Jak obliczyć izolacyjność ściany?

Jak obliczyć izolacyjność ściany jednowarstwowej?

Izolacyjność termiczna, czyli ciepłochronność ściany jednowarstwowej, a więc jednorodnej, zależy od grubości ściany oraz przewodności cieplnej materiału użytego do jej zbudowania. Cechę tę określa współczynnik U, który oblicza się dzieląc współczynnik λ materiału ściany przez jej grubość d:

A oto przeciętne wartości współczynnika przewodności cieplnej λ materiałów na ściany jednorodne:
– beton komórkowy – 0,13 W/(m·K),
– ceramika poryzowana – 0,16 W/(m·K),
– keramzyt – 0,15 W/(m·K).

Ściany jednowarstwowe o ekonomicznie uzasadnionej grubości 36–44 cm mają współczynnik U w granicach 0,35–0,40 W/(m²·K); w tym szacunkowym obliczeniu nie jest uwzględniona izolacyjność cieplna tynku, który ma zresztą znikomy wpływ na przenikalność cieplną ściany. Dokładne wyznaczenie przenikalności cieplnej ściany wymaga znajomości deklarowanego przez producenta współczynnika przewodności cieplnej λ konkretnego materiału.

Przykład: Obliczamy jaką izolacyjność U ma ściana jednorodna grubości d = 36 cm (0,36 m) wykonana z keramzytobetonu o współczynniku λ = 0,15 W/(m·K). 

Rzeczywista ciepłochronność ściany może być o 5–10% niższa niż to wynika z obliczenia – z powodu mniejszej izolacyjności spoin oraz w wyniku zawilgocenia muru.

Jak obliczyć izolacyjność ściany dwu- i trójwarstwowej?

Należy zsumować opory cieplne poszczególnych warstw. Opór cieplny R to odwrotność współczynnika przenikalności U. Oblicza się go dzieląc grubości warstw materiałów przez współczynnik λ.

R = 1/U = (d/λ)

Obliczenie izolacyjności cieplnej ściany warstwowej z ociepleniem wymaga zatem znajomości współczynników przewodności wszystkich użytych w niej materiałów. Do celów obliczeniowych przyjmuje się najczęściej następujące wartości λ:

• ocieplenie ze styropianu lub wełny mineralnej – 0,04 W/(m·K), choć niektóre odmiany mogą mieć wartość λ o 10–15% niższą,

• materiały konstrukcyjne:
  – beton komórkowy – 0,15 W/(m·K),
  – ceramika poryzowana – 0,25 W/(m·K),
  – pustaki ceramiczne – 0,5 W/(m·K),
  – bloczki silikatowe 0,8 W/(m·K).
  

Największe znaczenie ma oczywiście rodzaj i grubość materiału ocieplającego.

Przykład: Obliczamy jaką izolacyjność U ma ściana dwuwarstwowa grubości d = 25 cm (0,25 m) wykonana z ceramiki poryzowanej, ocieplonej styropianem o grubości 10 cm (0,1 m).
Opór cieplny wyniesie:
R = d / λ (ściany) + d / λ (ocieplenia)
R = 0,25 m / 0,25 W/(m·K) + 0,1 m / 0,04 W/(m·K)= 3,5 (m²·K)/W
Współczynnik przenikania ciepła U wyniesie więc:
U = 1/R
U = 1 / 3,5 (m²·K)/W = 0,28 W/(m²·K) (pominęliśmy opory przejmowania ciepła).

Obliczenia dla ściany trójwarstwowej wykonuje się analogicznie.