Czym jest współczynnik przenikania ciepła U i jak go obliczyć?

Wybierając projekt domu, sprawdzając wszelkie kosztorysy i przyglądając się dostępnym na rynku materiałom, warto znać współczynnik U i zwrócić uwagę na właściwości przegród. Jest to kluczowe w kontekście wyboru najlepszych rozwiązań i w efekcie uzyskania wysokiego komfortu termicznego w domowych wnętrzach. Jeżeli zależy Ci na budowie domu energooszczędnego, który w stu procentach spełni oczekiwania Twoje oraz pozostałych członków rodziny, zapoznaj się z naszym artykułem – dzięki niemu dowiesz się wszystkiego na temat współczynnika przenikania ciepła.

Czym jest współczynnik przenikania ciepła U?

Współczynnik przenikania ciepła (U) jest wartością, którą oblicza się w celu oszacowania ilości energii (wyrażonej w watach), jaka przenika przez 1 metr kwadratowy przegrody budynku (przy założeniu, że po obu jej stronach różnica temperatur wynosi 1 Kelwin). Mówiąc nieco prościej, parametr ten określa skuteczność zastosowanych materiałów izolacyjnych oraz to, ile energii wydostaje się z budynku przez ściany zewnętrzne, dach, okna czy drzwi. Im jest on niższy, tym lepsza jest izolacja domu.

Współczynnik przenikania ciepła wyrażany jest w Watach na metr kwadratowy na 1 Kelwin (W/(m²K), a do jego obliczania stosuje się specjalny wzór, który przytoczymy w dalszej części artykułu. Wartość U zależy przede wszystkim od rodzaju i grubości przegrody, a także zastosowanych do jej budowy oraz ocieplenia materiałów. Znając współczynnik przenikania ciepła, możliwe jest skuteczne zaplanowanie izolacji cieplnej przegród budynku, a co za tym idzie uzyskanie wysokiego komfortu termicznego w domowych wnętrzach.

Uwaga! W projektowaniu i budowie energooszczędnego budynku niezwykle istotny okazuje się również współczynnik przewodzenia ciepła lambda (λ), który dotyczy używanych materiałów i jest potrzebny, by obliczyć wartość U.

Czytaj więcej: Co to znaczy, że dom jest energooszczędny?

Maksymalna wartość współczynnika przenikania ciepła U a aktualne przepisy

Wymagania dotyczące izolacyjności cieplnej oraz maksymalnej wartości współczynnika ciepła dla wszystkich rodzajów budynków znajdują się w Obwieszczeniu Ministra Inwestycji i Rozwoju z dnia 8 kwietnia 2019 roku w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dziennik Ustaw 2019 r., pozycja 1065). Zamieszczono tam obowiązujące od 31 grudnia 2020 roku i aktualne do dzisiaj wartości U dla ścian, podłóg, stropów, dachów, okien i drzwi.

Rozporządzenie to ma na celu wdrożenie dyrektywy Parlamentu Europejskiego i Rady 2010/31/UE z dnia 19 maja 2010 roku w sprawie charakterystyki energetycznej budynków, a więc wymogów, które w Polsce wprowadzone zostały w 2014 roku. Nakładają one obowiązek stosowania takich rozwiązań budowlanych, dzięki którym nowo budowane domy (oraz inne obiekty) będą charakteryzowały się niemal zerowym zapotrzebowaniem na energię niezbędną do ich ogrzewania.

Efekt? Komfort termiczny użytkowników budynków, a także spore oszczędności na ogrzewaniu. Z zapisami przytoczonego rozporządzenia warto zapoznać się już na etapie wyboru projektu domu, by z jednej strony dostosować się do obowiązujących w naszym kraju przepisów, a z drugiej wznieść budynek energooszczędny i komfortowy na lata.

Sprawdź również: Jakie wyróżnia się wskaźniki energetyczne budynku i o czym dokładnie informują?

Sprawdź gotowe projekty domów energooszczędnych!

Wymarzony 4

4 832 zł

6 040 zł

Amber 2

5 000 zł

6 250 zł

Lungo 4

3 399 zł

3 599 zł

Projekty domów energooszczędnych

Dlaczego warto znać współczynnik przenikania ciepła?

Wiedząc, jaki współczynnik przenikania ciepła powinny posiadać konkretne przegrody budynku, możliwe jest wybranie odpowiednich rozwiązań technologicznych i tym samym obniżenie wartości U. W praktyce oznacza to nie tylko dostosowanie się do wspomnianej wcześniej dyrektywy budynkowej, ale również liczne korzyści dla inwestora:

• lepsza izolacyjność, a co za tym idzie bardzo dobra efektywność energetyczna budynku i mniejsze straty ciepła – efektem są niższe rachunki za ogrzewanie;
• wysoki komfort termiczny – zarówno zimą (mniej ciepła wydostaje się z budynku), jak i latem (budynek wolniej się nagrzewa);
• zdrowy mikroklimat – dobra izolacja zmniejsza ryzyko kondensacji pary wodnej na powierzchniach wewnętrznych, co pozwala uniknąć rozwoju pleśni i grzybów;
• wyższa wartość nieruchomości – budynki energooszczędne, które zapewniają komfort i generują niewielkie koszty eksploatacyjne, są droższe i cieszą się dużym zainteresowaniem nabywców.

