Opór cieplny: wzór. Wartość oporu cieplnego a grubość materiału izolacyjnego

2018-11-27 12:16 Anna Kazimierowicz
Opór cieplny
Autor: Andrzej Szandomirski Żeby mniej wydać na ogrzewanie, domy trzeba ocieplać. Wtedy ściany zewnętrzne będą mieć większy opór cieplny, czyli będzie przez nie uciekać mniej ciepła

W czasach energooszczędności należy zwracać uwagę na parametry cieplne domów, ich ścian zewnętrznych, dachu, okien i drzwi. W naszych warunkach klimatycznych warto wznosić domy, których przegrody mają wysoki opór cieplny, bo to pozwoli nam oszczędzić na kosztach ogrzewania.

Opór cieplny to jedna z trzech wartości opisujących parametry termoizolacyjne materiałów budowlanych i wznoszonych z nich przegród. Oblicza się go przede wszystkim dla przegród zewnętrznych, ponieważ określa, ile ciepła będzie przez nie uciekać. A to decyduje o tym, ile wydamy na ogrzewanie domu zimą.

Co to jest opór cieplny?

Opór cieplny R to stosunek grubości warstwy materiału do jego współczynnika przewodzenia ciepła λ. Obie te wartości są deklarowane przez producentów materiałów budowlanych. Można je znaleźć w deklaracji właściwości użytkowych. Określa się również trwałość oporu cieplnego, to znaczy, czy podane wartości ulegają zmianie wraz z upływem czasu pod wpływem starzenia lub czynników atmosferycznych.

Opór cieplny wzór

Opór cieplny oblicza się z wzoru:

R = d/λ,

gdzie d to grubość materiału, a λ to współczynnik przewodzenia ciepła charakterystyczny dla każdego materiału budowlanego, nie tylko termoizolacyjnego, ale także używanego do wznoszenia murów.

Opór cieplny
Autor: Andrzej Szandomirski Materiały budowlane w różnym stopniu przewodzą ciepło. Beton jest zimniejszy od pustaków ceramicznych

Im większa jest grubość warstwy danego materiału, tym większy ma ona opór cieplny.

Dobierając różne grubości materiałów różniących się przewodnością cieplną, możemy na różne sposoby uzyskać taki sam opór cieplny przegrody.

Wartość oporu cieplnego przy różnych grubościach materiału izolacyjnego
Współczynnik przewodzenia ciepła λ materiału [W/m.K] Opór cieplny R dla określonej grubości warstwy izolacji [(m2.K)/W]
5 cm 10 cm 15 cm 20 cm 25 cm
0,045 1,11 2,22 3,33 4,44 5,55
0,040 1,25 2,50 3,75 5,00 6,25
0,035 1,42 2,85 4,28 5,71 7,14
0,030 1,66 3,33 5,00 6,66 8,33
0,025 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00
0,020 2,50 5,00 7,50 10,00 12,50

Opór cieplny
Autor: Aerogels Jednym z najcieplejszych materiałów termoizolacyjnych są obecnie aerożele

Do czego służy opór cieplny?

Wartości oporu cieplnego są potrzebne do obliczenia izolacyjności przegrody, np. ściany zewnętrznej lub dachu. Wymagania techniczne dotyczące wznoszenia domów określają, jaki współczynnik przenikania ciepła U mogą mieć przegrody zewnętrzne, dach, okna, drzwi itp. Żeby go obliczyć, trzeba podać grubość każdej warstwy i rodzaj materiału, jaki ją tworzy. Każda z warstw przegrody ma określony opór cieplny. W uproszczeniu można powiedzieć, że po zsumowaniu oporów cieplnych wszystkich warstw, a także oporów przejmowania ciepła na zewnętrznej i wewnętrznej powierzchni przegrody otrzymamy odwrotność współczynnika U całej przegrody. Współczynnik przenikania ciepła U jest odwrotnie proporcjonalny do oporu cieplnego. Zatem współczynnik przenikania ciepła to:

U = 1/R

Opór cieplny
Autor: Wiktor Greg Sumując opór cieplny obu murów i ocieplenia, otrzymamy opór cieplny ściany trójwarstwowej

Obecnie obowiązujący współczynnik przenikania ciepła U dla ścian zewnętrznych nie powinien być większy niż 0,23 W/(m2.K). Dobierając różne grubości materiałów murowych i termoizolacyjnych o różnych parametrach przewodzenia ciepła, możemy skonfigurować różne ściany o takim samym oporze cieplnym. Znając wymagania dotyczące innych przegród, np. dachu czy podłogi na gruncie, architekt wskazuje w projekcie odpowiednie grubości określonych materiałów, żeby je spełnić. Producenci okien i drzwi budują je z materiałów o określonych właściwościach termicznych, żeby spełniały wymogi pod względem izolacyjności cieplnej.

Współczynnik przewodzenia ciepła λ

To jedna z wartości charakteryzujących dany materiał. Nie zależy od jego grubości. Jego wielkość jest trwała i niezmienna dla każdej substancji w danym stanie skupienia i jego fazie. Współczynnik λ wskazuje, ile ciepła przechodzi przez materiał przy określonej powierzchni, różnicy temperatury i czasie przepływu. Z punktu widzenia energooszczędności najcieplejsze są materiały o jak najniższym współczynniku λ. Materiały o niskim współczynniku lambda będą mieć lepszy (wyższy) opór cieplny, im grubszą warstwę zastosujemy.

Wśród materiałów termoizolacyjnych używanych do ocieplenia domu najcieplejsze są: aerożele, zamkniętokomórkowe piany poliuretanowe, płyty fenolowe lub z polistyrenu ekstrudowanego. Powszechnie stosowane styropian i wełna mineralna mają wyższy współczynnik λ. O ich popularności decydują stosunek parametrów cieplnych do ceny, dostępność i łatwość układania.

Wartość współczynnika λ różnych materiałów budowlanych
Materiał Współczynnik przewodzenia ciepła λ [W/m.K]
Aerożel 0,015-0,025
Nieruchome powietrze 0,025
Piana poliuretanowa zamkniętokomórkowa 0,024-0,030
Polistyren ekstrudowany 0,030-0,36
Styropian 0,031-0,045
Włókna celulozowe 0,038
Wełna mineralna 0,031-0,045
Beton komórkowy odmiany 400 0,096
Pustak ceramiczny poryzowany 0,17-0,28
Żelbet 1,7
Stal  58

Opór cieplny
Autor: Bruk-Bet Jednym z najcieplejszych materiałów murowych jest beton komórkowy
Warto wiedzieć
Opór cieplny

Autor: Krzysztof Zasuwik

Odpowiednio dobrana termoizolacja ścian zewnętrznych zapewni komfort mieszkańcom

Jak wybierać termoizolację

Żeby sprawdzić, jaki materiał termoizolacyjny najbardziej opłaca się kupić, mnoży się cenę jego 1 m3 przez wartość współczynnika λ i porównuje wyniki otrzymane dla różnych wyrobów. Najlepszą ofertą będzie materiał, dla którego uzyskano najniższy wynik. Trzeba jeszcze, korzystając z wzoru na opór cieplny, ustalić grubość płyt lub mat, jaka jest potrzebna, żeby osiągnąć odpowiedni opór cieplny warstwy izolacyjnej.

Czy artykuł był przydatny?
Przykro nam, że artykuł nie spełnił twoich oczekiwań.
KOMENTARZE