,
Przegroda grub. 150 mm,
Przegroda jednorodna, o osiowym rozstawie słupków co 400 mm i identycznym układzie warstw, wykazuje lepszą izolacyjność cieplną niż przegroda niejednorodna:
            – przegroda jednorodna          – U = 0,218 W/m2K
            – przegroda niejednorodna     – U = 0,288 W/m2K

Słupki konstrukcji ściany obniżają izolacyjność cieplną ściany o ok. 32%.

Przegroda grub. 200 mm
Przegroda jednorodna, o osiowym rozstawie słupków co 400 mm, i identycznym układzie warstw, wykazuje lepszą izolacyjność cieplną niż przegroda niejednorodna:
             – przegroda jednorodna               – U = 0,166 W/m2K
             – przegroda niejednorodna         – U = 0,222 W/m2K

Słupki konstrukcji ściany obniżają izolacyjność cieplną przegrody o ok. 34%.

Należy zwrócić uwagę, że grubość ściany ściśle związana jest z szerokością elementów konstrukcji ściany oraz grubością izolacji cieplnej pomiędzy słupkami. Zwiększenie grubości izolacji cieplne w ścianach podnosi izolacyjność cieplną przegrody (obniża współczynnik U). Wymaga jednak 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 elementy konstrukcji obniżają izolacyjność przegrody o ok. 32%, a w ścianie grubości 200 mm – o ok. 34%.

Przegroda z izolacją zewnętrzną

Elementy konstrukcji stanowią ok. 15 % całej powierzchni ściany. Nie uwzględniając otworów okiennych i drzwiowych, izolowana powierzchnia ściany zajmuje ok. 85%. Dodając zewnętrzną warstwę izolacji, nie tylko podniesiemy izolacyjność ściany (obniżając wartość współczynnika U), ale także ograniczymy mostki termiczne utworzone przez drewniane elementy konstrukcji, co w konsekwencji znacznie poprawi wartości współczynnika U na całej powierzchni przegrody. Im grubsza warstwa dodatkowej izolacji, tym większy wzrost izolacyjności cieplnej przegrody.

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.

                              

Rys. 5.                                                                       Rys. 6.
Ściana grub. 150 mm                                               Ściana grub. 200 mm
U = 0,173 W/m2K                                                      U = 0,139 W/m2K

Przegroda jednorodna

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. 34%,
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

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%,
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 = 0,171 W/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 cieplnej omawianych przegród

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,
Ściana grubości 150 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
            – 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 przegrody a stolarka okienna i drzwiowa

Jak wspomniano powyżej elementy konstrukcji, jako mostki cieplne, obniżają izolacyjność ścian zewnętrznych. Oprócz elementów konstrukcji ściany posiadają otwory okienne i drzwiowe, które także mają wpływ na obniżanie izolacyjności cieplnej przegrody, gdyż mają znacznie niższe wartość izolacyjne niż przegroda j

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 nie ma sensu, gdyż 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 okna 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 prawie 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%.

Obniżenie izolacyjności całych przegród zewnętrznych przez stolarkę okienną i drzwiową można poprawić 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 poznać dokładną ilość elementów konstrukcji – podwalin, słupków, oczepów i nadproży, które w zależności o grubości  w poważnym stopniu wpływają na rzeczywistą wysokość współczynnika U.

Ponadto należy pamiętać, że ściana zewnętrzna, składa się z trzech głównych czynników – drewnianych elementów konstrukcji, izolacji cieplnej wypełniającej przestrzeń pomiędzy elementami konstrukcji  oraz otworów okiennych i drzwiowych wypełnionych oknami i drzwiami. Te  trzy elementy, należy rozpatrywać, chcąc określić rzeczywistą izolacyjność całej powierzchni przegrody zewnętrznej.

Wartość U dla całej ściany 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 2020 r.

Możesz również polubić…

2 komentarze

  1. M G pisze:
    27 maja 2022 o 22:31

    Co rozumiecie przez określenie przegrody jednorodnej i niejednorodnej, skoro zawsze jest to ściana warstwowa ze słupkami jej konstrukcji?, gdzie tu jednorodność?

    Odpowiedz
    • Wojciech Nitka pisze:
      20 czerwca 2022 o 11:46

      Przegroda jednorodna i niejednorodna to określenie stosowane w obliczeniach współczynnika U.
      Jednorodna – to bez uwzględniania elementów konstrukcji jako mostków cieplnych.
      Niejednorodna – z uwzględnieniem elementów konstrukcji jako mostków cieplnych.

      Odpowiedz

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

18 − 17 =