Współczynnik przenikania ciepła w domu: ściany, dach, okna

Jednak warto zauważyć, że ubytki ciepła z pomieszczeń najbardziej odczuwają użytkownicy i właściciele domów jednorodzinnych. Nic więc dziwnego, że nowe domy powstają obecnie w taki sposób, aby w przyszłości móc maksymalnie obniżyć koszty ich eksploatacji.

Dla nowo budowanych domów maksymalne współczynniki przenikania ciepła określają przepisy budowlane. Dlatego przegrody takie jak ściany, podłogi na gruncie, stropy i dachy powinny być odpowiednio zaprojektowane, zbudowane i ocieplone, a okna i drzwi - charakteryzować się określonymi parametrami.

Współczynnik przenikania ciepła oznacza się wartością U i podaje w W/(m²K). Jest on stosunkiem strumienia cieplnego do powierzchni przegrody i różnicy temperatur z obu jej stron. Parametr ten służy do określenia z jakimi stratami ciepła będziemy mieli w przypadku ścian, stropów, okien, drzwi itd.

Im współczynnik U jest niższy, tym lepiej. Niska wartość omawianego współczynnika oznacza, że ubytki ciepła z pomieszczeń będą niewielkie, a tym samym przyszłe rachunki za ogrzewanie nie doprowadzą nas do ruiny.

Do obliczenia wartości U bierze się pod uwagę grubość przegrody, grubości poszczególnych jej warstw oraz rodzaj materiału, jaki zastosowano na każdą warstwę przegrody. Trzeba też uwzględnić mostki termiczne. To miejsca, w których ciągłość izolacji została przerwana i ciepło "ucieka" przez nie. Jeśli występują mostki termiczne, to wartość współczynnika przenikania ciepła dla tej przegrody będzie wyższa, co jest jednoznaczne z większymi stratami ciepła całości.

Szczegóły i odpowiednie wartości służące wyliczeniu współczynnika U znajdują się w normie PN-EN ISO 6946: 2008 „Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczania” i nie ma konieczności wyszczególniać ich w tym miejscu.

Do dokładnego wyliczenia współczynnika U potrzeba bowiem ścisłej, teoretycznej wiedzy matematyczno-fizycznej i zajmują się tym inżynierowie budownictwa. Przeciętnego użytkownika domu jednorodzinnego interesować powinny natomiast jedynie wartości maksymalne, jakie aktualnie obowiązują w polskim Prawie Budowlanym dla poszczególnych elementów domu. W czasie budowy i zakupu materiałów budowlanych, w tym okien i drzwi warto zadbać o dostosowanie się do obowiązujących wymogów tak, aby osiągnąć jak najniższą wartość współczynnika przenikania ciepła w naszym domu.

Niestety ściany starszych domów – zbudowane przed kilkudziesięciu laty – nie zajmują dobrej pozycji pod względem współczynnika przenikania ciepła. Użytkownicy starszych domów płacą za ogrzewanie nawet czterokrotnie więcej, aniżeli właściciele budynków zbudowanych w nowoczesnych technologiach. W Polsce przez długie lata nie zwracano bowiem uwagi na jakość materiałów budowlanych oraz na staranność wykończenia budynków. W efekcie generowało to i często generuje do dzisiaj nadmierne potrzeby grzewcze.

Dodatkowo, kompletnie nie przejmowano się i nie eliminowano mostków cieplnych, przez które ciepło uciekało i często nadal ucieka najbardziej. Są to przede wszystkim nadproża, ościeża okien, połączenia poszczególnych przegród zewnętrznych lub znajdujące się w nich złącza poszczególnych komponentów.

Kilkudziesięcioletnie ściany mają często współczynnik przenikania ciepła przekraczający 1 W/(m²K). Nawet niestare budynki sprzed dwudziestu lat mają często współczynnik U na poziomie 0,60-0,70 W/(m²K), ponieważ takie obowiązywały wówczas normy. Na ten problem zaczęto zwracać uwagę właściwie dopiero w ostatniej dekadzie i słusznie zaowocowało to odpowiednimi zapisami w Prawie Budowlanym.

