Obliczanie strat ciepła: wzór. Ile ciepła przenika przez ściany domu

2020-07-13 13:15 Piotr Laskowski
ochrona cieplna budynków
Autor: Piotr Mastalerz Przepisy dotyczące ochrony cieplnej budynków nakazują ocieplać ściany skuteczniej niż jeszcze kilka lat temu, ale może warto zastosować izolację grubszą niż wymagane minimum?

Żeby sprawdzić, jak grubą warstwę ocieplenia warto zastosować, musimy obliczyć, ile ciepła będzie przenikać przez ściany domu na zewnątrz. Obliczanie strat ciepła: wzór.

Ilość ciepła przenikającego przez zewnętrzne przegrody budynku zależy od właściwości materiałów, z których są zbudowane, oraz grubości ich warstw. Jak obliczymy, ile ciepła będzie przenikać przez ściany domu na zewnątrz wtedy będziemy mogli policzyć, ile za to ciepło zapłacimy, i ocenić, ile wobec tego warto kupić materiału izolacyjnego i jak grube zastosować ocieplenie.

Obliczamy ilość ciepła przenikającego przez przegrodę: wzór

Ilość ciepła przenikającego przez przegrodę w jednostce czasu (strumień ciepła) oblicza się zgodnie ze wzorem:

q = U∙A∙ΔT

  • U - współczynnik przenikania ciepła,
  • A - powierzchnia przegrody,
  • ΔT - różnica temperatury po obu jej stronach – w naszym przypadku wewnątrz i na zewnątrz domu.

Kłopot w tym, że ta różnica w rzeczywistości wciąż się zmienia i trzeba uwzględnić w obliczeniach ilość ciepła przenikającego przez przegrodę w ciągu całego sezonu grzewczego.

W tym celu posłużyliśmy się metodą obliczania kosztów ogrzewania wykorzystującą tak zwane stopniodni grzania – wielkość ustalaną na podstawie zaobserwowanej rzeczywistej temperatury powietrza zewnętrznego (szczegółowe informacje na temat tej metody można znaleźć w serwisie Centrum Informacji o Rynku Energii: www.cire.pl).

Roczna liczba stopniodni

Roczną liczbę stopniodni wyznacza się w ten sposób, że zakłada się temperaturę bazową, poniżej której dla utrzymania oczekiwanej temperatury w pomieszczeniach konieczne jest włączenie ogrzewania. Następnie na podstawie danych uzyskanych z pomiarów rzeczywistej temperatury powietrza w określonym miejscu (np. przez lokalną stację meteorologiczną) oblicza się średnią temperaturę dobową dla każdego dnia w roku. Dni, w których średnia jest niższa niż temperatura bazowa, uznaje się za „grzewcze” i dla każdego z nich oblicza stopniodzień – przez odjęcie wartości średniej temperatury dobowej od temperatury bazowej. Roczna liczba stopniodni jest sumą wartości uzyskanych w ten sposób dla wszystkich dni w sezonie grzewczym (bez okresu od 1 maja do 30 września). Dla Polski średnia wartość roczna stopniodni grzania dla temperatury bazowej 15oC obliczona na podstawie danych o temperaturze powietrza z 26 polskich miast w 2010 r. wynosi 3122,5oC∙dzień, przy czym dla najcieplejszego wówczas Wrocławia 2797oC∙dzień, a najzimniejszego Zakopanego 3660oC∙dzień (różnica to prawie 25%!).

Szacowanie kosztów ogrzewania domu

Sezon grzewczy w 2010 r. był w Polsce najzimniejszym z lat 1999-2018 – średnia temperatura dla tego okresu wyniosła około 1,4oC, natomiast w ostatnich latach (2014-2018) oscylowała między 4 a 5oC. Uznaliśmy, że uwzględnimy to w naszych obliczeniach. Podobnie jak to, że nowo budowane domy są znacznie lepiej zabezpieczane przed stratami ciepła niż te sprzed 10 lat. W przypadku szacowania kosztu ich ogrzewania przyjęcie za temperaturę bazową do obliczenia stopniodni wartości 15oC oznaczałoby znaczną odchyłkę uzyskanych wyników od rzeczywistości. Z doświadczeń użytkowników takich domów wynika bowiem, że włączanie w nich ogrzewania jest niepotrzebne nawet przy 10oC na zewnątrz, bo jeszcze wtedy jest w nich wystarczająco ciepło dzięki zyskom ciepła od nasłonecznienia, urządzeń elektrycznych i domowników. Do tego coraz większa świadomość negatywnych skutków nieracjonalnego gospodarowania energią oraz jej coraz wyższe koszty sprawiają, że z ogrzewania korzystamy z coraz większym umiarem. Wobec tego uznaliśmy, że znacznie bliższe rzeczywistości wyniki otrzymamy, jeśli do obliczeń kosztów ogrzewania przyjmiemy roczne liczby stopniodni grzania mniejsze niż podane wyżej dla 2010 r.

