Przejdź do treści

Obliczanie U wg DIN EN ISO 6946: tok obliczeń i źródła błędów

6 min czytania

Współczynnik U jest odwrotnością oporu przenikania ciepła. Metodę zawiera DIN EN ISO 6946, wydanie 2018-03, „Bauteile – Wärmedurchlasswiderstand und Wärmedurchgangskoeffizient – Berechnungsverfahren” (elementy budowlane – opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła – metody obliczania). Wydanie to zastępuje wydanie z 2008-04 i zostało sprostowane Sprostowaniem 1 z 2023-04. Same obliczenia są krótkie; błędy powstają przy wartościach wejściowych i szczególnie liczą się w budynkach istniejących, ponieważ układ i stan warstw są tam rzadko udokumentowane.

Tok obliczeń w trzech krokach

  1. Opór warstwy: R = d / λ, czyli grubość warstwy w metrach podzielona przez przewodność cieplną w W/(m·K).
  2. Opór całkowity: RT = Rsi + R1 + R2 + … + Rse, czyli suma oporów warstw plus oba opory przejmowania ciepła, wewnętrzny i zewnętrzny.
  3. Współczynnik U: U = 1 / RT w W/(m²·K).

Oporów przejmowania ciepła się nie oblicza, odczytuje się je z tabel normy. Różnią się tylko położeniem elementu budynku i nie można na nie wpływać ani doborem materiału, ani grubością elementu. Dla ściany zewnętrznej Fraunhofer IBP przyjmuje w publikacji z 2022 r. Rsi = 0,13 i Rse = 0,04 m²K/W i nazywa to obecnie powszechnym sposobem obliczania.

Przykład liczbowy: ściana jednowarstwowa, nieocieplona i ocieplona

Przewodności cieplne są założeniami na potrzeby tego przykładu; w projekcie obowiązują wartości obliczeniowe z normy lub dokumentacji produktów.

Warstwa d [m] λ [W/(m·K)] R [m²K/W]
Przejmowanie wewnątrz (Rsi) – – 0,13
Tynk wewnętrzny 0,015 0,70 0,021
Mur 0,365 0,40 0,913
Tynk zewnętrzny 0,020 0,87 0,023
Przejmowanie na zewnątrz (Rse) – – 0,04
Suma RT 1,127

Z tego wynika U = 1 / 1,127 ≈ 0,89 W/(m²·K). Jeżeli od zewnątrz dojdzie 12 cm materiału izolacyjnego o λ = 0,035 W/(m·K), opór wzrasta o 0,12 / 0,035 = 3,43 m²K/W. Wtedy RT = 4,555 m²K/W i U ≈ 0,22 W/(m²·K).

Wariant z elewacją wentylowaną: okładzina wentylowana znajduje się za silnie wentylowaną warstwą powietrza i pozostaje nieuwzględniona, tynk zewnętrzny odpada, a dla Rse obowiązuje wartość Rsi. Wtedy RT = 0,13 + 0,021 + 0,913 + 3,429 + 0,13 = 4,623 m²K/W i U ≈ 0,22 W/(m²·K). Wynik jest tu niemal taki sam, ponieważ izolacja dominuje w układzie; przy cienkiej lub braku izolacji różnica byłaby większa.

Co oznacza ta liczba: współczynnik U opisuje strumień ciepła, który przepływa przez element budynku na każdy metr kwadratowy powierzchni i każdy kelwin różnicy temperatur. Przy 100 m² powierzchni ściany i różnicy 20 K byłoby to w przykładzie nieocieplonym około 1 770 W, w ocieplonym około 440 W. Jest to chwilowy obraz przy założeniach stacjonarnych, a nie bilans roczny.

Odwrotnie można wyznaczyć potrzebną grubość izolacji dla wartości docelowej: d = (1/Unowe − 1/Uistniejące) · λ. Dla Unowe = 0,24 W/(m²·K) daje to (4,167 − 1,127) · 0,035 ≈ 0,106 m. Wzór zakłada jednorodne warstwy; dochodzą korekty na kołki i inne wpływy.