Czytaj artykuł naszego eksperta: Jakie zmiany w budownictwie przyniesie wprowadzenie EPDB – dyrektywy budynkowej?

Projekt domu energooszczędnego Dom na Majowej WBF1003

Warto również dodać, że odpowiedni współczynnik przenikania ciepła dla poszczególnych przegród może okazać się niezwykle korzystny dla środowiska naturalnego. Dzięki niemu budynek potrzebuje mniej energii na ogrzewanie i chłodzenie, co w praktyce oznacza ograniczenie emisji dwutlenku węgla oraz innych gazów cieplarnianych.

Warto wiedzieć: Co oznaczają pojęcia: energia pierwotna Ep, użytkowa i końcowa

Współczynnik przenikania ciepła U a współczynnik przewodzenia ciepła λ

Wspomnieliśmy wcześniej o współczynniku przewodzenia ciepła lambda λ, który jest często mylony ze współczynnikiem U. W praktyce jednak są to dwa różne parametry.

O ile bowiem współczynnik przenikania ciepła U określa izolacyjność przegród budynku, o tyle lambda informuje o termoizolacyjności poszczególnych materiałów budowlanych. Mówiąc dokładniej, lambda wskazuje na ilość ciepła, jaka przepływa w ustalonym czasie przez materiał o jednostkowej grubości i powierzchni, przy założeniu stałej temperatury między jego stronami (jej jednostką w układzie SI jest wat na metr na Kelwin [W/(m*K)].

Czy istnieje jakaś zależność między oboma parametrami? Tak – lambda jest potrzebna do obliczenia współczynnika przenikania ciepła, o czym powiemy więcej za chwilę.

Pamiętaj! Obliczanie współczynnika przewodzenia ciepła λ nie jest konieczne – jego wartość znajdziesz na opakowaniu albo w karcie technicznej konkretnego materiału budowlanego.

Jak obliczyć współczynnik przenikania ciepła? Wzór

Aby obliczyć współczynnik przenikania ciepła, należy zastosować następujący wzór:

U = λ/d

• λ – współczynnik przewodzenia ciepła
• d – grubość przegrody lub materiału

Jest to najprostszy sposób na obliczenie wskaźnika U, który znajduje zastosowanie w sytuacji, gdy dana powierzchnia została zbudowana wyłącznie z jednego materiału.

Jak obliczyć współczynnik przenikania ciepła, gdy przegroda została zbudowana z różnych materiałów? Zastosowanie znajduje tu wzór:

U = 1/R

R oznacza opór cieplny (m²K/W), który obliczysz według wzoru: R = d/λ, gdzie d oznacza grubość materiałów wyrażoną w metrach.

Jak obliczyć współczynnik przenikania ciepła krok po kroku?

1. Zgromadź informacje dotyczące współczynnika lambda dla każdego materiału tworzącego przegrodę i zmierz jej grubość.
2. Oblicz opór ciepła dla każdej warstwy, zgodnie ze wzorem: R1 = d1/λ1, R2 = d2/λ2, R3 = d3/λ3  itd. Pamiętaj, by grubości poszczególnych materiałów wyrażać w metrach.
3. Zsumuj wszystkie wartości oporu cieplnego dla każdej warstwy, a także dodaj dwie stałe wartości oporu cieplnego dla poziomego przepływu powietrza (Rsi = 0,13 (m²K)/W oraz Rse = 0,04 (m²K/W)), zgodnie ze wzorem: R = R1 + R2 + R3 +… + Rsi + Rse.
4. Zastosuj wzór U = 1/R, aby uzyskać współczynnik przenikania ciepła.

Przykład:

Ściana dwuwarstwowa o grubości 25 cm została wykonana z bloczków silikatowych o wartości λ = 0,46 W/(mK) oraz ocieplona wełną mineralną o grubości 10 cm i wartości λ = 0,032 W/(mK). Zgodnie z przytoczonym powyżej wzorem, obliczenie oporu cieplnego będzie wyglądać następująco:

R1 (ściana) = 0,25 m/0,46 W/(mK) = 0,54                  

R2 (ocieplenie) = 0,10 m/0,035 W/(mK) = 2,86

R (cała przegroda) = 0,54 + 2,86 + 0,13 + 0,04 = 3,57 (m²K/W)

Teraz możemy obliczyć współczynnik przenikania ciepła:

U = 1/3,57 = 0,28 W/(m²K)

Uwaga! W niektórych przypadkach, np. gdy przegroda zbudowana została z wielu materiałów, ustalenie odpowiedniej wartości U może okazać się skomplikowane. Co zrobić w takiej sytuacji i jak obliczyć współczynnik przenikania ciepła? Kalkulator dostępny w internecie może okazać się najlepszym rozwiązaniem – wystarczy w odpowiednich polach podać konkretne wartości, by uzyskać precyzyjny wynik.

