Jak obliczyć izolacyjność ściany? Trzy wzory, które musisz znać

Izolacyjność różnych materiałów lub całych przegród (np. ścian) może być opisana za pomocą trzech różnych współczynników - lambda (λ), U oraz R. Na dodatek jeszcze wszystkie trzy mają dość podobne jednostki. Nic więc dziwnego, że wielu osobom się one mieszają i tym trudniej jest im się zorientować, jak duża różnica jest faktycznie odczuwalna, jaka zaś to tylko pozorna, wyłącznie marketingowa przewaga danego materiału ociepleniowego.

Jak obliczyć izolacyjność ściany - współczynnik przewodzenia ciepła lambda

Na początek zajmijmy się lambdą, bo to ją najczęściej eksponuje się w reklamach styropianu i wełny mineralnej. Ponadto na tym wskaźniku bazują dwa pozostałe. Współczynnik przewodzenia ciepła lambda (λ), którego jednostką jest W/(m·K), charakteryzuje poszczególne materiały, niemal niezależnie od ich grubości. Im jest on niższy, tym mamy do czynienia z lepszym izolatorem. Dlatego mniej ciepła będzie uciekać przez taką samą ścianę obłożoną 15 cm dobrego styropianu grafitowego o lambdzie 0,031 W/(m·K), niż 15 cm białego o lambdzie 0,040. Jednak jeżeli warstwę tego ostatniego pogrubimy do 20 cm, to ostatecznie on będzie izolował odrobinę skuteczniej. Chociaż różnica będzie pomijalnie mała (ok. 3%).

Jak obliczyć współczynnik przenikania ciepła U?

Współczynnik przenikania ciepła U ma bardzo podobną jednostkę - W/(m2·K). Pokazuje na ile intensywnie ciepło ucieka przez 1 m2 przegrody (ściany, dachu, okna) o konkretnej budowie lub warstwę jakiegoś materiału o konkretnej grubości. Tak więc o ile lambda płyt styropianowych grubości 15 i 20 cm będzie taka sama, to ich współczynniki U będą odmienne.

Wartość U jednorodnego materiału można łatwo obliczyć znając jego lambdę (λ) oraz grubość (d) podaną w metrach:

U = λ : d

Na przykład dla 20 cm (0,2 m) białego styropianu o lambdzie 0,04 będzie to: U = 0,04 : 0,2 m = 0,2 W/(m2·K)

W naszym kraju posługiwanie się wartością U jest popularne, gdyż w ten sposób w polskich przepisach określa się wymagane parametry izolacyjne ścian, dachów, podłóg, okien.

Wełna mineralna i styropian mają bardzo podobne właściwości izolacyjne, fot. PETRALANA

Co to jest współczynnik oporu cieplnego R i jak go obliczyć?

Współczynnik oporu cieplnego R ma jednostkę m2·K/W. Ten wskaźnik jest odwrotnością współczynnika U:

R = 1/U albo U = 1/R

Można go bez trudu obliczyć również bazując na wartości lambda oraz grubości materiału:

R = d : λ

Używając tych samych danych co wcześniej, otrzymujemy:

R = 0,2 : 0,04 = 5 m2·K/W

Posługiwanie się oporem cieplnym jest o tyle wygodne, że dodając do siebie wartości R kolejnych warstw ściany otrzymujemy R całej przegrody. Jeżeli nasz dom ma np. ściany o U = 0,5 W/(m2·K) to o ile poprawimy ich izolacyjność dodając 10 cm (0,10 m) grafitowego styropianu (λ = 0,031)?

Najpierw zamieniamy wartość współczynnika U istniejącej ściany na R.

R = 1 : 0,5 = 2

Następnie obliczamy wartość R warstwy styropianu lub bierzemy ją z przygotowanej przez nas tabeli.

R = 0,10 : 0,031 = 3,23

Dodając do siebie wartości R starego muru oraz nowego ocieplenia otrzymujemy opór cieplny ściany wraz z ociepleniem.

R = 2 + 3,23 = 5,23

Konwertujemy ten wynik na wartość U, aby porównać ją z wymaganiami WT 2021, czyli nie więcej niż 0,2 W/(m2·K).

U = 1 : 5,23 = 0,19 W/(m2·K)

Ściana po dociepleniu spełni już więc założenia standardu WT 2021. Ale uwaga! To nie uwzględniamy mniej istotnych czynników - mostków cieplnych, poprawek na obecność łączników mechanicznych (kołków), tynków, oporów przejmowania ciepła po wewnętrznej i zewnętrznej stronie przegrody (R_si, R_se). Jednak dokładność jest wystarczająca, aby móc wstępnie określić jakiego rodzaju i jakiej grubości ocieplenie warto zastosować.