Wartość 0,24 jest wartością maksymalną, którą załącznik 7 do Gebäudemodernisierungsgesetz (GModG, niemiecka ustawa o modernizacji budynków) podaje dla ścian zewnętrznych budynków mieszkalnych, gdy warstwy izolacji są układane od zewnątrz istniejącej ściany. Kiedy to wymaganie obowiązuje i jakie obowiązują wyjątki, opisuje artykuł GEG nazywa się teraz GModG.

Typowe źródła błędów

  • Błędny opór wewnętrzny: Dowód dotyczący pleśni przyjmuje przy mostkach cieplnych Rsi = 0,25 zamiast 0,13 m²K/W. Kto przeniesie tę wartość do obliczeń U, zaniża współczynnik U: w przykładzie 0,80 zamiast 0,89 W/(m²·K) bez ocieplenia, 0,21 zamiast 0,22 po ociepleniu. Dlaczego dowód dotyczący pleśni przyjmuje wyższą wartość, wyjaśnia artykuł o kryterium pleśni.
  • Elewacja wentylowana: Przy silnie wentylowanej warstwie powietrza odpada opór warstwy powietrza i wszystkich warstw leżących na zewnątrz od niej; dla Rse obowiązuje wartość Rsi tego samego elementu. Tak podsumowuje to lista technicznych FAQ BAFA (federalny urząd ds. gospodarki i kontroli eksportu) do BEG (federalny program dofinansowania efektywnych budynków) (wersja 5.0, 03/2023). Rozstrzygające jest każdorazowo aktualne brzmienie.
  • Wartość nominalna zamiast obliczeniowej: Metoda opiera się na wartościach obliczeniowych przewodności cieplnej. Przewodność cieplna zależy ponadto od wilgotności; przemoczony istniejący materiał budowlany ma inną wartość niż wartość tabelaryczna.
  • Warstwy niejednorodne: Krokwie drewniane obok izolowanego pola lub mocowania metalowe wymagają metody przybliżonej z normy. Współczynnik korekcyjny w załączniku F uwzględnia mocowania metalowe; inne przypadki, w których metal mostkuje izolację, leżą poza normą.
  • Zły zakres stosowania: Okna, ściany osłonowe i elementy budynku z wymianą ciepła z gruntem są wyłączone.
  • Oczekiwać mostków cieplnych we współczynniku U: Nie są w nim zawarte. W bilansie uwzględnia się je przez dodatek na całą powierzchnię obudowy.
  • Jednostki: Wstawienie grubości w centymetrach lub milimetrach, a przewodności cieplnej w W/(m·K): błąd wynosi czynnik 100 lub 1000 i rzuca się w oczy tylko wtedy, gdy wynik jest nieprawdopodobny.
  • Zbyt wczesne zaokrąglanie: Opory warstw zaokrąglać dopiero na końcu. Kto każdą wartość pośrednią zaokrągla do jednego miejsca po przecinku, zafałszowuje właśnie ścianę nieocieploną: w przykładzie współczynnik U wyniósłby wtedy 1,0 zamiast 0,89 W/(m²·K).

Budynki istniejące: układ to największa niewiadoma

W przypadku ścian istniejących rzadko problemem jest wzór obliczeniowy, lecz pytanie, co znajduje się w ścianie. Gebäudemodernisierungsgesetz dopuszcza w § 38 ust. 4 przy ocenie energetycznej budynków istniejących, w razie braku parametrów, stosowanie sprawdzonych wartości doświadczalnych dla elementów budynku porównywalnych klas wiekowych. Jest to uproszczenie dla bilansu, a nie zastępstwo wiedzy o grubościach warstw i ich stanie.

Przykład liczbowy jak powyższy pokazuje tok obliczeń, ale nie zastępuje dowodu. Jego moc wypowiedzi jest tak duża, jak założenia dotyczące grubości, przewodności cieplnej i stanu wilgotności istniejących warstw.

Źródła

Czytaj dalej

Więcej praktycznej wiedzy z tego samego obszaru tematycznego.