Straty ciepła przez przenikanie: Obliczenia i porady Icon

Straty ciepła przez przenikanie: Jak ciepło ucieka przez ściany

Straty ciepła przez przenikanie występują, gdy ciepło "przepływa" przez stałe elementy konstrukcyjne z wnętrza na zewnątrz. Stanowią one 60-80% całkowitego obciążenia cieplnego większości budynków, co czyni je kluczowym punktem dla modernizacji energetycznych. Ten artykuł wyjaśnia obliczenia i daje praktyczne wskazówki dotyczące redukcji strat.

Zasada fizyczna

Ciepło zawsze przepływa z cieplejszego do zimniejszego miejsca – to drugi zasada termodynamiki. W ogrzewanym budynku oznacza to:

  • Wewnątrz: 20°C (ciepło)
  • Na zewnątrz: -10°C (zimno)
  • Różnica temperatur: 30 K (Kelvin)

Im większa różnica temperatur, tym więcej ciepła ucieka na zewnątrz.

Analogia: Wyobraź sobie gorącą kawę. Im zimniejsze otoczenie, tym szybciej stygnie. Filiżanka jest jak powłoka budynku – im lepiej izolowana (termos), tym wolniejsza utrata ciepła.

Trzy sposoby przenoszenia ciepła

Ciepło może być przenoszone na trzy sposoby:

Rodzaj Opis Przykład w budynku
Przewodzenie Przez materiały stałe Przez ścianę
Konwekcja Przez przepływ powietrza Ruch powietrza na powierzchniach
Promieniowanie Przez fale elektromagnetyczne Promieniowanie cieplne ściany

Podczas przenikania działają wszystkie trzy razem:

  1. Ciepło jest przenoszone z powietrza w pomieszczeniu na wewnętrzną ścianę (konwekcja + promieniowanie)
  2. Ciepło przewodzi przez ścianę (przewodzenie)
  3. Ciepło jest oddawane z zewnętrznej ściany do powietrza zewnętrznego (konwekcja + promieniowanie)

Wzór obliczeniowy

Straty ciepła przez przenikanie oblicza się według normy PN-EN 12831-1:

Wzór: ΦT = HT × (θi - θe)

z HT = Σ (U × A × fT) + ΔUWB × A

  • ΦT = Strata ciepła przez przenikanie (W)
  • HT = Współczynnik strat ciepła przez przenikanie (W/K)
  • θi = Temperatura wewnętrzna (°C)
  • θe = Norma temperatura zewnętrzna (°C)
  • U = Wartość U elementu (W/m²K)
  • A = Powierzchnia elementu (m²)
  • fT = Współczynnik korekty temperatury
  • ΔUWB = Dodatek na mostki cieplne (W/m²K)

Współczynnik korekty temperatury fT

Nie wszystkie elementy graniczą bezpośrednio z powietrzem zewnętrznym. Współczynnik fT to uwzględnia:

Graniczenie fT Wyjaśnienie
Powietrze zewnętrzne 1,0 Pełna różnica temperatur
Nieogrzewana piwnica 0,5 Piwnica jest cieplejsza niż na zewnątrz
Grunt 0,3-0,6 Temperatura gruntu stosunkowo stała
Nieogrzewany garaż 0,8 Garaż nieco cieplejszy niż na zewnątrz
Ogrzewany sąsiad 0,0 Brak różnicy temperatur

Przykład: Strop piwnicy z U = 0,5 W/m²K i fT = 0,5 ma taki sam efektywny ubytek ciepła jak ściana zewnętrzna z U = 0,25 W/m²K.

Elementy budowlane i ich wartości U

Najważniejsze elementy budowlane i typowe wartości U w porównaniu:

Ściany zewnętrzne

Rok budowy Typ ściany Wartość U Ocena
przed 1970 Cegła pełna 36cm 1,4-1,6 W/m²K Słabo
1970-1990 Blok pustakowy 30cm 0,8-1,2 W/m²K Umiarkowanie
1990-2010 Beton komórkowy 30cm 0,4-0,6 W/m²K Średnio
po 2010 System ETICS 16cm 0,2-0,3 W/m²K Dobrze
Dom pasywny System ETICS 30cm+ < 0,15 W/m²K Bardzo dobrze

