Толщина утеплителя.
Чтобы удержать драгоценное тепло в доме и не позволить холоду проникнуть внутрь, необходимо утеплить все строительные конструкции, а правильно подобранная толщина утеплителя помогает обеспечить качественное утепление.
Не всем известно, как рассчитывается необходимая толщина утеплителя и каким должен быть теплоизоляционный слой. Если ошибиться хотя бы на пару сантиметров, то в дальнейшем вероятно возникновение множества проблем, которые в одних случаях можно легко исправить, а в других – потребуются серьезные материальные затраты.
Поэтому приступая к расчету толщины утеплителя, нужно уточнить из каких именно материалов он изготовлен и его теплотехнические свойства. Особое внимание следует уделить двум показателям:
1. Коэффициент сопротивления теплопередачи;
Данные показатели способны в полной мере отразить, количество теплопотерь на каждом м² без утепления поверхностей. Подробное описание большинства материалов приведено в СНиП № II 3 79. В этом документе нужно взять коэффициент ГСОП (отопительный период в градусах-сутках), на котором основывается один из важнейших показателей – сопротивление теплопередачи.
Большинство домов возводятся сейчас из кирпича-пенобетона, его характеристики описаны подробно в СНИП II 3 79. Материал может обладать различной плотностью, но на практике применяются изделия, имеющие показатель от 0.6 до 1 тысячи кг/м. куб.
Основные показатели для пенобетонного кирпича согласно СНиП равны:
Если слоев утеплителя несколько, то рассчитывают общий показатель сопротивления как сумму каждого из них. Поэтому знать рекомендуется, из каких материалов была возведена коробка дома.
Когда рассчитывается толщина утеплителя, важно ознакомится с документом – СНиП 3.03.01-87. Он содержит подробное описание устройства и проектирования теплоизоляции для жилых помещений. Необходимо запомнить одно из основных правил – снаружи производится укладка теплоизолятора! Изнутри могут утепляться лишь некоторые квартиры многоэтажного дома, при невозможном проведении внешних работ по объективным причинам.
Как рассчитать толщину утеплителя — методики и способы
Теплый дом — мечта каждого владельца, для достижения этой цели строятся толстые стены, проводится отопление, устраивается качественная теплоизоляция. Чтобы утепление было рациональным необходимо правильно подобрать материал и грамотно рассчитать его толщину.
Какие данные нужны для расчета толщины утеплителя?
Размер слоя изоляции зависит от теплового сопротивления материала. Этот показатель является величиной, обратной теплопроводности. Каждый материал — дерево, металл, кирпич, пенопласт или минвата обладают определенной способностью передавать тепловую энергию. Коэффициент теплопроводности высчитывается в ходе лабораторных испытаний, а для потребителей указывается на упаковке.
Если материал приобретается без маркировки, можно найти сводную таблицу показателей в интернете.
Название материала
Теплопроводность, Вт/м*К
Экструдированный пенополистирол
Теплосопротивление материала ® является постоянной величиной, его определяют как отношение разности температур на краях утеплителя к силе проходящего через материал теплового протока. Формула расчета коэффициента: R=d/k, где d — толщина материала, k — теплопроводность. Чем выше полученное значение, тем эффективней теплоизоляция.
Почему важно правильно рассчитать показатели утепления?
Теплоизоляция устанавливается для сокращения потерь энергии через стены, пол и крышу дома. Недостаточная толщина утеплителя приведет к перемещению точки росы внутрь здания. Это означает появление конденсата, сырости и грибка на стенах дома. Избыточный слой теплоизоляции не дает существенного изменения температурных показателей, но требует значительных финансовых затрат, поэтому является нерациональным. При этом нарушается циркуляция воздуха и естественная вентиляция между комнатами дома и атмосферой. Для экономии средств с одновременным обеспечением оптимальных условий проживания требуется точный расчет толщины утеплителя.
Расчет теплоизоляционного слоя: формулы и примеры
Чтобы иметь возможность точно рассчитать величину утепления, необходимо найти коэффициент сопротивления теплопередачи всех материалов стены или другого участка дома. Он зависит от климатических показателей местности, поэтому вычисляется индивидуально по формуле:
tв — показатель температуры внутри помещения, обычно составляет 18-22ºC;
tот — значение средней температуры;
zот — длительность отопительного сезона, сутки.