 Tabela: Izolacyjność styropianu i wełny mineralnej

Jaka grubość ocieplenia będzie najlepsza? Walka na lambdy

Z umiejętności porównywania izolacyjności poszczególnych materiałów oraz gotowych przegród płyną trzy bardzo ważne praktyczne wnioski. Pierwszy jest taki, że nawet najniższa (czyli najlepsza) lambda nie musi jeszcze oznaczać dobrej izolacyjności. Tę można bowiem wyznaczyć dopiero, gdy znamy grubość warstwy ocieplenia. Innymi słowy, co będzie skuteczniejsze - 10 cm bardzo dobrej wełny mineralnej (λ = 0,031) czy 20 cm dość słabej (λ = 0,044)? Tego nie wiemy, trzeba to dopiero policzyć, ewentualnie szybko oszacować na podstawie proporcji - dwa razy cieńsza wełna musiałaby być mieć dwa razy niższa lambdę, aby zapewnić taki sam efekt. W tym przypadku tak nie jest.

Drugi wniosek jest taki, że koniecznie musimy uwzględniać to ile miejsca mamy na izolację. Ewentualnie, jakie będą skutki jej pogrubiania. Jeżeli np. przykrywamy wełną z rolki (tzw. matą) podłogę nieużytkowego strychu, to nie robi nam raczej różnicy czy ułożymy jej jedną warstwę 20 cm, czy dwie po 15 cm, czyli łącznie aż 30 cm. Co innego, jeżeli ocieplamy dach na poddaszu użytkowym. Skosy 10 cm wyżej lub niżej to już różnica niebagatelna, niekiedy przesądzająca wręcz o użyteczności niektórych pomieszczeń.

Grafitowego styropianu nie wolno wystawiać na bezpośrednie działanie słońca, fot. Arbet

Wreszcie trzeci wniosek ma naturę finansową, nie techniczną. Chodzi o to, które z dopuszczalnych rozwiązań ocieplenia będzie dla nas bardziej opłacalne. Różne materiały izolacyjne nie kosztują tyle samo. Cena rośnie zwykle znacznie szybciej niż spada lambda. W efekcie wełna mineralna 0,033 W/(m·K) potrafi kosztować kilkadziesiąt procent więcej, a nawet ponad dwa razy tyle, co wełna 0,037 o tej samej grubości i tego samego producenta. Oczywiście, w niektórych sytuacjach, gdy dopuszczalna grubość ocieplenia jest ograniczona, niska lambda pozostanie priorytetem. Jednak, gdy mamy pewną swobodę, warto rozważyć relacje kosztu i osiąganego efektu.

Przeczytaj

Może cię zainteresować

Zaprojektuj budynek o minimalnym śladzie węglowym dzięki... Wata szklana na skórze? Sprawdź, jak się jej pozbyć! Styropian czy Multipor? W jakiej technologii ocieplić...

Dowiedz się więcej

• Szczelina wentylacyjna w dachu - klucz do suchego i ciepłego poddasza!
• Jak stosować płyty PIR? Najczęściej zadawane pytania
• Boniowanie elewacji – prosty trik na efekt kamienia
• Boniowanie - co to jest i jak je wykonać?
• Jak zatrzymać ciepło w domu i obniżyć rachunki za ogrzewanie?
• Jeszcze większe dofinansowania do termomodernizacji w 2023 roku. Sprawdź, czy możesz skorzystać
• Jak zadbać o prawidłową wilgotność pomieszczeń po ociepleniu ścian od wewnątrz?
• Fasada przyszłości. Dlaczego elewacja wentylowana zmienia budownictwo?
• Prawidłowe ocieplenie nadproży pod rolety
• Jak wybrać system ocieplenia dla domu?
• Dlaczego warto ocieplić dom?
• Jak obniżyć koszty ogrzewania domu? Sposób na nowoczesną termomodernizację
• Zastosowania wełny w płytach
• Jaka ściana, taki kołek - jak mocować, by nic nie spadło nam na głowę?
• Poddasze ocieplone zgodnie z Warunkami Technicznymi 2021
• Styropian z grafitem - na najbardziej wyśrubowane oczekiwania
• Dom w ekoklimacie! Jak zadbać o energooszczędność w domu?
• Nawet kilka tysięcy złotych oszczędności w jednym sezonie grzewczym. Jak to zrobić?

Zobacz więcej Zobacz mniej

Gdzie styropian, a gdzie wełna mineralna?

Jedną z najgorszych rzeczy jakie możemy zrobić jest ułożenie jakiegoś rodzaju ocieplenia w miejscu, w którym nie sprawdzi się ze względu na swoje szczególne właściwości. Pamiętajmy, że chociaż styropian, wełna mineralna, polistyren ekstrudowany (XPS), pianka nanoszona natryskowo mają podobną izolacyjność, to zasadniczo się różnią pod innymi względami.

Gdzie warto stosować styropian jako izolację?

Styropian jest przede wszystkim dość sztywny i mało nasiąkliwy. Dlatego świetnie nadaje się do ocieplenia elewacji, pod tynk cienkowarstwowy. Bardziej twarde odmiany styropianu stosuje się do ocieplenia podłóg i dachów, zaś te o obniżonej nasiąkliwości (odmiany hydro) również do fundamentów. Za to praktycznie nie stosuje się go do ocieplania dachów skośnych, tam gdzie trzeba dopasowywać ocieplenie do elementów więźby, które jeszcze na dodatek nieco się kurczą i rozszerzają. Ponadto trzeba pamiętać, że styropian bardzo słabo przepuszcza parę wodną.