W ciągu ostatnich kilku lat wprowadzono przepisy stopniowo podwyższające wymagania dotyczące ocieplenia ścian. Współczynnik przenikania ciepła ścian domów budowanych od stycznia 2017 r. może wynosić maksymalnie 0,23 W/(m²)K. Podstawą jest tutaj oczywiście odpowiednia izolacja cieplna oraz zdecydowane wyeliminowanie mostków termicznych. Właściwe ocieplenie ścian podnosi koszty budowy zaledwie o 2%, a inwestycja w wełnę mineralną lub styropian zawsze zwraca się z nawiązką.

Teoretycznie przy grubszej warstwie izolacji cieplnej uzyskujemy korzystniejszy współczynnik przenikania ciepła dla ścian, ale w każdym przypadku trzeba dokładnie przeanalizować opłacalność inwestycji i czas jej zwrotu. Odpowiednio, stosując termoizolację o grubości 20 cm – możliwe jest osiągnięcie współczynnika U na poziomie 0,17W/(m²K), ale montaż takiej izolacji jest stosunkowo drogi i nie zwróci się natychmiast. Optymalnym rozwiązaniem wobec obowiązujących dziś standardów i cen na materiały budowlane jest izolacja o grubości 15 cm. Przy takiej warstwie osiąga się wprawdzie U 0,23 W/m²K, ale inwestycja zwraca się szybciej.

Trzeba też zwrócić uwagę na współczynnik przewodzenia ciepła materiałów ociepleniowych (oznaczany λ - lambda). Im jest on niższy, tym materiał jest bardziej izolacyjny, a więc można zastosować cieńszą warstwę.

Przez okna i drzwi także ucieka znaczna część ciepła z pomieszczeń. Normy określają dla okien i drzwi oddzielne wartości współczynnika U. Maksymalny współczynnik przenikania ciepła okien i drzwi balkonowych wynosi 1,1 W/(m²K). Osobno wydziela się w przepisach okna dachowe, których U nie może przekraczać 1,3 W/(m²K). Natomiast dla drzwi zewnętrznych jest to 1,5 w/(m²K). Podane współczynniki dotyczą okien i drzwi montowanych w pomieszczeniach ogrzewanych.

Trzeba pamiętać, że na wysokość współczynnika przenikania ciepła w przypadku okien składają się aż trzy czynniki, tj. rodzaj szyb, typ ramy okiennej i sposób ich połączenia. Dodatkowym, niezmiernie ważnym elementem wpływającym na termoizolacyjność okna, jest też poprawny montaż. Mostki termiczne, jakie mogą powstać wokół okna – przyczynią się niestety do podwyższenia wartości współczynnika przenikania ciepła. Aby pieniądze wydane na okno lub drzwi o wysokich parametrach cieplnych nie poszły na marne – podczas prac montażowych należy korzystać z trójwarstwowego systemu uszczelniania.

Parametry dotyczące współczynnika U są zawsze podawane przez producentów okien i drzwi. Chcąc oszczędzać w przyszłości na ogrzewaniu – należy zwracać na nie uwagę i szczegółowo analizować.

Pamiętajmy, że współczynnik przenikania ciepła dla całego okna (Uw) nie jest tym samym, co współczynnik przenikania ciepła dla szyby (Ug). Zawsze patrzmy na współczynnik dla całego okna.

Wprawdzie szyba zajmuje większą powierzchnię okna i producenci starają się ją jak najbardziej ulepszać pod względem termoizolacyjności, ale często uzyskując doskonałe parametry dla samej tylko szyby – starają się wprowadzić swoich klientów w błąd – podając je, jako termoizolacyjność całego okna. Tymczasem, na wartość współczynnika U dla okien ma jeszcze wpływ termoizolacyjność ramy i sposób połączenia jej z szybą.