Значения для подсчета можно найти в СНиП 23-01-99.
При вычислении теплового сопротивления конструкции, необходимо сложить показатели каждого слоя: R=R1+R2+R3 и т. д. Исходя из средних показателей для частных и многоэтажных домов определены примерные значения коэффициентов:
Толщина утеплителя зависит от материала постройки и его величины, чем меньше теплосопротивление стены или кровли, тем больше должен быть слой изоляции.
Пример: стена из силикатного кирпича толщиной в 0,5 м, которая утепляется пенопластом.
Rст.=0,5/0,7=0,71 — тепловое сопротивление стены
R- Rст.=3,5-0,71=2,79 — величина для пенопласта
Имея все данные, можно рассчитать необходимый слой утеплителя по формуле: d=Rxk
Для пенопласта теплопроводность k=0,038
d=2,79×0,038=0,10 м — потребуются плиты пенопласта толщиной в 10 см
По такому алгоритму легко подсчитать оптимальную величину теплоизоляции для всех участков дома, кроме пола. При вычислениях, касающихся утеплителя основания, необходимо обратиться к таблице температуры грунта в регионе проживания. Именно из нее берутся данные для вычисления ГСОП, а далее ведется подсчет сопротивления каждого слоя и искомая величина утеплителя.
Популярные способы утепления дома
Выполнить теплоизоляцию здания можно на этапе возведения или после его окончания. Среди популярных методов:
По готовым формулам произвести расчет оптимальной толщины утеплителя можно без помощи специалиста. При вычислении следует округлять число в большую сторону, небольшой запас величины слоя теплоизолятора будет полезен при временных падениях температуры ниже среднего показателя.
Как рассчитать толщину утеплителя для стен
Строительство любого здания не может обойтись без очень важного этапа — утепления пола, его потолка и стен. Особо ответственным он является для жилых зданий. И главную роль здесь играет не оптимальный выбор теплоизоляционного материала, а именно корректный расчет необходимой его толщины. От правильности определения этого показателя будет зависеть и долговечность строения, и его эксплуатационные характеристики. Как рассчитать толщину утеплителя для стен? В этом нам и предстоит разобраться.
Разбираемся в величинах
Абсолютно все материалы имеют такие показатели, как теплопроводность и теплосопротивление. Если первая величина говорит о способности их проводить тепло, то вторая, наоборот, является оборотной стороной «медали». Тот стройматериал, что замечательно проводит тепло, имеет низкое значение теплосопротивления. Эти показатели определяются в лабораторных условиях, и эти же величины любой производитель указывает на упаковке своего товара.
Без качественно выполненных теплоизоляционных работ обойтись невозможно, ведь если в ваши расчеты вкрадется ошибка, то в вашем доме появятся мостики холода — слабые места, через которые тепло начнет быстро покидать жилище. Помимо утечки драгоценного нагретого воздуха такие мостки приведут к другим бедам — к образованию конденсата, а затем и к появлению плесени. Теперь понятно, что утепление дома — операция, которая жизненно необходима.
Как рассчитывается необходимая толщина?
Сначала нужно определиться с материалами, которые вы выбрали для отделочных работ. Здесь важна и схема отделки — как экстерьера, так и интерьера. От нее зависит окончательная толщина стен строения.
Расчет теплосопротивления (Rпр.) проводится по формуле, которая потребует от вас знания материала стены и его толщины:
Rпр. = (1/α (в))+R1+R2+R3+(1/α (н))
Тут R1, R2, R3 означают тепловое сопротивление слоя, а α(в) и α(н) являются коэффициентами теплоотдачи поверхностей стен (внутренней — в, наружной — н).
Затем необходимо заняться расчетом минимального значения теплосопротивления (Rмин.) для той климатической зоны, в которой располагается дом:
Δ — толщина слоя материала (измеряется в метрах), а λ — его теплопроводность (Вт/м*К). Последнее значение должно быть проставлено на упаковке, также его можно найти в таблице коэффициентов теплопроводности материалов.
