Materiały budowlane – współczynniki przewodzenia i przenikania ciepła

Współczynniki przewodzenia i przenikania ciepła różnych materiałów budowlanych

Zastanawialiśmy się ostatnio o czym Wam tym razem napisać i doszliśmy do wniosku, że warto byłoby wspomnieć o właściwościach cieplnych różnych materiałów budowlanych. Trzeba przyznać, że to ostatnio dosyć popularny temat. Ze względu na coraz bardziej wyśrubowane normy w zakresie ochrony środowiska wprowadzane są różnego rodzaju obostrzenia. Są one widoczne w codziennym życiu również dla przeciętnego Kowalskiego, na przykład jakiś czas temu wycofano z użycia tradycyjne żarówki i zastąpiono je energooszczędnymi. Oczywiście, jak można się domyślić, jedni przyjęli to ze zrozumieniem, a drudzy niekoniecznie 😉 Nie odbiegajmy jednak za bardzo od tematu, bo o nie o żarówkach mieliśmy Wam dzisiaj napisać, choć można zauważyć tu pewną analogię. Również w budownictwie wprowadzane są stopniowo coraz ostrzejsze normy w zakresie choćby izolacyjności cieplnej przegród, co ma prowadzić do zmniejszenia zużycia energii. Ochrona środowiska to oczywiście bardzo ważna rzecz, ale mamy przeczucie, że jednak wszystkich interesują nieco bardziej przyziemne aspekty zaostrzania norm w tym względzie. Co tu dużo mówić, lepsza izolacyjność cieplna budynku to po prostu dużo mniejsze wydatki na ogrzewanie, a co za tym idzie, znaczna oszczędność pieniędzy. Pamiętacie, trochę o tym zagadnieniu pisaliśmy Wam w artykule „Ceramika czy gazobeton (beton komórkowy) jaki materiał wybrać na ściany?”

Współczynnik przenikania ciepła

Żeby Was za bardzo nie zanudzać wzorami i nadmiarem informacji z dziedziny fizyki napiszemy krótko czym w ogóle jest współczynnik przenikania ciepła. Mała definicja: współczynnik przenikania ciepła (oznaczany symbolem U) umożliwia obliczenie ciepła, które przenika przez przegrodę cieplną. Stosowany jest przede wszystkim w budownictwie, dlatego że pozwala na łatwe porównanie właściwości cieplnych różnych przegród budowlanych. Warto pamiętać, że im niższa jego wartość tym lepiej. To jeszcze tak dla formalności podajemy wzór U= W/(m2·k).

Izolacyjność cieplna przegród

Wspomnieliśmy Wam na początku artykułu o zaostrzaniu norm dotyczących izolacyjności cieplnej przegród,  dlatego żeby nie pozostać gołosłownym, przydałoby się coś o tym napisać. Reguluje to  „Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 5 lipca 2013 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie”. W tym dokumencie można znaleźć więcej informacji, na przykład o parametrach wentylacji, czy innych wymaganiach związanych z oszczędnością energii, my jednak skupimy się przede wszystkim na izolacyjności cieplnej przegród. Dla chcących obejrzeć wszystko na własne oczy podrzucamy link pod którym dostępny jest ten dokument:  http://isap.sejm.gov.pl/DetailsServlet?id=WDU20130000926. Żeby ułatwić Wam nieco zadanie  przygotowaliśmy dla Was mały wyciąg ze współczynników przenikania ciepła dla przegród (ścian, stropów i podłóg).