Okna

Generacja Szklenie Wartość U (Uw) Ocena
przed 1980 Szkło pojedyncze 5,0-5,8 W/m²K Bardzo źle
1980-1995 2-szybowe bez LowE 2,7-3,0 W/m²K Źle
1995-2010 2-szybowe z LowE 1,3-1,6 W/m²K Średnio
po 2010 3-szybowe z LowE 0,7-1,0 W/m²K Dobrze
Dom pasywny 3-szybowe specjalne < 0,8 W/m²K Bardzo dobrze

Dach

Izolacja Wartość U Ocena
Bez izolacji 2,0-3,0 W/m²K Bardzo źle
Izolacja 8cm 0,4-0,5 W/m²K Umiarkowanie
Izolacja 16cm 0,2-0,25 W/m²K Dobrze
Izolacja 24cm+ < 0,15 W/m²K Bardzo dobrze

Przykład obliczeniowy

Pomieszczenie z następującymi elementami przy θi = 20°C i θe = -12°C:

Element Powierzchnia Wartość U fT Udział HT
Ściana zewnętrzna 15 m² 0,28 W/m²K 1,0 4,2 W/K
Okno 4 m² 1,3 W/m²K 1,0 5,2 W/K
Dach 12 m² 0,20 W/m²K 1,0 2,4 W/K
Strop piwnicy 20 m² 0,35 W/m²K 0,5 3,5 W/K
Suma 15,3 W/K

Obliczenie: ΦT = 15,3 W/K × (20°C - (-12°C)) = 15,3 × 32 = 489,6 W

Pomieszczenie traci przy -12°C na zewnątrz około 490 watów przez przenikanie.

Gdzie tracone są największe ilości ciepła?

Typowy rozkład strat ciepła przez przenikanie:

Element Udział Dlaczego?
Okna 25-35% Wysokie wartości U mimo małej powierzchni
Ściany zewnętrzne 25-30% Duża powierzchnia
Dach 15-25% Ciepłe powietrze unosi się do góry
Piwnica/Podłoga 10-15% Częściowo amortyzowane przez grunt
Mostki cieplne 5-15% Często niedoceniane

Uwaga: Okna mają najmniejszą powierzchnię, ale często najwyższą wartość U. Okno o powierzchni 2 m² z U = 1,3 W/m²K traci tyle samo ciepła, co 10 m² dobrze izolowanej ściany z U = 0,26 W/m²K!

Środki redukcji

1. Izolacja ścian zewnętrznych

Środek Inwestycja Poprawa wartości U
System ETICS 12cm 80-120 zł/m² z 1,4 na 0,28 W/m²K
Izolacja rdzeniowa 20-40 zł/m² z 1,0 na 0,4 W/m²K
Izolacja wewnętrzna 50-80 zł/m² z 1,4 na 0,5 W/m²K

2. Wymiana okien

Środek Inwestycja Poprawa wartości U
2-szybowe → 3-szybowe 300-500 zł/m² z 1,4 na 0,9 W/m²K
Całkowicie nowe (3-szybowe) 400-600 zł/m² w zależności od stanu wyjściowego

3. Izolacja dachu

Środek Inwestycja Poprawa wartości U
Międzykrokwiowa 16cm 40-60 zł/m² z 0,5 na 0,22 W/m²K
Nakrokwiowa 20cm 100-150 zł/m² z 0,5 na 0,16 W/m²K
Najwyższa kondygnacja 20-40 zł/m² z 0,8 na 0,18 W/m²K

Kalkulator obciążenia cieplnego

Nasz Kalkulator obciążenia cieplnego automatycznie oblicza straty ciepła przez przenikanie:

  • Katalog elementów z ponad 150 typowymi konstrukcjami
  • Automatyczne określanie wartości U według wieku budynku
  • Współczynniki korekty dla gruntu, nieogrzewanych pomieszczeń itp.
  • Dodatki na mostki cieplne według standardu budowlanego

Oblicz teraz: Określ straty ciepła przez przenikanie w swoim budynku za pomocą naszego Kalkulatora obciążenia cieplnego.


Dalsze artykuły


Źródła

  • PN-EN 12831-1:2017-09 – Metody obliczania normatywnego obciążenia cieplnego
  • PN-B-02025 – Ochrona cieplna budynków
  • PN-EN ISO 6946 – Elementy budowlane – Opór cieplny i wartość U