Чем выше значение, тем холоднее материал. Самый высокий коэффициент у мрамора и металла, самый низкий у воздуха, поэтому пористые материалы являются отличными теплоизоляторами: пенопласт толщиной в 40 мм имеет такую же теплопроводность, как метровая кирпичная кладка.
Теперь необходимо сравнить Rмин. с Rпр. и найти разность — ΔR. Когда первое значение равняется второму, или же меньше его, то в утеплении стен необходимости нет. В случае если Rмин. больше, то нужно снова найти разность: ΔR = Rмин.- Rпр.
Подбирается толщина теплоизоляционного материала, исходя из величины ΔR. Необходимо учесть и остальные его характеристики: класс горючести и плотность, коэффициенты водопоглощения и теплопроводности.
Расчет утепления для стен из кирпича
Если стены дом построены из пенобетона, плотность которого составляет 0,3 м, а коэффициент теплопроводности равняется 0,29, то разделив первое число на второе, мы получим искомое значение — 1,03.
Для того, чтобы корректно рассчитать нужную толщину утеплителя для стен, нужно узнать минимально возможное значение теплосопротивления в той местности, где расположено ваше жилище. В результате вычитания из него нашего числа (1,03) получится коэффициент теплосопротивления, необходимый искомому материалу — теплоизолятору.
В том случае, когда при возведении стен использовалось много материалов, придется сложить все их показатели теплосопротивления. Для расчета утеплителя надо учитывать сопротивление теплопередаче материала (R). Для этого придется вычислить величину ГОСП (градусосутки периода отопления):
tB — температура в помещении (нормой считается +20-22°С). tот — средняя температура воздуха, zот — количество дней отопительного периода в году. Все эти показатели можно отыскать в «Строительной климатологии» СНиП 23-01-99.
После определения теплосопротивления всех материалов необходимо найти толщину утеплителя для кровельного материала, потолка, пола и стен. Рассчитывается значение по формуле:
RТР = R1 + R2 + R3 … Rn, где n обозначает число слоев, а R — теплосопротивление материалов — рассчитывается по формуле:
R = δs/λS, где первое значение толщина, второе — теплопроводность.
Расчет утепления для стен из пеноблоков
Например, в роли материала для стен выступают:
Коэффициент теплопроводности данных материалов:
Затем определяем теплосопротивление:
Газобетон — RГ = δSГ/λSГ = 0,3/0,26 = 1,15 м 2 * 0 С/Вт. Кирпич — RК = δSК/λSК = 0,12/0,52 = 0,23 м 2 * 0 С/В. Так как стена имеет три слоя, ищем искомое: RТР = RГ + RУ + RК, после чего вычисляем теплосопротивление нашего утеплителя — RУ = RТР— RГ — RК.
Вообразим, что наш дом находится в местности, где RТР (22°С) — 3,45 м 2 * 0 С/Вт. Рассчитываем: RУ = 3,45 — 1,15 – 0,23 = 2,07 м 2 * 0 С/Вт. Нужное сопротивление утеплителя найдено, теперь надо узнать его толщину: δS = RУ х λSУ = 2,07 х 0,045 = 0,09 м или 9 см.
Расчет утепления для мансарды
Теплоизоляционный слой материала для мансарды рассчитывается так же, как и для стен. Лучше, если теплопроводность его будет 0,04 Вт/м *0 С. Наиболее популярными являются плиты, маты или рулонная теплоизоляция. Расчет делается по алгоритму, приведенному выше. От его грамотности зависит микроклимат всех помещений в зимний период. Люди сведущие утверждают, что толщина теплоизолятора должна быть вдвое больше, чем та, что представлена в проекте. Если выбор пал на засыпные материалы, то они потребуют периодического разрыхления.
Расчет утепления для стен каркасного строения
В этом случае теплоизолятором может служить эковата или сыпучие материалы. Здесь расчеты элементарны, так как в конструкции утеплитель наличествует. Если взять в качестве примера столицу нашей родины, то теплосопротивление стен (R) здания должно быть равным 3,20 м 2 * 0 С/Вт. Вата имеет λут = 0,045 Вт/м *0 С. Здесь используется формула δут = R х λут = 3,20 х 0,045 = 0,14 м.
