Każdy element konstrukcji – zależnie od tego gdzie się znajduje – musi spełnić określone warunki. Jak ściany działowe mają przede wszystkim rozdzielać pomieszczenia, stężenia zapewniać sztywność ramy, tak ściany nośne muszą przenieść ciężar konstrukcji na grunt. Dodatkowo te ostatnie, jeśli są ścianami zewnętrznymi (z resztą tak jak stropodachy czy dachy) powinny charakteryzować się nie tylko wystarczającą nośnością, ale też izolacyjnością, na którą wpływ ma ich opór cieplny.

Dla użytkownika końcowego – szczególnie w przypadku budynków mieszkalnych – ważny jest mikroklimat pomieszczenia, mający bezpośredni wpływ na komfort cieplny przebywających w nim osób. Dlatego powinno się to uwzględniać podczas projektowania ścian czy stropów, przy czym każda z pionowych, jak i poziomych przegród zewnętrznych musi cechować się takimi właściwościami, aby zapotrzebowanie energetyczne budynku było jak najmniejsze, ekonomiczne i spełniające aktualne wymagania ustawowe.

Całkowity opór cieplny

Powyższe warunki spełnia się poprzez dostosowanie współczynnika przenikania ciepła – U, który równy jest odwrotności całkowitego oporu cieplnego przegrody – RT:wspolczynnik przenikania wzorCzym jest ten opór? Otóż jest sumą oporów wszystkich warstw przegrody oraz oporów przejmowania ciepła na powierzchni. Pomijając opór przejmowania, opór cieplny jest niczym innym, jak oporem jaki stawia przegroda przenikaniu ciepła. Podaje się go w jednostce m2*K/Wopór wzórGdzie:

  • d – grubość warstwy materiału w komponencie
  • λ – obliczeniowy współczynnik przewodzenia ciepła materiału

Przegrody jednorodne

wykres przegroda jednowarstwowaW przypadku przegrody jednowarstwowej rozkład temperatury na jej grubości jest prostoliniowy, więc opór można policzyć z przedstawionego wyżej wzoru. Biorąc pod uwagę fakt, że takie przegrody są zbudowane z materiałów jednorodnych często w ich odniesieniu stosowany jest tylko współczynnik przewodzenia ciepła, który opiszemy w osobnym artykule.

wykres przegroda wielowarstwowaW przypadku przegród wielowarstwowych rozkład temperatur również jest liniowy, ale każda warstwa może stawiać inny opór, przez co temperatura przebiega linią łamaną. Całkowity opór takiej przegrody jest sumą oporów poszczególnych warstw jednorodnych.

Rozpatrując przenoszenie ciepła przez przegrodę warstwową od powietrza wewnętrznego do powietrza zewnętrznego, do sumy oporów trzeba dodać opór przejmowania ciepła na wewnętrznej i zewnętrznej powierzchni tej przegrody. Otrzymuje się w ten sposób całkowity opór cieplny przegrody.wzor na calkowity opor cieplny

Opory przejmowania ciepła na powierzchni zależne są od współczynników przejmowania ciepła przez konwekcję oraz promieniowanie. Standardowo w przypadku powierzchni płaskich opory te powinno się przyjmować według tablicy poniżej, zgodnej z Tablicą 1, normy PN-EN ISO 6946:

Opór przejmowania ciepłaKierunek strumienia cieplnego
m2*K/Ww górępoziomow dół
Rsi0,100,130,17
Rse0,040,040,04

W innych przypadkach takich jak: specjalne warunki brzegowe, lub powierzchnie niepłaskie należy zastosować procedury podane w Załączniku A przytoczonej normy. Wartości dotyczące kierunku poziomego powinno się przyjmować w przypadku kierunku strumienia cieplnego odchylonego o ±30 stopni od płaszczyzny poziomej.

Prosty przykład

Obliczenie oporu cieplnego ściany z pustaka ceramicznego grubości d=44cm i współczynniku przewodzenia λ=0.107 W/(m*K) przy założeniu że ściana nie jest otynkowana.obliczenia

Warstwa powietrza

Norma PN-EN ISO 6946 przedstawia także jakie opory należy przyjmować dla warstw powietrznych, w zależności od stopnia wentylacji oraz ich wymiarów. I tak dla niewentylowanych warstw przyjmuje się wartości oporu według Tablicy 2, powyższej normy.

Grubość warstwy powietrzaOpór cieplny/Kierunek strumienia cieplnego
mmw górępoziomow dół
00,000,000,00
50,110,110,11
70,130,130,13
100,150,150,15
150,160,170,17
250,160,180,19
500,160,180,21
1000,160,180,22
3000,160,180,23

Dla dobrze wentylowanych warstw należy pominąć opór warstwy powietrza oraz wszystkich warstw pomiędzy tą warstwą a środowiskiem zewnętrznym. Natomiast dla słabo wentylowanych warstw całkowity opór można obliczyć w przybliżeniu ze wzoru:wzór słabo wentylowane

W innych bardziej skomplikowanych przypadkach procedury obliczeń oporu przestrzeni powietrznych podano w Załączniku B normy.

Tak samo jak przestrzenie powietrzne tak przestrzenie nieogrzewane można zastąpić oporem cieplnym.  W przypadku dachów stromych z płaskim izolowanym stropem, przestrzeń poddasza można uznać za warstwę jednorodną termicznie o oporze cieplnym zgodnym z Tablicą 3 normy.

Charakterystyki dachuRu m2*K/W
1Pokrycie dachówką bez papy/folii, płyt poszycia itp.0,06
2Pokrycie dachówką z papą/folią, płytami poszycia0,2
3Jak w 2 lecz z okładziną aluminiową lub niskoemisyjną0,3
4Pokrycie papą na płytach poszycia0,3

Natomiast w nieogrzewanych przestrzeniach przylegających do budynku – takich jak garaż – można uznać nieogrzewaną przestrzeń za dodatkową warstwę jednorodną wraz z komponentami jej konstrukcji zewnętrznej o oporze Ru. Wtedy gdy wszystkie elementy między środowiskiem wewnętrznym i nieogrzewaną przestrzenią mają ten sam współczynnik przenikania ciepła.

Przegrody z warstw jednorodnych i niejednorodnych

W przypadku przegród składających się z warstw jednorodnych i niejednorodnych cieplnie można zastosować uproszczoną metodę obliczania oporu cieplnego komponentów budowlanych. Metoda ta nie ma zastosowanie w przypadku gdy przez izolację przechodzą mostki metalowe.przegroda niejednorodna

Komponent dzieli się na sekcje – płaszczyzny prostopadłe i warstwy – równoległe do powierzchni przegrody, czyli jednorodne cieplnie części.

Wykazano, że dzieląc komponent płaszczyznami prostopadłymi otrzymuje się kres górny całkowitego oporu cieplnego, a przy podziale płaszczyznami równoległymi kres dolny oporu. W konsekwencji całkowity opór cieplny komponentu składającego się z warstw cieplnie jednorodnych i niejednorodnych oblicza się jako średnią arytmetyczną kresu górnego i dolnego.średni opór

W celu obliczenia obydwóch kresów odsyłamy do Normy PN-EN ISO 6946, gdzie przedstawione są wszystkie warunki.

Przeszliśmy już przez wszystkie rodzaje obliczeń oporu cieplnego przegrody. Jeśli chcecie zobaczyć metody obliczania komponentów o zmiennej grubości lub zaawansowane obliczenia oporów przestrzeni powietrznych, nie miejcie oporu poinformować o tym w komentarzach.

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Proszę wpisać swój komentarz!
Proszę podać swoje imię