Rezistență termică perete • teorie și realitate

• Rezistența termică a cărămizii nu înseamnă rezistența termică a întregului strat portant din perete – stratul portant conține și: mortar de zidărie, stâlpi, centuri, buiandrugi, șpaleți, ancore etc. Rezistența termică a cărămizii va fi corectată cu un factor subunitar (sau, pot fi calculate pierderile prin fiecare tip de material).
• Rezistența izolației termice nu trebuie corectată, stratul de izolație conține (de obicei) un singur material, adică o singură conductivitate și o unică grosime.
• Rezistența termică a unui perete este suma rezistențelor (corectate și/sau necorectate) ale straturilor ce-l compun.
• Calculăm separat pierderile de căldură prin transmisia geamurilor, ușilor (arii vitrate) față de cele ale pereților.
• Pe lângă pierderile de căldură prin transmisia termică a anvelopei, trebuie să adăugăm și necesarul pentru încălzirea aerului rece infiltrat (alt subiect).

[tavily prompt=”Scrie întrebarea ta aici”]

Ce este rezistența termică?

Rezistența termică este proprietatea unui material de a se opune trecerii căldurii prin el (conducție), o notăm cu R.

Ce este transmitanța termică?
Transmitanța termică este proprietatea unui material de a lăsa căldura să treacă prin el, se notează cu U sau K. Transmitanța este inversul rezistenței; U = R⁻¹ (1/R); este folosită des în fișele tehnice ale ferestrelor, ușilor U_w.

R se măsoară în m²K/W, K = grad Kelvin (K sau °C).

R = g÷λ = grosime (m) ÷ conductivitate (W/mK)

U = R⁻¹ = 1/R [W/m²K] = λ÷g

Mai jos g e notat δ, grosime.

Cum se calculează rezistența?

Ce formulă are?
Rezistența termică (a unui perete) se calculează în funcție de conductivitatea materialelor (λ; W/m), de grosimea acestora (δ; metri) și de coeficienții convectivi α_i și α_e. Fiecare corp solid e învelit de o peliculă de aer; această peliculă de aer are la rândul ei o rezistență termică.

R = R_si + ΣR_s + R_se [m²K/W]

R_si=1/α_i; ΣR_s=Σδ/λ; R_se=1/α_e

R_s = suma rezistențelor termice ale tuturor straturilor ce compun elementul de construcție (peretele). De pildă, un perete exterior are tencuială interioară, cărămidă, adeziv, izolație termică și tencuială decorativă. Pentru fiecare material/strat calculăm rezistența termică în parte, apoi le adunăm. Exemple de calcul în Izolație termică.

R_si,se = rezistența termică superficială (i=interior, e=exterior). Valorile pentru α_i, α_e, R_si R_se pot fi găsite în noua metodologie de calcul Mc 001-2022 pag. 77-78.

Ce este conductivitatea termică?

Conductivitatea termică este capacitatea unui material de a transmite (conduce) căldura când există diferență de temperatură de la o față la alta. Vezi Conductivitate termică pe Wikipedia.

Conductivitatea termică se notează cu λ, are unitatea de măsură W/mK și se găsește (nu întotdeauna, păcat) în fișele tehnice ale materialelor. Exemple de fișe tehnice în care apare această valoare: EPS80, EPS80 grafitat.

Rezistență termică normată 2024

Pentru clădirile rezidențiale noi, valorile de referință sunt următoarele:

Rezistența termică corectată

Vezi și paragraf Rezistența termică corectată în Proiect IPAT – FAQ.

De ce calculăm rezistența termică corectată?
Rezistența termică a anvelopei o vom folosi în calculul fluxului termic (pierderilor de căldură) prin elementele de construcție ale clădirii – spre sol; prin pereți, ferestre, uși exterioare; prin acoperiș. Pentru necesarul de căldură real valabil mulți ani, folosim rezistența termică medie reală estimată pentru anii viitori – R corectat (R’).

Stratul de zidărie (structură) – corectat
Modern, pereții au mai multe straturi de la interior spre exterior – aici, nu vorbim de pereții ușori, sandwich. Unul din straturi este cel de structură de rezistență: cărămidă portantă (ceramică, BCA) + mortar de zidărie, stâlpi, centuri, buiandrugi, plus șpaleți și alte elemente care pot fi considerate punți termice (rezistență termică foarte mică).

Spre deosebire de cărămidă, celelalte elemente au o rezistență mult mai mică. Deci, rezistența cărămizii nu înseamnă rezistența termică a acestui strat (de zidărie). În funcție de aportul ariilor (mai mici, mai mari) ale mortarului de zidărie (beton simplu, de obicei), stâlpilor și centurilor (beton armat), șpaleților, ancorelor metalice șamd, rezistența medie a întregului strat de zidărie va fi mai mică decât rezistența proprie a blocului de cărămidă. Va fi o medie ponderată în funcție de rezistențe și arii.

Util, unii fabricanți dau rezistența termică medie a îmbinării cărămizii cu mortarul de zidărie. Contează și tipul mortarului, nu doar modelul de cărămidă.
Nu prea util, cărămida nu e uscată de către fabricanți cât am vrea dpdv termic. Să prindă mortarul de zidărie – spun ei. Motiv că rezistența termică a anvelopei unei case e mai mare după una-două ierni cu încălzire funcțională.

Rezistența termică corectată a întregului strat de zidărie – notată R’ – va fi mai mică față de cea a cărămizii însăși cu 10..35..%. Adică, R’ = 0,90..0,65×R (înmulțim R cu un factor de corecție subunitar).