Расчет утепления для пола
Для правильного расчета необходимо обладать некоторыми знаниями, к которым относятся:
В этом поможет следующая таблица.
Расчет происходит по следующему сценарию:
Для нахождения толщины утеплителя нужно из нормативного сопротивления вычесть суммарное значение слоев, исключение — изоляционный. Для нахождения нужного значения теплосопротивление утеплителя умножают на коэффициент теплопроводности.
Если процесс «Как рассчитать толщину утеплителя для стен» не слишком понятен, то лучше пойти другим путем: в сети можно найти множество калькуляторов, которые способны значительно облегчить ваши труды.
О том, как надо это делать, смотрите здесь:
buildingbook.ru
Информационный блог о строительстве зданий
Пример расчёта толщины утепления стены
Пример расчёта толщины теплоизоляции стены
Необходимые табличные данные и общие сведения о расчёте теплоизоляции стены вы можете найти в статье Расчёт толщины теплоизоляции.
Также табличные значения можно узнать из ссылочных материалов в конце статьи.
Для удобства расчёта скачайте программу в Excel в конце статьи.
Рассмотрим для примера подбор теплоизоляции стены.
Исходные данные:
Район строительства — г. Уфа;
Стена выполнена под штукатурку, пирог выглядит следующим образом:
Толщина несущей стены 380 мм (кладка в полтора кирпича), материал несущей стены — кирпич полнотелый керамический;
Утеплитель — минеральная вата;
Климатические условия
Т.к. здание жилое, то среднюю температуру наружного воздуха, а также продолжительность отопительного периода принимаем согласно таблице 3.1 СП 131.13330.2012 для периода со среднесуточной температурой наружного воздуха не более 8 °С.
Согласно СП 131.13330.2012 Строительная климатология, таблице 3.1 для г.Уфа:
продолжительность отопительного периода zот = 209 дней;
средняя температура наружного воздуха отопительного периода tот =-6 °С (минус 6);
по карте зон влажности приложения В СП 50.13330.2012 определяем что г.Уфа находится в сухой зоне влажности:
Температура и влажность внутри помещения
Согласно ГОСТ 30494-2011 Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях. Таблице 1:
влажность воздуха — 60%, что согласно таблице 1 СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий является нормальным режимом.
Таблица 1 (ГОСТ 30494-2011) — Оптимальные и допустимые нормы температуры и относительной влажности воздуха в обслуживаемой зоне помещений жилых зданий и общежитий
| Период года | Наименование помещения | Температура воздуха, °С | Относительная влажность, % | ||
| оптимальная | допустимая | оптимальная | допустимая, не более | ||
| Холодный | Жилая комната | 20-22 | 18-24 (20-24) | 45-30 | 60 |
| Жилая комната в районах с температурой наиболее холодной пятидневки (обеспеченностью 0,92) минус 31 °С и ниже | 21-23 | 20-24 (22-24) | 45-30 | 60 | |
| Кухня | 19-21 | 18-26 | Не нормируется | Не нормируется | |
| Туалет | 19-21 | 18-26 | Не нормируется | Не нормируется | |
| Ванная, совмещенный санузел | 24-26 | 18-26 | Не нормируется | Не нормируется | |
| Помещения для отдыха и учебных занятий | 20-22 | 18-24 | 45-30 | 60 | |
| Межквартирный коридор | 18-20 | 16-22 | 45-30 | 60 | |
| Вестибюль, лестничная клетка | 16-18 | 14-20 | Не нормируется | Не нормируется | |
| Кладовые | 16-18 | 12-22 | Не нормируется | Не нормируется | |
| Теплый | Жилая комната | 22-25 | 20-28 | 60-30 | 65 |
| Примечание — Значения в скобках относятся к домам для престарелых и инвалидов. | |||||
Таблица 1 (СП 50.13330.2012) — Влажностный режим помещений зданий
| Режим | Влажность внутреннего воздуха, %, при температуре, °С | ||
| до 12 | свыше 12 до 24 | свыше 24 | |
| Сухой | До 60 | До 50 | До 40 |
| Нормальный | Свыше 60 до 75 | Свыше 50 до 60 | Свыше 40 до 50 |
| Влажный | Свыше 75 | Свыше 60 до 75 | Свыше 50 до 60 |
| Мокрый | — | Свыше 75 | Свыше 60 |
Теплопроводность элементов ограждения
Основными теплоизолирующими материалами в данной конструкции являются кирпичная стена и утеплитель. Декоративная штукатурка, клеевой слой имеют малую толщину, поэтому существенно не влияют на общее термическое сопротивление стены и мы не учитываем эти слои в расчёте.
