Opór cieplny. Jak obliczyć opór cieplny, jakie znaczenie ma dla izolacyjności przegród?

Opór cieplny określa zdolność materiału do powstrzymywania strat ciepła. Zależy od grubości materiału i jego przewodności cieplnej. Opór cieplny, obok współczynnika przewodzenia ciepła λ, to podstawowy parametr chrakteryzujący właściwości cieplne materiału budowlanego.

Opór cieplny - definicja

Opór cieplny mówi o tym, jak skutecznie dana warstwa materiału izolacyjnego, ale także okno czy przegroda, powstrzymuje ucieczkę ciepła z budynku. Im wyższa jest wartość oporu cieplnego, tym materiał jest lepszym izolatorem, czyli przez przegrodę przepływa mniej ciepła przy tej samej różnicy temperatur (między wnętrzem a otoczeniem).

Opór cieplny, czyli opór stawiany przepływającemu strumieniowi cieplnemu wyraża się stosunkiem różnicy temperatur do wartości strumienia cieplnego. Zależnie od charakteru przepływu strumienia rozróżnia się:

• opór przewodzenia ciepła przegrody (R) - opór cieplny wyrażony stosunkiem grubości przegrody (przegroda jednorodna) lub grubości warstwy (przegroda niejednorodna) do współczynnika przewodzenia ciepła λ materiału przegrody lub też warstwy. Jest to odwrotność wielkości odpowiadającej ilości ciepła przewodzonego przez powierzchnię 1m² przegrody w czasie jednej godziny przy różnicy temperatur wynoszącej 1ºC,

• opór przejmowania ciepła (R∝) - odwrotność współczynika przejmowania ciepła,
• opór przenikania ciepła (R_k) - opór cieplny równy sumie oporów przejmowania ciepła po obu stronach przegrody dla danego kierunku strumienia cieplnego oraz oporu przewodzenia ciepła przegrody. Opór przenikania ciepła jest odwrotnością współczynnika przenikania ciepła, tj. R_k = 1/k.

Jak obliczyć opór cieplny?

Wartość oporu cieplnego, podobnie zresztą jak wartość współczynnika przewodzenia ciepła λ powinny wynikać z pomiarów przeprowadzonych zgodnie z normą EN 12667 lub EN 12939. Wartości te mają szczególne znaczenie w przypadku materiałów termoizolacyjnych i są określane przez producenta jako wartości deklarowane, służące kontroli jakości produkcji i produktów, odpowiadające warunkom laboratoryjnym i deklarowane przez producenta w Deklaracji Właściwości Użytkowych.

• Czytaj też: Ocieplenie budynku. Najczęściej popełniane błędy przy ociepleniu budynku

Ponieważ opór cieplny jest odwrotnością współczynnika przenikania ciepła U, a dla pojedynczej warstwy jest to stosunek jej grubości do współczynnika przewodzenia ciepła λ:

R=d/λ

gdzie: R – opór cieplny danej warstwy materiału [m²K/W],
d – grubość warstwy [m],
λ – współczynnik przewodzenia ciepła materiału [W/mK].

Opór cieplny przegrody składającej się z kilku warstw materiałów jest sumą oporów cieplnych jej poszczególnych warstw.

R = R1 + R2 + R3 + (...)

Takim przypadkiem jest np. ściana wielowarstwowa, którą tworzą: tynk wewnętrzny, mur, izolacja z wełny mineralnej lub styropianu oraz okładzina zewnętrzna, np. tynk.

Zdarza się, że między tymi warstwami znajduje się dodatkowo pustka powietrza. Należy wówczas dodać opór cieplny stawiany przez tę warstwę powietrza. Uzależniony jest on nie tylko od grubości warstwy, ale także od tego, czy jest ona wentylowana, czy też nie.

• Czytaj też: Przegrody budowlane i akustyka

Ogólna zasada na poprawę izolacyjności cieplnej przegrody jest taka, że należy dążyć do zwiększania jej oporu cieplnego poprzez zwiększenie grubości materiału izolacyjnego, ale przede wszystkim przez dobranie materiałów o jak najlepszych, czyli jak najmniejszych współczynnikach przewodnictwa cieplnego λ.

Przedstawiamy przybliżone wielkości oporu cieplnego różnych materiałów budowlanych i izolacyjnych dla przykładowej grubości przegrody 25 cm. 

Tabela. Opór cieplny R [(m²K)/W] wybranych materiałów budowlanych i izolacyjnych.