Jaki współczynnik przenikania ciepła jest najlepszy?

Zgodnie z WT2021, czyli obowiązującymi aktualnie warunkami technicznymi, jakimi powinny odpowiadać budynki i ich usytuowania, aby dom mógł zostać uznany za energooszczędny, dla poszczególnych przegród ustalono różne maksymalne współczynniki przenikania ciepła. Jaki lepszy będzie dla ścian, a jaki dla podłóg, dachów czy stolarki otworowej?

Współczynnik przenikania ciepła dla przegród

Zacznijmy od ścian – maksymalny współczynnik przenikania ciepła jest różny dla tych wewnętrznych, zewnętrznych, co należy wziąć pod uwagę już na etapie projektowania domu.

Wpływ na współczynnik przenikania ciepła dla ścian mają ich grubość oraz rodzaj zastosowanych izolacji. Materiałami najczęściej polecanymi do ocieplania tych przegród zaliczamy wełnę mineralną oraz piankę poliuretanową (PUR).

Może Cię zainteresować: Kiedy i czym ocieplać dom od środka? Ocieplenie ścian od wewnątrz

Uwaga! Powyższe wartości zostały podane dla temperatury pomieszczenia ogrzewanego (dla ścian zewnętrznych ≥16°C, zaś zewnętrznych ≥8°C).

Współczynnik przenikania ciepła dla podłogi (na gruncie)

Jaki współczynnik przenikania ciepła będzie najlepszy dla podłóg osadzonych na gruncie? Zgodnie z obowiązującymi przepisami jego wartość maksymalna to 0,30 W/(m2*K). Wiele zależy jednak od temperatury, co obrazuje poniższa tabela.

Sprawdź również: Izolacja fundamentów krok po kroku

Współczynnik przenikania ciepła dla dachu i stropodachu

Inne maksymalne wartości współczynnika ciepła dotyczą różnych rodzajów dachów i stropów.

Poczytaj się o sposobach ocieplenia:

• Jak skutecznie ocieplić strych?
• Czym ocieplić dach?
• Ocieplenie stropu

Współczynnik przenikania ciepła dla stolarki otworowej

Jaki powinien być współczynnik przenikania ciepła U dla okien i drzwi? Wszystko zależy od rodzaju i miejsca usytuowania stolarki.

Klasyczny projekt domu BW 36 wariant 18 JGC1249 z oknami dachowymi

Współczynnik przenikania ciepła dla popularnych materiałów

Jak wspomnieliśmy wcześniej, współczynnik przenikania ciepła dotyczy przegród, a w przypadku materiałów budowlanych stosuje się współczynnik przewodzenia ciepła λ. Ile wynosi on w kontekście najpopularniejszych materiałów izolacyjnych, czyli styropianu, wełny mineralnej oraz pianki poliuretanowej?

Dodajmy, że im niższa jest wartość współczynnika lambda, tym lepiej izoluje dany materiał. Biorąc pod uwagę ten parametr, najskuteczniejszym sposobem na ocieplenie domu wydaje się być pianka poliuretanowa. Doskonale jednak wiemy, że na wybór materiału izolacyjnego wpływają również inne czynniki. Dowiedz się: Jak ocieplić dom? 

Podsumowanie, czyli po co Ci współczynnik przenikania ciepła U?

Współczynnik przenikania ciepła U to niezwykle istotny parametr, który należy wziąć pod uwagę na wczesnym etapie inwestycji - już nawet wtedy, gdy zastanawiasz się jaki projekt domu wybrać. Mając wiedzę na jego temat, zyskasz możliwość wybrania takich technologii budowlanych i materiałów, które pozwolą Ci cieszyć się maksymalnym komfortem termicznym oraz dużymi oszczędnościami na ogrzewaniu.

Masz wątpliwości? Skonsultuj się ze specjalistami, którzy nie tylko pomogą Ci obliczyć współczynnik przenikania ciepła dla poszczególnych przegród, ale również doradzą wybór optymalnych rozwiązań. W gotowych projektach domów znajdziesz proponowane rozwiązania. Pewnych zmian możesz dokonać w trakcie adaptacji projektu, konsultując się z architektem adaptującym. Nasz zespół architektów adaptujących w trakcie procesu adaptacji skupia się na optymalizacji projektu, aby spełniał wszelkie wymogi i oczekiwania inwestorów.