Aktualne normy przewodzenia i przenikania ciepła (obowiązujące od 1 stycznia 2014 roku):

Ściany zewnętrzne – przenikanie ciepła

– temperatura powyżej 16 stopni C: maksymalny współczynnik przenikania ciepła U wynosi 0,25

– temperatura od 8 do 16 stopni Celsjusza: U = 0,45

– temperatura poniżej od  8 stopni C: U=0,90

Ściany wewnętrzne – przenikanie ciepła

– przy różnicy temperatur równej lub większej niż 8 stopni C: U=1,00

– przy różnicy temperatur poniżej 8 stopni: brak wymagań

– oddzielające wnętrza ogrzewane od nieogrzewanych: U=0,30

Ściany przylegające do szczelin dylatacyjnych

– o grubości do 5 cm (zamknięte, wypełnione izolacją cieplną na głębokości co najmniej 20 cm):

U=1,00

– o grubości powyżej 5 cm (niezależnie od rodzaju zamknięcia i zaizolowania szczeliny): U=0,70

Ściany nieogrzewanych kondygnacji podziemnych

– brak wymagań w zakresie współczynnika przenikania ciepła

Dachy, stropy oraz stropodachy pod nieogrzewanymi poddaszami

przy temperaturze powyżej 16 stopni C: U=0,30

– od 8 do 16 stopni C: U=0,30

– poniżej 8 stopni: U=0,70

Podłogi na gruncie:

– przy temperaturze powyżej 16 stopni: U=0,30

– przy temperaturze od 8 do 16 stopni: U=1,20

– przy temperaturze poniżej 8 stopni: U=1,50

Stropy nad pomieszczeniami, które są nieogrzewane oraz zamkniętymi przestrzeniami podpodłogowymi

przy temperaturze powyżej 16 stopni C: U=0,25

– przy temperaturze od 8 do 16 stopni C: U=0,30

– przy temperaturze poniżej 8 stopni C: U=1,00

Stropy nad ogrzewanymi pomieszczeniami podziemnymi oraz stropy międzykondygnacyjne

– przy różnicy temperatur równej lub wyższej niż 8 stopni C: U=1,00

– przy różnicy temperatur poniżej 8 stopni C: brak wymagań

– oddzielające wnętrza ogrzewane od nieogrzewanych: U=0,25.

Nie chcemy bombardować Was natłokiem różnych informacji, dlatego wybraliśmy najważniejsze wytyczne dla określonych przegród. Jeśli będziecie poszukiwać dodatkowych informacji, na przykład jeśli chodzi o normy dla okien lub interesują Was planowane na 2017 i 2021 rok zmiany, dajcie nam znać, a postaramy się coś ciekawego o tym napisać.

Jednowarstwowa ściana wykonana z pustaków ceramicznych POROTHERM, dobry współczynnik przewodzenia ciepła

Jednowarstwowa ściana wykonana z pustaków ceramicznych POROTHERM, dobry współczynnik przewodzenia ciepła

 

Materiały budowlane – współczynnik przewodzenia ciepła, a współczynnik przenikania ciepła

Oprócz współczynnika przenikania ciepła często spotykany jest również współczynnik przewodzenia ciepła – jak widać brzmią dosyć podobnie, więc łatwo się pomylić :). Już wyjaśniamy Wam różnicę, na początek jeszcze krótka definicja: współczynnik przewodzenia ciepła (oznaczany symbolem λ) to parametr, który określa materiał budowlany pod względem ochrony cieplnej. Bardzo ważne jest to, że im jest on niższy tym lepiej. Różnica pomiędzy wspomnianymi współczynnikami jest taka, że o ile współczynnik przenikania ciepła określa konkretną przegrodę to współczynnik przewodzenia ciepła jest cechą danego materiału. Mówiąc najprościej – współczynnik przewodzenia ciepła wpływa na współczynnik przenikania ciepła. Dla lubiących wzory: U=λ/d (d oznacza grubość przegrody). W praktyce oznacza to, że wykorzystując materiały o niskim współczynniku λ (ceramika, beton komórkowy i inne) możemy zbudować cieńsze ściany, które mimo tego zapewnią pożądaną izolacyjność cieplną przegrody (ściany, sufitu, podłóg).

Wybrane materiały budowlane i ich współczynnik przewodzenia ciepła

Chcieliśmy Wam zaprezentować jeszcze wartości obliczeniowe właściwości fizycznych materiałów, wyrobów i komponentów, które zostały zamieszczone w normie o numerze PN-EN ISO 6946 i tytule „Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczania”. Zestawienie jest dosyć obszerne, poza tym zawiera także inne parametry, dlatego żeby ułatwić Wam chociaż trochę zadanie, wybraliśmy z niej najważniejsze (naszym zdaniem) informacje.

