Współczynnik przenikania ciepła U – co to jest?

Przy wyborze materiałów budowlanych bardzo ważnym kryterium jest energooszczędność, czyli parametr, który może mieć realny wpływ na zmniejszenie zużycia energii. Należy przy tym uwzględnić współczynnik przenikania ciepła (U), który informuje, ile energii „ucieknie” przez przegrody w budynku: ściany, dach, podłogę, drzwi i okna. Dlaczego ten wskaźnik jest taki ważny i jak go obliczyć?

Co oznacza współczynnik przenikania ciepła?

Współczynnik przenikania ciepła oznacza się literą U i podaje w jednostce W/(m²K). Oznacza on, ile energii cieplnej wyrażonej w watach przedostanie się przez przegrodę przy założeniu, że po obu stronach przegrody (czyli np. wewnątrz i na zewnątrz budynku) różnica temperatur wynosi 1 Kelwin. Innymi słowy, na podstawie wartości współczynnika U można określić, ile ciepła przedostanie się przez przegrodę. Im niższa wartość współczynnika U, tym mniejsze straty ciepła, więc warto dążyć do obniżenia tego wskaźnika.

Współczynnik przenikania ciepła a koszty ogrzewania

Dlaczego niski współczynnik przenikania ciepła jest taki ważny? Otóż im niższa wartość parametru U, tym mniej energii potrzeba, aby uzyskać i utrzymać pożądaną temperaturę w budynku. Można zatem ograniczyć wydatki na ogrzewanie, co przy rosnących cenach energii jest bezsprzecznym argumentem na korzyść materiałów charakteryzujących się niskim współczynnikiem U. Parametr ten wpływa na koszt materiałów (materiały o niższym współczynniku U są droższe), jednak wydatek ten zwróci się w postaci niższych rachunków za ogrzewanie. Co więcej, zmniejszenie zużycia energii jest dobre nie tylko dla portfela, ale również dla środowiska naturalnego.

Jak obliczyć współczynnik przenikania ciepła U?

W celu ustalenia, ile ciepła przedostanie się przez wszystkie przegrody w budynku, należy zastosować następujący wzór:

U = 1/R[W/(m² x K)]

gdzie:
U – współczynnik przenikania ciepła
R – opór przejmowania ciepła dla danej przegrody

Pierwszym krokiem jest obliczenie oporu przejmowania ciepła dla każdej przegrody (np. ściany). Żeby to zrobić, trzeba zastosować wzór R1 = d1/λ1, gdzie d oznacza grubość przegrody, zaś λ to współczynnik przewodzenia ciepła danego materiału (określony przez producenta).

Jeżeli przegroda składa się z kilku warstw, trzeba zsumować wartości oporu cieplnego dla każdej warstwy (R1 + R2 + R3… itd.) oraz stałe wartości oporu cieplnego wewnętrznej (Rsi) i zewnętrznej (Rse) powierzchni warstwy dla poziomego przepływu ciepła (Rsi= 0,13 m²K/W, Rse= 0,04 m²K/W).

R = R1 + R3 + R4…+ Rsi + Rse

Na koniec uzyskaną wartość trzeba podstawić do wzoru U = 1/R [W/(m²xK)]

Współczynnik przenikania ciepła – obowiązujące normy

Współczynnik przenikania ciepła ma wpływ na zużycie energii grzewczej, co z kolei wiąże się z emisją szkodliwych związków odpowiedzialnych za zanieczyszczenie środowiska. Im niższy współczynnik ciepła, tym mniejszy ślad węglowy generowany przez budynek. Obecnie przykłada się coraz większą uwagę do ochrony środowiska, w związku z czym właściciel budynku musi wziąć pod uwagę regulacje prawne dotyczące wymaganego współczynnika ciepła. Aktualne normy można znaleźć w załączniku nr 2 do Rozporządzenia Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (zwanemu w skrócie Warunkami Technicznymi).

Wymagania dotyczące izolacyjności termicznej dla niektórych przegród dla pomieszczeń ogrzewanych o temperaturze równej co najmniej 16°C:

• ściany zewnętrzne: 0,20 W/(m²K)
• dachy, stropodachy i stropy pod nieogrzewanymi poddaszami lub nad przejazdami: 0,15 W/(m²K)
• podłogi na gruncie: 0,30 W/(m²K)
• stropy nad pomieszczeniami nieogrzewanymi i zamkniętymi przestrzeniami podpodłogowymi: 0,25 W/(m²K)
• okna zwykłe, drzwi balkonowe i powierzchnie przezroczyste nieotwieralne: 0,9 W/(m²K)
• okna połaciowe: 1,1 W/(m²K)
• drzwi zewnętrzne: 1,3 W/(m²K)

Powyższe wymagania obowiązują od 31 grudnia 2020 roku. Warto jednak pamiętać, że co jakiś czas Warunki Techniczne ulegają aktualizacji i wymagany współczynnik przenikania ciepła jest coraz niższy.

Jak uzyskać niski współczynnik przenikania ciepła U?

Przede wszystkim należy dopilnować, aby ocieplenie budynku oraz osadzenie okien i drzwi były wykonane w sposób jak najbardziej profesjonalny. Przy wykonywaniu ocieplenia ważne jest ścisłe ułożenie płyt styropianowych (płyty powinny dobrze do siebie przylegać) oraz klejenie ich metodą krawędziowo-punktową. Z kolei przy osadzaniu drzwi i okien należy zastosować tzw. ciepły montaż. Pozwoli to uzyskać szczelną izolację bez mostków termicznych, które zwiększają straty ciepła. Niższą wartość współczynnika przenikania ciepła można uzyskać także poprzez zwiększenie grubości przegrody (czyli np. użycie styropianu o grubości 20 cm zamiast 15 cm).

Mniejsze straty ciepła to zasługa również wysokiej jakości materiałów. Żeby w przyszłości nie płacić wysokich rachunków za ogrzewanie, warto zapoznać się ze specyfikacją techniczną materiałów i wybrać te, które zapewniają maksymalnie najlepszą termoizolacyjność w założonym budżecie. Przykładowo w przypadku okien lepiej wybrać te, których współczynnik przenikania ciepła wynosi 0,76 W/(m²K) niż wymagane 0,9 W/(m²K). Ważne jest, aby wartość podawana przez producenta odnosiła się do całego okna (Uw), a nie tylko do samej szyby (Ug).