Siirry sisältöön

U-arvon laskenta (DIN EN ISO 6946): laskentatapa ja virhelähteet

6 min lukuaika

U-arvo on lämmönläpäisyvastuksen käänteisluku. Menetelmä on standardissa DIN EN ISO 6946, painos 2018-03, ”Bauteile – Wärmedurchlasswiderstand und Wärmedurchgangskoeffizient – Berechnungsverfahren” (rakenneosat – lämmönvastus ja lämmönläpäisykerroin – laskentamenetelmä). Painos korvaa painoksen 2008-04, ja sitä on oikaistu oikaisulla 1 (2023-04). Itse laskenta on lyhyt; virheet syntyvät lähtöarvoissa, ja ne painavat vanhoissa rakennuksissa erityisen paljon, koska siellä kerrosten rakennetta ja kuntoa on harvoin dokumentoitu.

Laskentatapa kolmessa vaiheessa

  1. Kerrosvastus: R = d / λ, eli kerrospaksuus metreinä jaettuna lämmönjohtavuudella yksikössä W/(m·K).
  2. Kokonaisvastus: RT = Rsi + R1 + R2 + … + Rse, eli kerrosvastusten summa lisättynä kahdella pintavastuksella sisä- ja ulkopuolella.
  3. U-arvo: U = 1 / RT yksikössä W/(m²·K).

Pintavastuksia ei lasketa, vaan ne otetaan standardin taulukoista. Ne eroavat toisistaan vain rakenneosan sijainnin mukaan, eikä niihin voi vaikuttaa materiaalivalinnalla eikä rakenneosan paksuudella. Ulkoseinän osalta Fraunhofer IBP laskee vuoden 2022 julkaisussa arvoilla Rsi = 0,13 ja Rse = 0,04 m²K/W ja kutsuu tätä nykyisin tavanomaiseksi laskentatavaksi.

Laskuesimerkki: yksikerroksinen seinä, eristämätön ja eristetty

Lämmönjohtavuudet ovat tämän esimerkin oletuksia; hankkeessa pätevät standardin tai tuoteasiakirjojen mitoitusarvot.

Kerros d [m] λ [W/(m·K)] R [m²K/W]
Pintavastus sisällä (Rsi) – – 0,13
Sisärappaus 0,015 0,70 0,021
Muuraus 0,365 0,40 0,913
Ulkorappaus 0,020 0,87 0,023
Pintavastus ulkona (Rse) – – 0,04
Summa RT 1,127

Tästä seuraa U = 1 / 1,127 ≈ 0,89 W/(m²·K). Jos ulkopuolelle lisätään 12 cm eristettä, jonka λ = 0,035 W/(m·K), vastus kasvaa 0,12 / 0,035 = 3,43 m²K/W. Silloin RT = 4,555 m²K/W ja U ≈ 0,22 W/(m²·K).

Vaihtoehto tuuletetulla julkisivulla: ripustettu verhous on voimakkaasti tuuletetun ilmakerroksen takana ja jää huomioimatta, ulkorappaus jää pois, ja Rse:lle pätee Rsi:n arvo. Silloin RT = 0,13 + 0,021 + 0,913 + 3,429 + 0,13 = 4,623 m²K/W ja U ≈ 0,22 W/(m²·K). Tulos on tässä lähes sama, koska eriste hallitsee rakennetta; ohuella tai puuttuvalla eristeellä ero olisi suurempi.

Mitä luku tarkoittaa: U-arvo kuvaa lämpövirtaa, joka kulkee rakenneosan läpi neliömetriä kohti ja kelvinin lämpötilaeroa kohti. 100 m²:n seinäpinta-alalla ja 20 K:n erolla se olisi eristämättömässä esimerkissä noin 1 770 W, eristetyssä noin 440 W. Tämä on tilannekuva staattisin oletuksin eikä vuositase.

Käänteisesti tavoitearvon vaatima eristepaksuus voidaan määrittää: d = (1/Uuusi − 1/Unykyinen) · λ. Kun Uuusi = 0,24 W/(m²·K), saadaan (4,167 − 1,127) · 0,035 ≈ 0,106 m. Kaava edellyttää homogeenisia kerroksia; kiinnitystappien ja muiden vaikutusten korjaukset tulevat lisäksi.