Obliczeniowy współczynnik przewodzenia ciepła dla niektórych materiałów budowlanych (dla warunków średnio wilgotnych)

żelbet (gęstość 2500 kg/m3 λ=1,70)

– beton zwykły z kruszywa kamiennego (gęstość 2400 kg/m3 λ=1,70,  1900 kg/m3 λ=1,00)

– beton z kruszywa wapiennego (gęstość 1600 kg/m3 λ=0,72, 1200 kg/m3 λ=0,50)

– mur z betonu komórkowego:

  1. a) wykonany z wykorzystaniem cienkowarstowej zaprawa klejącej (gęstość 800 kg/m3 λ=0,29, 700 kg/mλ=0,25, 600 kg/m3 λ=0,21 , gęstość 500 kg/m3 λ=0,17, 400 kg/m3 λ=0,14)
  2. b) wykonany z wykorzystaniem zaprawy cementowo-wapiennej (gęstość 800 kg/m3 λ=0,38, 700 kg/m3 λ=0,35, 600 kg/m3 λ=0,30, 500 kg/m3 λ=0,25)

– sklejka (gęstość 600 kg/m3 λ=0,16)

– płyty pilśniowe twarde (gęstość 1000 kg/m3   λ=0,18)

– wełna mineralna granulowana (gęstość 40-80 kg/m3   λ=0,045)

– styropian (gęstość 10 kg/m3   λ=0,045,  12 kg/m3   λ=0,043, od 15 do 40 kg/m3   λ= 0,40)

Mury z cegieł (zaprawa cementowo-wapienna, grubość spoin maksymalnie 1,5 cm)

– mur z cegły ceramicznej pełnej (gęstość 1800 kg/m3   λ=0,77)

– mur z cegły dziurawki (gęstość 1400 kg/m3   λ=0,62)

– mur z cegły kratówki (gęstość 1300 kg/m3   λ=0,56)

– mur z cegły klinkierowej (gęstość 1900 kg/m3   λ=1,05)

Chcieliśmy Wam oczywiście przypomnieć, że przedstawione parametry to wartości obliczeniowe, więc właściwości konkretnych produktów mogą się nieznacznie różnić od tych zaprezentowanych w zestawieniu. Tym bardziej jest to możliwe, ponieważ producenci dążą do osiągnięcia jak najlepszych parametrów sprzedawanych przez siebie materiałów budowlanych (a przynajmniej mamy taką nadzieję :)). Dla przykładu styropian podłogowy Izolbet EPS-100 100 mm przy gęstości 18 kg/m3 osiąga λ=0,37, czyli wynik nieco lepszy niż wynikałoby to z zestawienia. Pewną uwagę należy również zrobić w przypadku opisanych w zestawieniu murów wykonanych z cegieł. Zawiera ono tradycyjne produkty, a w ostatnim czasie, dzięki nowym technologiom produkcji, pustaki i cegły ceramiczne charakteryzują się coraz lepszymi parametrami. Podamy Wam przykłady wyrobów znanej firmy Wienerberger i ich współczynników przewodzenia ciepła. Według pomiarów własnych producenta cegła ceramiczna Porotherm 30 P+W posiada współczynnik λ=0,233, a Porotherm 25 P+W λ=0,313 (przy wykorzystaniu zwykłej zaprawy).

Zaprezentowaliśmy Wam tylko wybrane materiały i współczynniki przewodzenia ciepła. Warto jeszcze dodać, że dla gotowych konstrukcji (np. mury) na ten współczynnik wpływa nawet rodzaj i grubość zastosowanej spoiny, dlatego trzeba to wziąć pod uwagę podczas budowy.

Mamy nadzieję, że chociaż trochę rozjaśniliśmy Wam temat różnych współczynników wykorzystywanych w budownictwie i norm z tym związanych. Zachęcamy wszystkich do czytania naszych kolejnych artykułów :).

One thought on “Materiały budowlane – współczynniki przewodzenia i przenikania ciepła

Dodaj komentarz

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