W obliczeniach cieplnych zakłada się zawsze odpowiedni standard wykonania. Należy uwzględniać również poprawki pogarszające wartość współczynnika U ze względu na łączniki mechaniczne przechodzące przez warstwę izolacyjną oraz pustki powietrzne w warstwie izolacji.

Współczynnik przenikania ciepła dla ścian zewnętrznych od stycznia 2021 roku nie może przekraczać 0,20 W/(m²·K) – tam, gdzie temperatura w pomieszczeniach ≥ 16°C oraz 0,45 W/(m²·K) – tam, gdzie temperatura w pomieszczeniach wynosi między 8 a 16°C. Dla ścian pomieszczeń, gdzie temperatura < 8°C wymagania maksymalnego współczynnika to 0,9 W/(m²·K).

Jak obliczyć współczynnik U ściany warstwowej?

Potrzebujemy do tego grubości i parametry cieplne wszystkich warstw, z jakich zbudowana jest ściana. Te dane są konieczne do obliczenia oporu cieplnego poszczególnych warstw ściany, a następnie współczynnika przenikalności cieplnej.

Wzór U=1/R

Opór cieplny wyraża się symbolem R i oblicza według wzoru: R = d/λ

• R – opór cieplny [m²K/W]
• d – grubość materiału wyrażana w metrach [m]
• λ – współczynnik przewodzenia ciepła materiału wyrażany w [W/mK] (lambda jest podawana w normie PN-EN ISO 10456 lub deklaracjach producentów).

Obliczając współczynnik przenikalności cieplnej ściany dwuwarstwowej, trzeba zsumować opory cieplne wszystkich warstw. Dla przykładu: ściana dwuwarstwowa jest wykonana z pustaków ceramicznych i ocieplona wełną skalną o grubości 18 cm.

W tym wypadku polecamy izolację z wełny skalnej FRONTROCK PLUS o wartości λ=0,035 W/(mK). Z kolei przykładowa ma λ= 0,313 W/(mK).

Obliczmy więc, jaką przenikalność cieplną U ma ściana dwuwarstwowa o grubości d=25 cm (0,25 m) ocieplona warstwą wełny skalnej o grubości 18 cm (0,18 m).

Całkowity opór cieplny obliczamy według wzoru: R_T = R_si + d/λ ściany + d/λ ocieplenia + R_se.

• R_T– całkowity opór cieplny przegrody budowlanej
  R_si –opór przejmowania ciepła na wewnętrznej powierzchni przegrody; dla ścian zewnętrznych R_si wynosi 0,13
• R_se - opór przejmowania ciepła na zewnętrznej powierzchni przegrody; dla ścian zewnętrznych R_si wynosi 0,04

Według Warunków Technicznych normy dla dachów i stropodachów od początku 2021 roku wynoszą:

• Współczynnik przenikania ciepła U maksymalnie 0,15 W/(m²·K) – tam, gdzie temperatura w pomieszczeniach ≥ 16°C
• U maksymalnie 0,30 W/(m²·K) – tam, gdzie temperatura w pomieszczeniach wynosi między 8 a 16°C
• Dla pomieszczeń, gdzie temperatura < 8°C wymagania maksymalnego współczynnika to 0,7 W/(m²·K)

Jak obliczyć współczynnik U dachu i stropodachu?

Wartość współczynnika przenikania ciepła dla dachów oblicza się tak samo, jak ścian. Niekiedy na stropodachach mamy do czynienia z warstwami o zmiennej grubości w celu wyrobienia spadku o nachyleniu nie przekraczającym 5%. Obliczenia takie przeprowadza się oddzielnie dla każdej części dachu z różnym pochyleniem i/lub kształtem. Całkowity współczynnik przenikania ciepła całego obszaru oblicza się jako wartość średnio ważoną.

W odniesieniu do dachów stromych z płaskim izolowanym stropem, przestrzeń poddasza można uznać za warstwę jednorodną cieplnie o oporze cieplnym od R_u = 0,06 do 0,3 (m²K)/W. Wartość ta uwzględnia opór cieplny przestrzeni wentylowanej i konstrukcji dachu, ale nie uwzględnia zewnętrznych oporów przejmowania ciepła.

