Współczynnik przenikania ciepła

Współczynnik przenikania ciepła (symbol: U lub k) – współczynnik określający przenikanie ciepła przez przegrody termiczne. Współczynnik dla powierzchni płaskiej określa ilość ciepła przenikającego przez przegrodę o jednostkowym polu powierzchni, gdy panuje między powierzchniami różnica temperatur równa jednostce temperatury. Im mniejszy jest współczynnik, tym lepsza izolacyjność cieplna przegrody.

Wzór

Ciepło przepływające przez przegrodę określa wzór:

${\displaystyle q=US\Delta T}$

Z tego wynika:

${\displaystyle U={\frac {q}{S\Delta T}}\qquad [U]=\mathrm {\frac {W}{m^{2}\cdot K}} ,}$

gdzie:

${\displaystyle U}$ – współczynnik przenikania ciepła

${\displaystyle q}$ – ilość ciepła przepływającego w jednostce czasu (strumień ciepła)

${\displaystyle S}$ – powierzchnia przegrody

${\displaystyle \Delta T}$ – różnica temperatur po obu stronach przegrody.

Związek z innymi parametrami

O ile współczynnik przewodzenia ciepła jest cechą materiału, to współczynnik przenikania ciepła charakteryzuje konkretną przegrodę (na przykład ścianę). Dla przegrody jednorodnej zależność między tymi współczynnikami wyraża się wzorem

${\displaystyle U={\frac {\lambda }{d}},}$

gdzie: ${\displaystyle \lambda }$ – przewodność cieplna; ${\displaystyle d}$ – grubość przegrody.

Współczynnik przenikania ciepła jest odwrotnością współczynnika oporu cieplnego:

${\displaystyle U={\frac {1}{R_{T}}},}$

gdzie: ${\displaystyle R_{T}}$ – współczynnik oporu cieplnego [m²·K/W].

Przegrody warstwowe

Jeżeli przegroda złożona jest z kilku warstw o różnych przewodnościach, współczynnik przenikania oblicza się, ustalając najpierw sumaryczny opór cieplny

${\displaystyle R=\sum \limits _{i=1}^{n}R_{i}=\sum \limits _{i=1}^{n}{\frac {d_{i}}{\lambda _{i}}},}$

gdzie: ${\displaystyle n}$ – liczba warstw; ${\displaystyle i}$ – numer warstwy.

Odwrotność tego oporu jest szukanym współczynnikiem przenikania.

Współczynnik przenikania ciepła w polskich przepisach

Wartość współczynnika U dla przegród budowlanych zależy od rodzaju przegrody i temperatury wewnętrznej pomieszczenia. Kolejne rozporządzenia zmniejszają wartość współczynnika przenikania ciepła jakie muszą spełniać przegrody budowlane. Dla ścian zewnętrznych budynków mieszkalnych współczynnik przenikania ciepła nie powinien być większy niż 0,23 W·m⁻²·K⁻¹, niezależnie od rodzaju ściany zewnętrznej (do roku 2017 dla ścian innych niż wielowarstwowe wymagane było U poniżej 0,25 W·m⁻²·K⁻¹). Dla dachów wartość ${\displaystyle U}$ nie powinna być większa niż 0,18 W·m⁻²·K⁻¹ (do 31.12.2016 poniżej 0,2 W·m⁻²·K⁻¹)^[1][2][3].

Od 31 grudnia 2020 r. współczynnik przenikania ciepła dla pomieszczeń, w których temperatura obliczeniowa jest większa bądź równa 16 °C, nie może być większy niż:

• 0,20 W/(m²K) - dla ścian zewnętrznych,
• 0,15 W/(m²K) - dla dachów, stropodachów, stropów nad nieogrzewanymi pomieszczeniami^[4].