Polistyren ekstrudowany, czyli XPS, jest pokrewnym styropianowi (polistyrenowi ekspandowanemu EPS). Jednak jeszcze mniej nasiąkliwym i bardziej wytrzymałym mechanicznie. Dlatego najlepiej nadaje się do izolacji fundamentów (stały kontakt z wilgocią) oraz silnie obciążonych podłóg. Niestety, XPS jest droższy od styropianu i to ogranicza jego faktyczne stosowanie.

Styropian grafitowy ma o ok. 1/4 niższy współczynnik lambda niż biały styropian. To niemal równoważy jego wyższą cenę za 1 m3, fot. Arbet

Gdzie sprawdzi się ocieplenie wełną mineralną?

Wełna mineralna występuje w dwóch zasadniczo odmiennych wariantach. W postaci twardych płyt o dużej gęstości nadaje się do izolacji ścian zewnętrznych, pod tynk cienkowarstwowy. Jest to więc wyrób konkurencyjny wobec styropianu fasadowego, chociaż od niego droższy. Czymś zasadniczo innym są znacznie bardziej miękkie maty i płyty. Tych nie można zastosować pod tynk cienkowarstwowy. Za to doskonale nadają się do ocieplania skosów dachu, jako wypełnienie ścian szkieletowych, do układania na ruszcie jako izolacja ścian ocieplanych tzw. metodą lekką suchą. Takie odmiany wełny są lekkie i elastyczne, a przy tym nawet kilkakrotnie tańsze od wełny fasadowej. Bardzo ważne jest aby zabezpieczyć wełnę przed zawilgoceniem. Chodzi zarówno o bezpośrednie zamoczenie przez deszcz jak i w wyniku kondensacji pary wodnej, przenikającej wraz z powietrzem przez przegrody. Warto zwrócić jeszcze uwagę na bardzo rozpowszechniony mit dotyczący akustyki. Wełna ułożona w dachach, stropach, ścianach szkieletowych, także na ścianach ocieplonych metodą lekką suchą (izolacja na ruszcie) dobrze tłumi dźwięki. Jednak w najpopularniejszym wariancie ścian wykończonych tynkiem cienkowarstwowym izolacja z wełny mineralnej nie jest już zauważalnie lepsza pod względem akustycznym od ocieplenia ze styropianu.

Piana PUR nakładana natryskowo stosowana jest głównie do izolacji dachów (poddaszy). Jej istotne zalety to dobra przyczepność do podłoża i właściwości rozprężne. Pozwala to dokładnie wypełnić izolacją nawet dach o skomplikowanych kształtach i rzeczywiście zachować jej ciągłość. Przy tym sprawna ekipa może zaizolować całe poddasze w jeden dzień. Dlatego izolacje natryskowe stanowią coraz poważniejszą konkurencję wobec izolacji z wełny mineralnej. Wełna i piana mają przy tym zbliżone właściwości izolacyjne. Jeżeli uwzględnić znacznie mniejsze wydatki na robociznę, to cena ocieplenia także jest zbliżona.

Co, poza niską lambdą, powinno charakteryzować styropian do ocieplania ścian?

Współczynnik przewodzenia ciepła λ jest jednym z najważniejszych parametrów styropianu, ale nie powinien być jedynym kryterium wyboru. Równie istotne jest zastosowanie produktu zgodnie z jego przeznaczeniem oraz jakość wykonania całego ocieplenia. Innych właściwości oczekujemy od płyt elewacyjnych, a innych od materiałów stosowanych w podłogach czy fundamentach. Od kilku lat coraz większą popularnością cieszą się również styropiany grafitowe, które dzięki bardzo dobrym właściwościom termoizolacyjnym pozwalają ograniczyć grubość warstwy ocieplenia. Należy jednak pamiętać, że podczas montażu płyty grafitowe mogą silniej nagrzewać się pod wpływem promieniowania słonecznego. Dlatego warto stosować rozwiązania ograniczające ten efekt, takie jak płyty z białą warstwą zewnętrzną oraz przestrzegać zaleceń producenta dotyczących prowadzenia prac - wyjaśnia Edyta Sauć, krajowy doradca techniczny swisspor Polska.

XPS jest wyjątkowo odporny na zawilgocenie. To idealny materiał do izolacji ścian fundamentowych i piwnicznych, fot. swisspor

W praktyce nawet najlepszy styropian nie spełni swojej funkcji, jeśli zostanie niewłaściwie dobrany lub nieprawidłowo zamontowany. Dlatego przy wyborze materiału warto zwracać uwagę nie tylko na współczynnik λ, ale również na przeznaczenie styropianu, jakość wykonania oraz przestrzeganie zasad montażu. Dopiero połączenie tych elementów gwarantuje trwałe i skuteczne ocieplenie elewacji.