Obliczanie wspczynnika przenikania ciepa U przegrody Opracowa Ryszard

Obliczanie współczynnika przenikania ciepła U przegrody Opracował: Ryszard Ziębora

Co to jest współczynnik przenikania ciepła U ? Współczynnik U definiuje się jako ilość ciepła przenikającą w ciągu 1 godziny przez 1 m 2 płaskiej przegrody (np. okien, ścian, itp. ) przy różnicy temperatury powietrza po obu jej stronach (wewnątrz / zewnątrz) wynoszącej 1 K (1°C). gdzie: U – współczynnik przenikania ciepła, q – ilość przepływającego ciepła w jednostce czasu (strumień ciepła), S – powierzchnia przegrody, ΔT – różnica temperatur po obu stronach przegrody.

Jednoznacznie należy stwierdzić, że im mniejsza wartość współczynnika U, tym większa izolacyjność termiczna przegrody (okien, ścian, stropów itp. ). Wielkość współczynnika przenikania ciepła reguluje Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz. U. Nr 75, poz. 690, z 2003 r. Nr 33, poz. 270 oraz z 2004 r. Nr 109, poz. 1156)

Wartości współczynnika przenikania ciepła U ścian, stropów i stropodachów, obliczone zgodnie z Polskimi Normami dotyczącymi obliczania oporu cieplnego i współczynnika przenikania ciepła, nie mogą być większe niż wartości U(max) określone w tabelach (dla budynku mieszkalnego i zamieszkania zbiorowego : Lp. 1 2 3 4 5 6 Współczynnik przenikania ciepła Rodzaj przegrody i temperatura w pomieszczeniu U(max) [W/(m 2 · K)] Ściany zewnętrzne (stykające się z powietrzem zewnętrznym, niezależnie od rodzaju ściany): 0, 30 a) przy ti> 16 °C 0, 80 b) przy ti £ 16 °C Ściany wewnętrzne pomiędzy pomieszczeniami 1, 00 ogrzewanymi a nieogrzewanymi, klatkami schodowymi lub korytarzami Dachy, stropodachy i stropy pod nieogrzewanymi poddaszami lub nad przejazdami: 0, 25 a) przy ti> 16 °C 0, 50 b) przy 8 °C < ti £ 16 °C Stropy nad piwnicami nieogrzewanymi i zamkniętymi 0, 45 przestrzeniami podpodłogowymi, podłogi na gruncie Ściany wewnętrzne oddzielające pomieszczenie ogrzewane od 1, 00 nieogrzewanego Bez ograniczeń Stropy nad ogrzewanymi kondygnacjami podziemnymi

Współczynnik przenikania ciepła wyrażony jest równaniem gdzie: RT –całkowity opór cieplny przegrody budowlanej

Całkowity opór cieplny RT, płaskiego komponentu budowlanego składającego się z warstw jednorodnych cieplnie prostopadłych do strumienia ciepła obliczamy z równania gdzie: Rsi -opór przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni; R 1, R 2 …R n - obliczeniowe opory cieplne każdej warstwy; Rse - opór przejmowania ciepła na zewnętrznej powierzchni.

Rozkład temperatur w ścianie wraz z pokazaniem poszczególnych oporów cieplnych R R 4 Rse R 2 R 1 R 3 Rsi

Opory przejmowania ciepła warstw powietrza przyjmuje się zgodnie z normą PN-EN ISO 6946: Opór przejmowania ciepła m 2·K / W Kierunek strumienia ciepła W górę Poziomy W dół Rsi 0, 10 0, 13 0, 17 Rse 0, 04

Obliczeniowe opory cieplne pojedynczej i-tej warstwy obliczamy z e wzoru: gdzie: λ - obliczeniowy współczynnik przewodzenia ciepła danego materiału [W/m∙K].

Przewodność cieplna, inaczej współczynnik przewodnictwa ciepła λ, określa zdolność substancji do przewodzenia ciepła. W tych samych warunkach więcej ciepła przepłynie przez substancję o większym współczynniku przewodności cieplnej. Wartość ta odpowiada ilości ciepła w dżulach, jakie jest przewodzone przez warstwę materiału o grubości 1 m i powierzchni 1 m 2 , przy różnicy temperatur po obydwu stronach równej jednemu stopniowi, w czasie zaledwie jednej sekundy. Im mniejsza jest wartość współczynnika przewodzenia ciepła danego materiału, tym lepszym jest on izolatorem. Wartości lambdy dla konkretnych materiałów uzyskiwane są podczas specjalistycznych badań, w których mierzy się faktyczny strumień ciepła przewodzony przez próbkę konkretnego materiału.