Т.к. согласно карте зон влажности климат в Уфе сухой, а влажность воздуха внутри помещений нормальная, то по таблице 2 СП 50.13330.2012 условия эксплуатации ограждающих конструкций принимаются за «А».
Таблица 2 (СП 50.13330.2012) — Условия эксплуатации ограждающих конструкций
(по таблице 1 СП 50.13330.2012)
Коэффициент теплопроводности кирпичной кладки по таблице Т.1 СП 50.13330.2012 при условиях эксплуатации А равен:
Плотность утеплителя для штукатурного фасада должна быть примерно 150 кг/м³, Коэффициент теплопроводности утеплителя по таблице Т.1 СП 50.13330.2012 при условиях эксплуатации А равен:
Если имеются данные испытаний утеплителя конкретного производителя, то можно воспользоваться ими.
Как видим минеральная вата более чем в 16 раз эффективнее кирпичной кладки, поэтому не имеет смысла увеличивать толщину кладки для того, чтобы добиться необходимого термического сопротивления. Толщина кирпичной кладки подбирается исходя из расчёта на прочность и устойчивость.
Расчёт необходимой толщины утепления
Для начала определяем ГСОП по формуле 5.2 СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий:
По формуле таблицы 3 СП 50.13330.2012 определяем требуемое термическое сопротивление ограждающей конструкции
где а=0,00035, b=1.4 (для стен здания, параметры взяты из таблицы 3 СП 50.13330.2012)
R тр =0.00035*5643+1.4=3.37505 (м 2 ∙ °С)/Вт.
Мы вычислили требуемое термическое сопротивление, теперь постепенно увеличивая толщину утепления необходимо добиться чтобы фактическое термическое сопротивление было не меньше этого числа.
Термическое сопротивление участка стены определяем по формуле Е.6 СП 50.13330.2012:
где αв = 8,7 Вт/(м 2 ∙ °С) коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м 2 ∙ °С), принимаемый согласно таблице 4 СП 50.13330.2012;
αн = 23 Вт/(м 2 ∙ °С) коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м 2 ∙ °С), принимаемый согласно таблице 6 СП 50.13330.2012;
Rs — термическое сопротивление слоя однородной части фрагмента, (м 2 ∙ °С)/Вт, определяемое для невентилируемых воздушных прослоек по таблице Е.1 СП 50.13330.2012, для материальных слоев по формуле Е.7 СП 50.13330.2012
R кирп = 0,38/0,7=0,543 (м 2 ∙ °С)/Вт.
Без учета утеплителя термическое сопротивление стены равно:
Таким образом термическое сопротивление слоя теплоизоляции должно быть не менее Rтр — R0 =3,375-0,7=2,675 (м 2 ∙ °С)/Вт.
Из формулы Е.7 СП 50.13330.2012 можем вычислить минимальную толщину теплоизоляции:
δ тепл ≥R *λ тепл =2,675*0,043=0,115 м.
Т.к. 115 мм утеплителя не бывает, то принимаем толщину утеплителя 120 мм.
Теперь сделаем проверочный расчёт по формуле Е.6 СП 50.13330.2012:
R 0 = 1/8,7+0,38/0,7+0,12/0,043+1/23=3,49 (м 2 ∙ °С)/Вт, что больше требуемых 3,375.
Для простоты расчёта я сделал не большую программку в Excel. 
В ней вы найдете также справочную информацию: расчётные коэффициенты и температуры, карта зон влажности.
This article has 2 Comments
Спасибо за проделанную работу!
Весьма доступно для понимания и достаточно информации для выбора вариантов утепления.