Roczną (sezonową) stratę ciepła na drodze przenikania przez przegrodę budowlaną można obliczyć zgodnie ze wzorem:

Q = 0,024∙L∙U∙A

  • L - roczna liczba stopniodni grzania,
  • U - współczynnik przenikania ciepła przez przegrodę (w naszym przypadku ścianę zewnętrzną),
  • A - powierzchnią przegrody.

Ważne parametry: przewodnictwo ciepłe materiałów izolacyjnych

Właściwości materiałów związane z przewodnictwem cieplnym określa współczynnik przewodzenia ciepła λ (lambda). Producenci materiałów izolacyjnych są zobowiązani do ustalenia jego wartości dla swoich produktów. Informację o niej znajdziemy na opakowaniach i w kartach produktu. Im mniejsza jest wartość współczynnika lambda, tym gorzej materiał przewodzi ciepło, czyli jest lepszym izolatorem.

Natomiast izolacyjność cieplną całej przegrody budowlanej określa współczynnik przenikania ciepła UC. Jego wartości dla poszczególnych przegród zewnętrznych nowo budowanego domu muszą być podane w projekcie budowlanym i spełniać wymagania określone w Rozporządzeniu w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie, czyli:

  • ściany zewnętrzne w pomieszczeniach ogrzewanych do co najmniej 16oC: UC(max)= 0,23 W/(m2∙K) (a 0,20 W/(m2∙K) od 1 stycznia 2021 r. );
  • dachy, stropodachy i stropy pod nieogrzewanymi poddaszami lub nad przejazdami w pomieszczeniach ogrzewanych do co najmniej 16oC: UC(max)= 0,18 W/(m2∙K) (a 0,15 W/(m2∙K) od 1 stycznia 2021 r. );
  • podłogi na gruncie w pomieszczeniach ogrzewanych do co najmniej 16oC: UC(max) = 0,30 W/(m2∙K).

Opór cieplny

Wartości oporu cieplnego wybranych materiałów budowlanych
materiał Opór cieplny R dla grubości 25 cm [m2∙K/W]
Cegła silikatowa 0,31
Cegła pełna 0,33
Cegła kratówka 0,45
Keramzytobeton 1000 0,66
Pustak ceramiczny 0,80
Pustak poryzowany 1,56
Beton komórkowy 600 1,92
Styropian fasadowy λ = 0,032 W/(m∙K) 7,81
Wełna mineralna fasadowa λ = 0,036 W/(m∙K) 6,94

Współczynnik U jest odwrotnością oporu cieplnego R przegrody (U = 1/R), który jest sumą oporu cieplnego jej poszczególnych warstw oraz oporu przejmowania ciepła na jej powierzchniach zewnętrznej i wewnętrznej (R = Rsi + ∑R + Rse).

Opór cieplny pojedynczej warstwy oblicza się zgodnie ze wzorem: R = d/ l, gdzie d jest grubością warstwy materiału. Opór materiałów termoizolacyjnych jest wielokrotnie większy niż opór materiałów murowych – od 3,6 razy (wełna mineralna w porównaniu z betonem komórkowym) do aż 25 razy (styropian o niskim współczynniku lambda w porównaniu z cegłą silikatową), a to znaczy, że o oporze cieplnym całej ściany decyduje w głównej mierze materiał termoizolacyjny.

Ocieplenie ścian wełną mineralną - praktyczne wskazówki

Rozwijamy nasz serwis dzięki wyświetlaniu reklam.

Blokując reklamy, nie pozwalasz nam tworzyć wartościowych treści.

Wyłącz AdBlock i odśwież stronę.

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