Mis on soojusjuhtivus ehk U-arv ja kuidas seda arvutada?

Kui oled kunagi mõelnud, miks osad majad püsivad talvel mõnusalt soojad ja suvel jahedad, samas kui teised neelavad lõputult kütet või konditsioneeri, siis põhjus peitub sageli just siinsamas – U-arvus. Järgnevas ülevaates teeme selgeks, kuidas U-arv näitab konstruktsiooni soojapidavust, millised rusikareeglid aitavad kiirelt hinnata õigeid soojustuse paksusi ja kuidas materjalide soojusjuhtivus numbrite keeles välja näeb.

Mis on U-arv?

U-arv, tuntud ka kui soojusjuhtivus, iseloomustab soojuse ülekande kiirust läbi ehituskonstruktsiooni. See näitab, kui tõhus on materjal või konstruktsioon soojusisolatsioonina. U-arvu ühik on W/(m²·K) ja see väljendab, mitu vatti soojusenergiat liigub läbi ühe ruutmeetri suuruse konstruktsiooni, kui temperatuur erineb konstruktsiooni eri pooltel ühe kraadi võrra.

Madalam U-arv tähendab väiksemat soojusülekannet ja paremaid soojustusomadusi. See on oluline energiatõhususe seisukohalt, kuna parem soojusisolatsioon aitab hoida hoone sisetemperatuuri stabiilsena ja vähendab kütmise või jahutamise vajadust. U-arvu kasutatakse laialdaselt akende, seinte, katuste ja muude ehituskonstruktsioonide soojusjuhtivuse hindamisel.

Kuidas arvutada U-arvu?

U-arvu arvutamiseks on vaja teada piirde soojustakistust (R). Soojustakistus sõltub materjalikihi soojuserijuhtivusest (λ) ja paksusest meetrites (d). Valem soojustakistuse arvutamiseks on järgmine:

Kogu konstruktsiooni soojustakistus (R) leitakse kõikide kihtide soojustakistuste summana:

​Välis- ja sisepindade soojustakistused on kokkuleppelised väärtused, mis arvestavad õhu ja konstruktsiooni pindade üleminekutakistust vastavalt soojusülekande suunale.

Piirde soojajuhtivus ehk U (W/m²K) on piirde soojustakistuse pöördväärtus e. soojajuhtivusarv, kus U-arv näitab mitu vatti (W) liigub läbi piirde ühe ruutmeetri, kui temperatuur piirde eri pooltel erineb üks kraad.

U-arv arvutatakse soojustakistuse pöördväärtusena:

​

Rusikareeglid soojustuse jaoks

Tänapäeval loetakse n.ö rusikareeglina minimaalseks soojustuse paksuseks:

• Sein: 20 cm mineraalvilla (R = 5 m²K/W, U ≈ 0,2 W/m²·K).
• Kaldlagi: 25 cm mineraalvilla (R = 6,25 m²K/W, U ≈ 0,16 W/m²·K).
• Lagi: 30 cm mineraalvilla (R = 7,5 m²K/W, U ≈ 0,13 W/m²·K).

Erinevate materjalide soojuserijuhtivus (λ)

Soojusjuhtivus λ (W/m·K) sõltub materjalist. Allpool on mõned näited:

• Kivivill 0,034 – 0,05 W/m^.K
• Klaasvill 0,035 – 0,06 W/m^.K
• Vahtplast EPS 100 soojustusplaat 0,037 W/m^.K
• Klaasvill tuuletõkkeplaat 0,034 W/m.K
• Puit 0,12 – 0,14 W/m^.K
• Kipsplaat 0,23 W/m^.K
• OSB ehitusplaat 0,13 W/m^.K
• Poorbetoonplokk Bauroc 0,11 W/m^.K
• Poorbetoonplokk Bauroc Ecoterm 0,09 W/m^.K
• Silikaatkivi 0,7 – 0,8 W/m^.K
• Betoon 1,7 – 2,0 W/m^.K
• Teras 45 – 55 W/m^.K
• PIR soojustusplaat 0,022 W/m^.K
• EPS Silver soojustusplaat 0,032 W/m^.K
• Kergkruus 0,09 – 0,16 W/m^.K
• Keramsiitplokk Fibo survetugevusega 3 MPa 0,2 W/m^.K
• Keramsiitplokk Fibo survetugevusega 5 MPa 0,24 W/m.K

Soojustusmaterjalide võrdlus λ järgi: sein, katus ja põrand

Kuigi ülaltoodud loetelu sisaldab ka kandvaid ja viimistlusmaterjale, tasub soojustuse valikul võrrelda eraldi just soojustusmaterjale. Mida väiksem on λ, seda õhem kiht annab sama soojustakistuse, mistõttu on madala λ-ga plaadid kasulikud eelkõige seal, kus konstruktsiooni paksus on piiratud.

Samas ei ole λ ainus valikukriteerium. Pinnasel oleva põranda ja vundamendi puhul loevad ka survetugevus ning veeimavus, fassaadis ja katuses aga tuleohutus, mistõttu võib sama materjal ühes konstruktsioonis sobida ja teises mitte.

Tabelist on näha, kui palju mõjutab λ vajalikku kihipaksust. Näiteks soojustakistuse R = 5 m²K/W saavutamiseks kulub mineraalvilla (λ = 0,036) ligikaudu 180 mm, PIR-plaati (λ = 0,022) aga ligikaudu 110 mm.

Kuna õhem kiht ei ole alati eesmärk, eelistatakse puit- ja karkassikonstruktsioonides sageli mineraalvilla, madala λ-ga plaadid jäetakse aga kohtadesse, kus ruumi on vähe. Konstruktsioonide kaupa sobivate lahenduste ülevaate leiad postitusest maja soojustamine, fassaadi materjalivalikut käsitleb lähemalt postitus fassaadi soojustamine.

Soojusjuhtivuse ehk U-arvu näidisarvutus

Vaatleme välisseina konstruktsiooni, mille kihid on seest välja:

• Kipsplaadid: 2 kihti, kokku 25 mm, kumbki 12,5 mm )$\lambda =0,23$).
• Kivivill: 50 mm ($\lambda =0,04$).
• Aeroc Ecotherm: 375 mm ($\lambda =0,09$).
• EPS 100 vahtplast: 100 mm ($\lambda =0,037$).

Arvutame soojustakistuse valemi abil:

​

Asendame väärtused:

Arvutame iga kihi soojustakistuse:

Summeerime tulemused:

Arvutame U-arvu:

See välisseina konstruktsioon saavutab lihtsustatud arvutuse tulemusena U-arvu 0,119 W/m²K, mis on oluliselt parem kui soovitatud 0,2 W/m²K. Konstruktsioon tagab väga hea soojapidavuse. Kui planeerid maja ehitust või mõtled äripinna renoveerimisest, siis on mõistlik veenduda, et kaalutud lahendus annaks ka soovitud resultaadi energiatõhususes.

U-arvu kalkulaator

Kui see tundub keeruline, siis ära muretse – õnneks leidub erinevaid u-arvu kalkulaatoreid. Kasuta neid enda arvutuskäikude kontrollimiseks ja veelgi põhjalikuma info saamiseks.

Kokkuvõtteks

U-arv on oluline näitaja energiatõhususe ja soojapidavuse hindamiseks. Selle arvutamine võimaldab valida paremaid materjale ja lahendusi, neid omavahel võrrelda, aidates vähendada energiakulusid ja parandada hoone sisekliimat. Mida väiksem on U-arv, seda parem on konstruktsiooni soojapidavus.