Podczas zakupu okien o wysokiej termoizolacyjności i po prawidłowym ich zamontowaniu w ścianie nie należy jednocześnie zapominać, że duża szczelność tych elementów może spowodować nieprawidłową wentylację pomieszczenia. To z kolei może przyczynić się do powstawania zawilgoceń i niezdrowego mikroklimatu we wnętrzu. Dlatego warto zadbać, aby okna o wysokim współczynniku U posiadały też mikrowentylację lub były wyposażone w specjalne nawiewniki powietrza.

To kolejne elementy domu, które niewłaściwie wykonane i zaizolowane mogą przyczyniać się do utraty ciepła
z pomieszczeń. Zwiększone rachunki za ogrzewanie mogą być niechcianą normą niezależnie od tego, czy dach jest płaski, czy stromy. W zależności od stosunku swej powierzchni do łącznej powierzchni przegród zewnętrznych – dachy mogą stanowić aż 15 do 30% ogólnych strat ciepła.

Wartość współczynnika przenikania ciepła U dla dachów tak, jak i dla wszystkich pozostałych elementów domu – na przestrzeni ostatnich kilku dziesięcioleci uległa znacznym obostrzeniom. Jeszcze do lat osiemdziesiątych minionego stulecia U dla dachu mogło wynosić 0,70 W/(m²K). W latach dziewięćdziesiątych wartość zmniejszono do 0,45 W/m²K, później do 0,30 W(/m²K), aby obecnie - maksymalne U dla dachu, niezależnie od przeznaczenia obiektu – może wynosić nie więcej niż 0,18 W/(m²K).

Współczynnik przenikania ciepła U oblicza się podobnie, jak w przypadku okien – biorąc pod uwagę średnią ważoną dla poszczególnych przegród (w przypadku dachu są to najczęściej belki i izolacja). W obliczeniach przeważnie nie uwzględnia się pokrycia dachowego. Im niższa będzie przewodność cieplna materiału izolacyjnego, który zastosujemy – tym korzystniejszy współczynnik przenikania ciepła przez dach możemy uzyskać. Grubość izolacji termicznej należy dostosować do grubości elementów konstrukcyjnych dachu i stosować ocieplenie w układzie dwuwarstwowym.

W przypadku dachów skośnych stosuje się zasadniczo trzy sposoby ocieplania. Materiał izolacyjny można układać na krokwiach, pod krokwiami lub wypełniać przestrzenie pomiędzy nimi. Jeśli jednak chcemy uniknąć mostków termicznych i zapewnić skuteczną izolację dachu, powinno się stosować ocieplenie na krokwiach lub - pod oraz między nimi.

Największą popularnością w przypadku ocieplania dachów skośnych cieszy się wełna mineralna. Główną tego przyczyną jest duża jej sprężystość i łatwość dopasowania do izolowanego podłoża. Styropian częściej znajduje zastosowanie podczas ocieplania stropodachów. Coraz większą popularność zdobywają materiały poliuretanowe - stosowane jako piana natryskowa (głównie do ocieplenia dachów stromych) oraz płyty (głównie na dachy płaskie oraz do ocieplenia nakrowiowego dachów stromych).

Zgodnie z obowiązującymi "Warunkami technicznymi, jakim powinny podlegać budynki i ich usytuowanie" (Załącznik 2), maksymalna wartość współczynnika U dla poszczególnych elementów zostanie jeszcze obniżona w 2021 r. Będą one obowiązywać dla domów budowanych na podstawie zezwolenia lub zgłoszenia wydawanego od stycznia 2021 r. Od tego czasu będą obowiązywały następujące maksymalne wartości współczynnika przenikania ciepła:

• ściany zewnętrzne pomieszczeń ogrzewanych - 0,20 W/(m²K)
• ściany wewnętrzne oddzielające pomieszczenia ogrzewane od nieogrzewanych - 0,30 W/(m²K)
• dachy - 0,15 W/(m²K)
• okna fasadowe, drzwi balkonowe, powierzchnie przezroczyste nieotwieralne - 0,9 W/(m²K)
• okna połaciowe - 1,1 W/(m²K)
• drzwi w przegrodach zewnętrznych - 1,3 W/(m²K)