Dla połaci skośnych o konstrukcji drewnianej dachu stosuje się metodę obliczania oporu cieplnego komponentów składających się z warstw jednorodnych i niejednorodnych cieplnie. Metoda nie ma zastosowania w przypadkach, gdy przez izolację przechodzą mostki metalowe. Stosunek górnej granicy oporu cieplnego do jego dolnej granicy nie może przekraczać 1,5, czyli gdy istnieje znaczna różnica między współczynnikiem przewodzenia ciepła materiałów w warstwie. Wynika to z tego, że wylicza się równoważny współczynnik przewodzenia ciepła warstwy λ, uwzględniając względne pola powierzchni każdej sekcji (krokwi, wełny pomiędzy krokwiami).

Podłoga na legarach czy wykonana na gruncie powinna mieć zapewnioną izolację termiczną oraz akustyczną i przeciwwilgociową. Inaczej ciepło z budynku będzie uciekało do gruntu, co wpłynie na podniesienie kosztów energii potrzebnej do ogrzania pomieszczeń i dyskomfort mieszkańców. Z kolei dobrze wykonana izolacja przeciwwilgociowa to zabezpieczenie przed przenikaniem wilgoci do budynku, przed jego zawilgoceniem. Podłoga na gruncie w ogrzewanym pomieszczeniu powinna mieć również izolację cieplną obwodową z materiału izolacyjnego w postaci warstwy o oporze cieplnym co najmniej 2,0 (m²K)/W.

Według Warunków Technicznych normy dla podłóg na gruncie od początku 2021 roku wynoszą:

• Współczynnik U maksymalnie 0,30 W/(m²·K) – przy temperaturze w pomieszczeniach ≥ 16°C
• Współczynnik U maksymalnie 1,20 W/(m²·K) – gdy temperatura w pomieszczeniach wynosi między 8 a 16°C
• Współczynnik U maksymalnie 1,50 W/(m²·K) – gdy temperatura w pomieszczeniach została przyjęta < 8°C

Jak obliczyć współczynnik U podłóg na gruncie?

Gdy podłoga ma kontakt cieplny z gruntem, zasady obliczeń przyjmuje się wg normy PN-EN ISO 13370. Oprócz grubości i parametrów cieplnych poszczególnych warstw podłogi i gruntu, obejmuje także kształt rzutu budynku. Wymiar charakterystyczny podłogi na gruncie B’ wyrażony jest ilorazem pola powierzchni A do połowy obwodu rzeczywistego P rzuty podłogi na gruncie.

B’ = A/ (0,5 ∙ P)

Należy obliczyć całkowitą grubość ekwiwalentną podłogi, w której uwzględnia się grubość ścian w:

d_t = w + λ (R_si + R_f + R_se)

W obliczeniu uwzględnia się opór cieplny płyty podłogi, łącznie z każdą warstwą izolacyjną na całej powierzchni powyżej lub poniżej płyty podłogi i każdym pokryciem podłogi R _f = d/ λ

Współczynnik podłogi na gruncie wyliczamy ze wzoru:

U _g = 1 / ((R_si + R_f + R_se + w/λ) + R_g )

W przypadku, gdy podłoga ma izolację krawędziową pionową lub poziomą współczynnik przenikania ciepła przegrody koryguje się, uwzględniając zwiększenie oporu cieplnego wywołane dodatkową izolacją.

U= U_g + (2∙ Δψ/B’)

gdzie człon korekcyjny przy poziomej izolacji krawędziowej o szerokości D i grubości d_t  wylicza się z poniższego wzroru

Jeżeli chodzi o okna, również połaciowe, drzwi balkonowe oraz drzwi zewnętrzne, to nie wymagają one obliczeń współczynnika U. Zamawiając okna czy drzwi, wybieramy produkt, którego współczynnik U podaje producent.

Warto pamiętać, że normy dotyczą całego produktu, a nie jego elementów. Dlatego zwracajmy uwagę, jakie parametry podaje producent czy sprzedawca – dotyczące elementów okna, czyli np. U_f profili czy U_g pakietów szybowych, czy też całego gotowego wyrobu.

Według Warunków Technicznych normy dla stolarki otworowej od początku 2021 roku wynoszą:

* Okna, drzwi balkonowe

• U maksymalnie 0,9 W/(m²·K) - temperatura w pomieszczeniach ≥ 16°C
• U maksymalnie 1,4 W/(m²K) - temperatura w pomieszczeniach niższa niż 16°C

* Okna połaciowe

• U maksymalnie 1,1 W/(m²K) - temperatura w pomieszczeniach ≥ 16°C
• U maksymalnie 1,4 W/(m²K) - temperatura w pomieszczeniach niższa niż 16°C

* Drzwi zewnętrzne U maksymalnie 1,3 W/(m²K)