Wartości obliczeniowe współczynnika przewodzenia ciepła, wg załącznika NC do PN-EN ISO 6946: 1999 * Lp. Nazwa materiału Gęstość w stanie suchym (średnia), kg/m³ 1 2 3 4 5 Asfalty Asfalt ponaftowy Asfalt lany Asfaltobeton Beton i przegrody z betonu Żelbet Beton zwykły z kruszywa kamiennego 6 7 Beton jamisty z kruszywa kamiennego Beton z kruszywa wapiennego 8 Beton z żużla pumeksowego lub granulowanego 9 Beton z żużla paleniskowego 1 2 3 Współczynnik przewodzenia ciepła l, W/(m·K) warunki średniowilgotne 4 5 1050 1800 2100 0, 17 0, 75 1, 00 2500 2400 2200 1900 1600 1400 1200 1, 70 1, 30 1, 00 0, 72 0, 60 0, 50 1, 80 1, 50 1, 10 0, 80 0, 70 0, 60 1800 1600 1400 1200 1000 1800 1600 1400 1200 0, 70 0, 58 0, 50 0, 40 0, 33 0, 85 0, 72 0, 60 0, 50 0, 80 0, 68 0, 58 0, 47 0, 40 0, 95 0, 80 0, 67 0, 56

10 Beton z kruszywa keramzytowego 11 Mur z betonu komórkowego na cienkowarstwowej zaprawie klejącej lub na zaprawie o przewodności cieplnej równej przewodności cieplnej betonu komórkowego 12 13 Mur z betonu komórkowego na zaprawie cementowo-wapiennej, ze spoinami o grubości nie większej niż 1, 5 cm Wiórobeton i wiórotrocinobeton 1600 1400 1300 1200 1100 1000 0, 90 0, 72 0, 62 0, 54 0, 46 0, 39 1, 00 0, 80 0, 68 0, 60 0, 51 0, 43 800 700 600 500 400 0, 29 0, 25 0, 21 0, 17 0, 14 0, 35 0, 30 0, 25 0, 21 0, 17 800 700 600 500 1000 900 800 700 600 500 0, 38 0, 35 0, 30 0, 26 0, 22 0, 19 0, 17 0, 15 0, 44 0, 40 0, 35 0, 30 0, 25 0, 22 0, 20 0, 18

19 Drewno i materiały drewnopochodne Sosna i świerk - w poprzek włókien - wzdłuż włókien Dąb - w poprzek włókien - wzdłuż włókien Sklejka Płyty pilśniowe porowate Płyty pilśniowe twarde Wyroby gipsowe zabezpieczone przed zawilgoceniem Płyty i bloki z gipsu 20 Gipsobeton piaskowy 21 22 23 Gazogips Płyty gipsowo-kartonowe Jastrych gipsowy czysty 24 Jastrych gipsowy z piaskiem Kamienie naturalne Marmur, granit Piaskowiec Wapień zwarty Wapień porowaty 14 15 16 17 18 25 26 27 28 29 Mur z kamienia łamanego z zawartością zaprawy 35% objętościowo przy gęstości kamienia 2800 kg/m 3 550 0, 16 0, 30 0, 20 0, 35 600 300 1000 0, 22 0, 40 0, 16 0, 06 0, 18 0, 26 0, 46 0, 20 0, 07 0, 21 1000 900 1300 1200 500 1000 1800 1300 1900 0, 35 0, 30 0, 52 0, 45 0, 19 0, 23 1, 00 0, 52 1, 20 0, 40 0, 35 0, 62 0, 52 0, 28 0, 29 1, 10 0, 60 1, 30 2800 2400 2000 1700 1400 3, 50 2, 20 1, 15 0, 92 0, 64 3, 70 2, 40 1, 15 0, 76 2400 2, 50 2, 80 800