Rezistență termică super precisă
Am putea să nu corectăm rezistența cărămizii, ci să calculăm pierderile prin fiecare tip de material în parte cu oricât de mică arie: mortar zidărie, beton armat, ancore etc. – pierderi liniare și punctiforme. Vom obține un rezultat, oricum, apropiat față de folosirea unui factor de corecție.

Stratul de izolație termică – necorectat
De obicei, acest strat al peretelui acoperă toată aria stratului de structură (cărămidă, stâlpi, centuri). Deci, este alcătuit dintr-un singur material, n-avem de ce să facem o medie a mai multor rezistențe – rezistența acestui material (izolație termică) este rezistența întregului strat. Nimeni nu proiectează/montează o placă de polistiren (15cm grosime), iar următoarea placă din vată minerală (10cm grosime).

Alte corecții ale rezistenței materialelor
– vechime, micire R cu 3..10% în funcție de material,
– condens sau umezeală, R'<R cu 5..15% în funcție de material,
– igrasie, R'<R cu 5..15% în funcție de material.
– apă – consum mai mare de energie la prima pornire a încălzirii pentru că apa înlocuiește aerul din porii materialului, crește conductivitatea termică; λ_apă=0,58 W/mK vs λ_aer=0,025 W/mK )
– temperatură – conductivitatea termică crește odată cu creșterea temperaturii, dar nu semnificativ.
Despre coeficienți de majorare a conductivității termice a materialelor de construcție în Mc 001-2022 pag. 48-50.

Bani pe conductivitate mică?

Cumpăr materiale scumpe pentru conductivitate mică?
Conductivitate termică – λ, W/m – mică (nu conduce căldura, rezistență termică mare deci) înseamnă materiale mai scumpe și foarte scumpe. Pot cumpăra material ieftin cu conductivitate mai „slabă” (mare), dar îmi permit grosime – δ, cm – mai mare. Adică, un material foarte scump dar subțire obține (de obicei) o rezistență mai mică versus un material mai ieftin dar mai gros – de pildă, 10cm vs 15cm sau 10cm vs 20cm.

Rezistența termică în proiectare

La ce și cum folosim noi, proiectanții, această rezistență termică?
Cum am spus mai sus în articol, rezistența termică e folosită pentru calculul necesarului de căldură (pierderilor) prin conducția (transmisia) tuturor elementelor de construcție ce compun anvelopa. Există și pierderi prin infiltrarea aerului rece, alt subiect.

Q_e=[C_M×Σm×S×(T_i-T_e)]/R [W]
Q_e = pierderi prin transmisie
m = coeficient de masivitate termică al elementelor de construcții, conform STAS 6472;
C_M = coeficient de corecție a fluxului termic;
S = aria suprafeței fiecărui element de construcții (perete, geam, stâlp);
T_i = temperatura interioară convențională de calcul,
T_e = temperatura spațiilor exterioare încăperii considerate, care se ia după caz: temperatura convențională a aerului exterior sau temperatura interioară convențională de calcul pentru încăperile alăturate.

Complicată formula de mai sus, dar e important de observat că nu doar rezistența termică dictează necesarul de căldură de calcul (estimat). Contează și:
– temperatura aerului interior, mare = pierderi mai mari;
– masa, greutatea (inerția termică), mare = necesar mai mic; atenție! – geamurile nu au nici rezistență termică bună, nici inerție termică; R e de peste 4..5 ori mai mică, inerția termică de „n” ori mai mică ⇐ greutate geam versus greutate zidărie, betoane;
– suprafața, dacă peretele este de sticlă, nu mai contează rezistența zidăriei și izolației termice;
– temperatura suprafețelor interioare, deși ar fi 23°C în aer, simt disconfort termic dacă geamurile și pereții au numai 10..18°C; În cazul caloriferelor toamna, primăvara simt confort cu 23°C în aer, însă pe ger vreau 25..26°C. De ce? Pe ger pereții capătă o temperatură mai mică (radiație rece mai pronunțată – vezi articol Transferul termic.) Un alt motiv să aleg încălzirea în pardoseală în detrimentul caloriferelor.

Rezistență mare vs mică

Cu cât rezistența termică este mai mare, cu atât fluxul termic (pierderile de căldură) va fi mai mic. Dacă vorbim de transmitanța termică, cu cât este mai mică, cu atât fluxul termic va fi mai mic.

Beneficii rezistență mare

↓ = mic

• Eliminarea riscului de formare a condensului (punctul de rouă) – temperatura peretelui (bine izolat termic) pe interior e mai mare – în cazul IPAT peretele exterior are aceeași temperatură cu cea a aerului interior (chiar peste);
• Necesar de căldură↓ → putere PdC↓/CTgaz↓, energie mai puțină↓ → facturi mai mici🙃;
• Temperatură↓ agent termic → COP↑; temperatură↓ + presiune↓ + variațiile lor↓ → viață↑ lungă instalație, parchet, gresie;
• Debit caloric↓ → debit volumetric↓ → pompa de circulație consumă mai puțină energie pentru transport agent termic;
• Pașii dimensionați pentru IPAT rămân ± la fel dacă veți opta pentru o izolație mai bună sau mai puțin bună față de ce am considerat în proiect. Se va modifica doar temperatura agentului termic; izolație mai bună ⇒ temperatură mai joasă, izolație mai slabă ⇒ temperatură puțin mai mare.