Arvo 0,24 on enimmäisarvo, jonka rakennusten nykyaikaistamislain (GModG, Gebäudemodernisierungsgesetz) liite 7 mainitsee asuinrakennusten ulkoseinille, kun eristekerrokset asennetaan olemassa olevan seinän ulkopuolelle. Milloin tämä vaatimus tulee sovellettavaksi ja mitä poikkeuksia on, selviää artikkelista GEG on nyt GModG.

Tyypilliset virhelähteet

  • Väärä sisäpuolen pintavastus: Homeosoitus laskee kylmäsiltojen kohdalla arvolla Rsi = 0,25 eikä 0,13 m²K/W. Joka ottaa arvon U-arvolaskentaan, aliarvioi U-arvon: esimerkissä 0,80 eikä 0,89 W/(m²·K) eristämättömänä, 0,21 eikä 0,22 eristettynä. Miksi homeosoitus käyttää korkeampaa arvoa, selittää artikkeli Homekriteeri.
  • Tuuletettu julkisivu: Voimakkaasti tuuletetun ilmakerroksen kohdalla ilmakerroksen ja kaikkien sen ulkopuolella olevien kerrosten vastus jää pois; Rse:lle pätee saman rakenneosan Rsi:n arvo. Näin BAFAn BEG:n teknisten usein kysyttyjen kysymysten luettelo (versio 5.0, 03/2023) tiivistää asian. Määräävä on aina kulloinkin ajantasainen versio.
  • Ilmoitettu arvo mitoitusarvon sijaan: Menetelmä perustuu lämmönjohtavuuden mitoitusarvoihin. Lämmönjohtavuus riippuu lisäksi kosteudesta; kostunut vanha rakennusaine on eri arvoinen kuin taulukkoarvo.
  • Epähomogeeniset kerrokset: Puiset kattotuolit eristetyn välin vieressä tai metalliset kiinnitykset tarvitsevat standardin likimääräismenetelmän. Liitteen F korjauskerroin kattaa metalliset kiinnitykset; muut tapaukset, joissa metalli ohittaa eristeen, ovat standardin ulkopuolella.
  • Väärä soveltamisala: Ikkunat, kehäjulkisivut ja rakenneosat, joilla on lämmönvaihtoa perustaan, on rajattu pois.
  • Kylmäsiltojen odottaminen U-arvossa: Ne eivät sisälly siihen. Ne otetaan taseessa huomioon lisällä koko vaipan pinta-alalle.
  • Yksiköt: Paksuudet senttimetreinä tai millimetreinä, lämmönjohtavuus yksikössä W/(m·K): virhe on kerroin 100 tai 1000, ja se huomataan vain, jos tulos on epäuskottava.
  • Liian aikainen pyöristys: Kerrosvastukset pyöristetään vasta lopussa. Jos jokainen välitulos pyöristetään yhteen desimaaliin, vääristyy juuri eristämätön seinä: esimerkissä U-arvo olisi silloin 1,0 eikä 0,89 W/(m²·K).

Vanhat rakennukset: rakenne on suurin tuntematon

Vanhoissa seinissä laskentakaava on harvoin ongelma, vaan kysymys siitä, mitä seinässä on. Rakennusten nykyaikaistamislaki sallii 38 §:n 4 momentissa olemassa olevien rakennusten energia-arvioinnissa käyttää puuttuvien ominaisuusarvojen asemesta varmistettuja kokemusarvoja vastaavan ikäluokan rakenneosille. Se on taseen yksinkertaistus, ei korvike tiedolle kerrospaksuuksista ja kunnosta.

Edellisen kaltainen laskuesimerkki näyttää laskentatavan mutta ei korvaa osoitusta. Sen näyttöarvo on yhtä suuri kuin oletukset olemassa olevien kerrosten paksuudesta, lämmönjohtavuudesta ja kosteustilasta.

Lähteet

Lue lisää

Lisää käytännön tietoa samasta aihepiiristä.