34 Mur z cegły (na zaprawie cementowowapiennej, przy grubości spoin do 1, 5 cm) Mur z cegły ceramicznej pełnej Mur z cegły dziurawki Mur z cegły kratówki Mur z cegły silikatowej pełnej Mur z cegły silikatowej drążonej i bloków drążonych 35 Mur z cegły klinkierowej 30 31 32 33 1800 1400 1300 1900 0, 77 0, 62 0, 56 0, 90 0, 91 0, 70 0, 62 1, 00 1600 1500 1900 0, 80 0, 75 1, 05 0, 90 0, 85 1, 15 150 250 300 250 0, 045 0, 070 0, 080 0, 070 0, 050 0, 075 0, 10 700 600 450 700 300 180 od 60 do 100 od 40 do 80 od 100 do 160 10 12 od 15 do 40 0, 13 0, 15 0, 14 0, 13 0, 070 0, 12 0, 07 0, 045 0, 050 0, 045 0, 042 0, 045 0, 043 0, 040 0, 15 0, 19 0, 16 0, 15 0, 090 0, 13 0, 07 0, 050 0, 045 0, 042 0, 045 0, 043 0, 040 od 30 do 50 od 50 do 150 0, 025 0, 035 0, 045 0, 025 0, 040 0, 050 Materiały termoizolacyjne 36 37 38 39 40 41 Płyty korkowe ekspandowane Płyty korkowe asfaltowane Płyty ze słomy Płyty z trzciny Płyty z paździerzy lnianych na lepiszczu syntetycznym Płyty wiórkowo-cementowe 42 Płyty wiórowe na lepiszczu syntetycznym 43 44 45 46 47 Szkło piankowe "białe" Szkło piankowe "czarne" Maty z włókna szklanego Wełna mineralna granulowana Filce, maty i płyty z wełny mineralnej 48 Styropian 49 Pianka poliuretanowa - w szczelnej osłonie - w pozostałych przypadkach

50 51 52 Tynki Tynk lub gładź cementowa Tynk lub gładź cementowo-wapienna Tynk wapienny 53 Zasypki Żużel paleniskowy 54 Żużel wielkopiecowy granulowany, keramzyt 55 56 57 58 59 60 61 Popioły lotne (ubijane) Proszek hydrofobowy Trociny drzewne luzem Wióry drzewne ubijane Wióry drzewne luzem Mączka torfowa Śrut gumowy 2000 1850 1700 1, 00 0, 82 0, 70 1, 10 0, 90 0, 80 1000 700 0, 28 0, 22 0, 35 0, 28 900 700 500 1000 250 300 150 200 300 0, 26 0, 20 0, 16 0, 30 0, 28 0, 090 0, 070 0, 090 0, 29 0, 24 0, 19 0, 37 0, 33 0, 12 0, 080 0, 12 0, 10

62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 Wybrane materiały różne Filc izolacyjny Wojłok Płyty okładzinowe ceramiczne, terakota Wykładzina podłogowa PCW Tektura Papa (asfaltowa) Papier Szkło okienne Szkło zbrojone Szkło organiczne (pleksiglas) Guma w płytach Ił Glina piaszczysta Piasek pylasty Piasek średni Żwir Grunt roślinny Stopy aluminium Miedź Stal budowlana Żeliwo Cynk 300 500 2000 1300 900 1000 2500 2700 1200 1800 1650 1800 2700 8800 7200 7100 0, 060 0, 12 1, 05 0, 20 0, 14 0, 18 0, 25 0, 80 1, 15 0, 19 0, 20 0, 75 0, 85 0, 70 0, 55 0, 40 0, 90 200 370 58 50 110 0, 080 0, 15 1, 05 0, 20 0, 17 0, 18 0, 30 0, 80 1, 15 0, 19 0, 20 0, 75 0, 85 0, 70 0, 55 0, 40 0, 90 200 370 58 50 110

O ile przewodność cieplna λ jest cechą materiału, to współczynnik przenikania U ciepła charakteryzuje konkretną przegrodę, np. ścianę. Dla przegrody jednorodnej zależność między tymi współczynnikami wyraża się wzorem: Stąd grubość przegrody: gdzie: λ – przewodność cieplna, d – grubość przegrody.

Obliczanie grubości przegrody jednorodnej dla zadanego współczynnika przenikania ciepła U Podaj żądaną wartość współczynnika U Grubość przegrody wynosi [m]

Obliczanie współczynnika przenikania ciepła U Podaj d w [m] Warstwa 1 λ 1 = d 2= R 1= Warstwa 2 λ 2 = d 2= R 2= Warstwa 3 λ 3 = d 3= R 3= Warstwa 4 λ 3 = d 3= R 4= Rsi= Całkowity opór cieplny RT= Rse=

Skorygowany współczynnik przenikania ciepła Uc uzyskuje się, dodając do obliczonego współczynnika U przegrody wyrażenie korekcyjne ΔU: Uc = U + ΔU W przypadku ścian, wyrażenie korekcyjne określa wzór: ΔU = ΔUg + ΔUf w którym: ΔUg - poprawka z uwagi na nieszczelności, Uf - poprawka z uwagi na łączniki mechaniczne.