Artykuły
Obliczenia dotyczące współczynnika przenikania ciepła - wełna mineralna

Należy zwrócić uwagę na fakt, że większość wykonawców podaje wyliczoną przez siebie grubość izolacji termicznej i porównuje jej współczynnik przenikania ciepła z wartością 0,25 W/(m²·K). Jest to błąd, gdyż wartość ta odpowiada wartości maksymalnej współczynnika przenikania ciepła dla ścian zewnętrznych, a nie dla dachów.

Nasza firma podchodzi do każdego zlecenia indywidualnie. Wykonujemy wizję lokalną oraz inwentaryzację istniejącej konstrukcji i dopiero na tej podstawie określamy wartość współczynnika przenikania ciepła dla całego komponentu budowlanego, a nie dla samej izolacji.

Ocieplenie budynku wełną mineralną

Z uwagi na to, że dach nie jest przegrodą jednorodną (nie składa się z warstw cieplnie jednorodnych), należy obliczyć kres górny i dolny całkowitego oporu cieplnego. Obliczenia należy przeprowadzić dla tzw. powtarzalnego komponentu o szerokości równej osiowemu rozstawowi krokwi, zgodnie z normą PN EN ISO 6946:2008 „Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczania”.
Obliczenia należy przeprowadzić dla dwóch przekrojów przez konstrukcję dachu (zgodnie z Rys. 01):
I – I – przekrój przez krokiew,
II – II – przekrój przez warstwę izolacji w postaci wełny mineralnej.

W poniższych obliczeniach pominięto współczynniki przenikania ciepła dla dachówki ceramicznej, łat, kontrłat, membrany dachowej oraz foli paroszczelnej, gdyż wartości oporów cieplnych w/w materiałów są bardzo małe w porównaniu do oporu cieplnego wełny mineralnej, czy płyty kartonowo – gipsowej.

Tabela 1.1. Ocieplenie wełną mineralną – przekrój przez krokiew (przekrój I-I)

Tabela 1.2. Ocieplenie wełną mineralną – przekrój przez wełnę (przekrój II-II)

Względne pola powierzchni poszczególnych sekcji komponentu f_i:

Kres górny całkowitego oporu cieplnego R_T’:

Kres dolny całkowitego oporu cieplnego R_T”:
Równoważny opór cieplny warstwy niejednorodnej (warstwa z krokwią i wełną mineralną)

Kres dolny całkowitego oporu cieplnego R_T”

Całkowity opór cieplny komponentu (ocieplenie wełną mineralną):

Współczynnik przenikania ciepła komponentu U (ocieplenie wełną mineralną):

Poprawiony współczynnik przenikania ciepła U_c:
Zgodnie z Załącznikiem D normy PN EN ISO 6946:2008, poprawiony współczynnik przenikania ciepła U_c uzyskuję się poprzez dodanie członu korekcyjnego ΔU. Na człon korekcyjny współczynnika przenikania ciepła składają się:
- poprawka z uwagi na pustki powietrzne – ΔU_g,
- poprawka z uwagi na łączniki mechaniczne – ΔU_f,
- poprawka z uwagi na dach o odwróconym układzie warstw – ΔU_r3,

Ze względu na rodzaj konstrukcji – więźba dachowa, a także rodzaj zastosowanej izolacji termicznej, w analizowanym przypadku należy uwzględnić tylko poprawkę ze uwagi na pustki powietrzne. Jest to podyktowane faktem, iż wełna nie tworzy jednolitej i ciągłej warstwy izolacji termicznej, przerwana jest przez krokwie, co odpowiada 1 Poziomowi zgodnie z Tablicą D.1 normy PN EN ISO 6946:2008.

Wartość poprawki z uwagi na pustki powietrzne:

Poprawiony współczynnik przenikania ciepła U_c:

Podsumowanie

1) Należy szczególną uwagę zwracać na dobór grubości izolacji, biorąc pod uwagę całkowity opór cieplny komponentu. Zgodnie z powyższymi obliczeniami, wartość współczynnika przenikania ciepła dla przekroju II-II przez wełnę mineralną (U = 0,19 W/m²K) jest o wiele mniejsza niż dla przekroju I-I (U = 0,77 W/m²K). W obliczeniach dotyczących wymaganej grubości izolacji termicznej należy rozpatrywać komponent jako całość, a nie kierować  jedynie współczynnikiem przenikania ciepła samej izolacji.

2) W przypadku realizacji ocieplenia dachu wełną mineralną należy szczególną uwagę zwracać na jakość wykonania izolacji, nie wolno dopuścić do powstania szczelin pomiędzy izolacją termiczną, a konstrukcją więźby dachowej.
W zależności od jakości wykonania ocieplenia, wartość współczynnika przenikania ciepła należy odpowiednio zwiększyć:

• w przypadku prawidłowo wykonanej izolacji z wełny mineralnej (1 Poziom poprawki), wartość współczynnika przenikania ciepła zwiększyła się o 0,01 W/m²K (dla powyższego przypadku obliczeniowego),
• w przypadku nieprawidłowo wykonanej izolacji termicznej z wełny mineralnej (2 poziom poprawki), wartość współczynnika przenikania ciepła należałoby zwiększyć o 0,04 W/m²K (dla powyższego przypadku obliczeniowego).

3) Wartość poprawionego współczynnika przenikania ciepła U_c = 0,26 W/(m²K) przekracza jego maksymalną dopuszczalną wartość U_max = 0,20 W/(m²K). Aby polepszyć współczynnik przenikania ciepła, tak by spełniał powyższe wymagania, można zastosować dwa rozwiązania:

• dołożenie warstwy wełny mineralnej o gr. 5 cm pod krokwiami, dzięki czemu uzyskamy wartość U_c = 0,20 W/(m²K). Warunek będzie spełniony, jednak taki sposób nie zapewnia 100 % szczelności izolacji termicznej (Rys. 02).
• drugim rozwiązaniem zalecanym przez producentów wełny jest dołożenie warstwy o gr. 5 cm na całej powierzchni przegrody, dzięki czemu uzyskamy wartość U_c = 0,19 W/(m²K). Warunek będzie spełniony, jednak znów pojawia się problem szczelności wykonanej w ten sposób izolacji termicznej dachu (Rys. 03).

Rys. 02 Ocieplenie wełną mineralną z dodatkową warstwą wełny pod krokwiami
 

Rys. 03 Ocieplenie wełną mineralną z dodatkową warstwą wełny na całej powierzchni konstrukcji