Izolacyjność cieplna płyt warstwowych

W budynkach niemieszkalnych (fot. 1–3), głównie handlowych, usługowych, magazynowych i przemysłowych, często stosuje się przegrody zewnętrzne wykonane z płyt warstwowych, z rdzeniem z izolacji cieplnej w okładzinach. Ich podstawową właściwością techniczną, istotną z uwagi na charakterystykę energetyczną budynków, jest współczynnik przenikania ciepła U, wyrażany w W/(m²·K).

Wymagania dotyczące izolacyjności cieplnej przegród w budynkach niemieszkalnych

Aktualne wymagania rozporządzenia w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [1], dotyczące zapewnienia racjonalnie niskiego poziomu energii potrzebnej do użytkowania budynków są spełnione m.in. wtedy, gdy izolacyjność cieplna przegród umożliwia osiągnięcie maksymalnych dopuszczalnych wartości współczynnika przenikania ciepła (wybrane wartości współczynnika U przegród w budynkach użyteczności publicznej i produkcyjnych podano w tabelach 1 i 2).

Współczynnik przenikania ciepła płyt warstwowych

Wartości współczynnika przenikania ciepła wyrobów objętych normą PN-EN 14509:2010 [2] określa się przy z uwzględnieniu wpływu zamka w połączeniu płyt. Stosuje się jedną z następujących metod obliczeniowych.

1. Wartość U określa się zgodnie ze wzorem (1) na podstawie obliczeń rozkładu temperatury wykonanych według wymagań normy PN-EN ISO 10211:2008 [3].

(1)

gdzie:

q – obliczona zgodnie z normą PN-EN ISO 10211:2008 [3] gęstość liniowa strumienia ciepła [W/m], przy przyjęciu różnicy temperatury środowiska wewnętrznego i zewnętrznego Δθ,

B – szerokość modularna płyty warstwowej [m].

Przykład wyników obliczeń pokazano na rys. Uwzględnia on wpływ dowolnego kształtu niepłaskich płyt warstwowych (trapezowych, falistych, dachówkowych) oraz złącza między płytami.

2. Wartość U określa się zgodnie ze wzorem (2), z zastosowaniem normowych wartości tabelarycznych uwzględniających wpływ złącza dwóch takich samych płyt warstwowych z okładzinami stalowymi.

gdzie:

d_c – grubość nominalna rdzenia płyty [m],

Δ_e – dodatek normowy do grubości uwzględniający dodatkową grubość płyt z zewnętrzną blachą trapezową [m],

λ_u – projektowa wartość współczynnika przewodzenia ciepła materiału stanowiącego rdzeń płyty [W/(m·K)], określona na podstawie wartości deklarowanej według normy PN-EN 13162:2009 [4] (gdy rdzeń wykonany jest z wełny mineralnej), PN-EN 13163:2009 [5] (gdy rdzeń jest ze styropianu), PN-EN 13165:2010 [6] (rdzeń z pianki poliuretanowej lub poliizocyjanurowej),

t_ni, t_ne – grubości nominalne odpowiednio wewnętrznej i zewnętrznej blachy stalowej [m],

λ_fi, λ_fe – współczynniki przewodzenia ciepła materiału, z którego wykonano blachę wewnętrzną i zewnętrzną (najczęściej 50 W/m·K),

R_si, R_se – opory przejmowania ciepła odpowiednio na powierzchni wewnętrznej i zewnętrznej [m²·K/W], według normy PN­‑EN ISO 6946:2008 [7],

f – współczynnik określający wpływ liniowego współczynnika przenikania ciepła złącza dwóch takich samych płyt warstwowych, według normy PN-EN 14509:2010 [2] (wartości współczynnika f wybranych typów złączy przedstawiono w tabeli 3).

Przykładowe wyniki obliczeń współczynnika U według wzoru (2) zamieszczono w tabeli 4. Wartości określono w odniesieniu do płaskich płyt warstwowych z okładzinami stalowymi o szerokości modularnej 1 m.

Współczynnik przenikania ciepła przegród z płyt warstwowych

Wartość współczynnika przenikania ciepła przegrody budynku (ściany, dachu) wykonanej z płyt warstwowych, z uwzględnieniem wpływu ich mocowania łącznikami mechanicznymi do konstrukcji nośnej, oblicza się według wzoru:

gdzie:

n – liczba łączników mechanicznych na m² przegrody,

Χ – punktowy współczynnik przenikania ciepła wywołany łącznikiem mechanicznym przenikającym przez płytę warstwową, obliczony wg normy PN-EN ISO 10211:2008 [3] [W/K].

Wartość współczynnika Χ zależy od średnicy łącznika mechanicznego, współczynnika przewodzenia ciepła materiału, z którego jest on wykonany, oraz grubości płyty warstwowej i współczynnika przewodzenia ciepła rdzenia. W odniesieniu do typowego sposobu mocowania płyt warstwowych dodatek do współczynnika U z uwagi na łączniki mechaniczne zwykle nie przekracza 0,01 W/(m²·K).

Podsumowanie

Wyniki wykonanych obliczeń potwierdzają, że płyty warstwowe o różnym materiale rdzenia i odpowiedniej grubości spełniają aktualne wymagania energetyczne w budynkach użyteczności publicznej oraz przemysłowych, magazynowych i gospodarczych.

Najgrubsze rdzenie z uwzględnionych uzyskały wartości współczynnika przenikania ciepła U poniżej 0,25 W/(m²·K). Przegrody budynków wykonane z płyt warstwowych z takim rdzeniem mogą więc charakteryzować się dużą izolacyjnością cieplną znacząco ograniczającą straty ciepła przez przenikanie. Umożliwia to ich stosowanie w obiektach, które mają charakteryzować się bardzo małym zapotrzebowaniem na energię do ich ogrzewania.

Literatura

1. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU z 2008 r. nr 201, poz. 1238).
2. PN-EN 14509:2010, „Samonośne izolacyjno-konstrukcyjne płyty warstwowe z dwustronną okładziną metalową. Wyroby fabryczne. Specyfikacje”.
3. PN-EN ISO 10211:2008, „Mostki cieplne w budynkach. Strumienie ciepła i temperatury powierzchni. Obliczenia szczegółowe”.
4. PN-EN 13162:2009, „Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie. Wyroby z wełny mineralnej (MW) produkowane fabrycznie. Specyfikacja”.
5. PN-EN 13163:2009, „Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie. Wyroby ze styropianu (EPS) produkowane fabrycznie. Specyfikacja”.
6. PN-EN 13165:2010, „Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie. Wyroby ze sztywnej pianki poliuretanowej (PUR) produkowane fabrycznie. Specyfikacja”.
7. PN-EN ISO 6946:2008, „Komponenty budowlane i elementy budynku. Opór cieplny i współczynnik przenikania ciepła. Metoda obliczania”.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!

¹ Niniejszy artykuł – dotyczący izolacyjności cieplnej płyt warstwowych – jest trzecim z kolei na temat tych wyrobów. Poprzednio opublikowane to: P. Tokarz, „Płyty warstwowe w systemach lekkiej obudowy budynków”, „IZOLACJE”, nr 2/2012, s. 24–26, E. Nowicka, „Właściwości akustyczne płyt warstwowych”, „IZOLACJE”, nr 3/2012, s. 48–51.