Правила и примеры расчета толщины утеплителя

Правила и примеры расчета толщины утеплителя

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.

Для чего необходим расчет толщины утеплителя

Комфортное проживание в доме предусматривает поддержание оптимальной температуры в помещении, особенно зимой. При возведении здания следует помнить о тепловой изоляции, следует грамотно подобрать и рассчитать толщину утепления для стен, кровли, пола и мансарды. Любой материал – кирпич, дерево, пеноблок или минвата имеет свое значение теплопроводности и теплосопротивления.

Теплый дом – мечта каждого хозяина

Под теплопроводностью принимают способность материала проводить тепло. Данная величина определяется в лабораторных условиях, а полученные данные приводятся производителем на упаковке либо. Теплосопротивление материала – величина обратная теплопроводности. Материал, который хорошо проводящий тепло имеет низкое сопротивление теплу и требует утепление.

При возведении здания следует помнить о качественной тепловой изоляции. Если в стенах дома или в других конструкциях при строительстве были допущены ошибки, то возможно появление мостиков холода – участков по которым быстро уходит тепло из дома. В этих местах возможно появление конденсата, а в дальнейшем и образование плесени, если не принять во время меры по утеплению.

Расчет толщины утеплителя

Узнать требуемую толщину утепления можно самостоятельно выполнив небольшой расчет. Необходимо воспользоваться табличными данными и сведениями из СНиП, которые приведены ниже.

Очень важно знать какая толщина утепления необходима. Если ее сделать недостаточной, то не будет максимального эффекта от утепления, в результате большой ущерб. При долгой эксплуатации недоутепленного здания будут потеряны весьма значительные денежные средства. Но и перерасход утеплителя снижает экономическую целесообразность.

Оптимальное сопротивление теплопередаче стены (ограждающей конструкции) прописано в СНиП. Нам нужно утеплить стену так, чтобы достичь нормативного теплового сопротивления или немного превысить его.

Расчет толщины утепления в одно действие

Можно посчитать толщину утепления приблизительно одним действием, но обычно и этого достаточно, чтобы не промахнуться с выбором утеплителя и его толщины. Так как утеплять будем все равно плитами стандартной толщины и подберем их по ближайшему наибольшему значению.

К примеру нам нужно утеплить железобетонную стену квартиры в регионе Москва. Сопротивление теплопередаче стены для региона Москва должно составлять примерно 3,15м? •°С/Вт, (принято 5200 градусо-суток отопительного периода) (можно воспользоваться таблицей данных для разных городов в конце страницы).

Сопротивлением теплопередаче собственно ж/б стены пренебрегаем как несущественным.

Тогда толщина утеплителя пенопласта ПСБ25 составит ?=R• ?•0,9, где

R — требуемое сопротивление теплопередаче;
? — коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м•°С), табличная величина;
0,9 — здесь — «коэффициент грубости расчета» — учитывает стену и некоторые другие параметры.
? = 3,15х0,038х0,9=0,107 м, принимаем толщину утеплителя пенопласт — 10 см одним листом.

Определение толщины утеплителя с учетом конструкций

Еще один пример, как узнать сколько утеплителя нужно, также не совсем точный, но приемлемый для применения на практике расчет.
Утепляем стену из полнотелого силикатного кирпича толщиной 0,38 м в Астрахани.

Требуемое сопротивление теплопередаче этой стены — 2,64 м? •°С/Вт
Собственное сопротивление теплопередачи стены составит
Rст.= ? ? ? =0,38/0,7=0,54м? •°С/Вт

Тогда для достижения нормативного значения нам не будет хватать 2,5 — 0,54=1,96м? •°С/Вт. Т.е сопротивление теплопередаче слоя утеплителя пенопласт СПБ 25 должно быть 1,96м? •°С/Вт.
Необходимая толщина пенопласта ?= 1,96х0,038=0,074м.

Промышленность может нас порадовать пенопластом ПСБ25 ближайшей большей толщиной 8 см. Его и будем применять.

Проверка выбора утепления по паропроницаемости

При выборе утеплителя для стены нельзя ошибиться в одном — наружный слой (утеплитель) должен быть более паропрозрачный чем стена. Если условие не выполняется, то нужно заменить утеплитель с меньшим сопротивлением движению пара.

Проверяем, подходит ли выбранный пенопласт толщиной 8 см для кирпичной стены по условиям пароизоляции.

Паропроницаемость слоя определяется делением его толщины на коэффициент паропроницаемости (данные в конце страницы).

Для стены – 0,38/0,11=3,45 м2 • ч • Па/мг.
Для пенопласта – 0,08/0,05=1,6 м2 • ч • Па/мг.
Условие выполняется.

Примечание: Обычно строительные материалы с высокой паропрозрачностью, такие как поризованая керамика, дерево, можно утеплять только лишь ватными материалами с весьма большим коэффициентом паропрозрачности (больше 0,2 мг/(м*ч*Па).

Уточняющие расчеты при выборе утепления

Рассчитаем толщину утеплителя для северо-восточной стены баньки где-нибудь на южном Урале.

Требуемое согласно норматива сопротивление теплопередаче для всей стены — 3,5 м? •°С/Вт.

Сопротивление теплопередаче самой конструкции должно быть:
R=Rо-Rв-Rн=3,5-0,115-0,043=3,342 м? •°С/Вт;

где
Rо-нормативное значение сопротивления теплопередаче= 3,5 м? •°С/Вт;
Rв — сопротивление при переходе тепловой энергии от внутреннего воздуха к внутренней поверхности ограждения, Rв=0,115 м? •°С/Вт (сопротивление тепловосприятию);
Rн — сопротивление при переходе тепловой энергии от наружной поверхности ограждения к наружному воздуху, Rн=0,043 м? •°С/Вт (сопротивление теплоотдаче);

• Несущая стена — деревянный брус, ель, толщиной 0,2 м.ъ
• Внутренняя пароизоляция и утепление стены — вспененный фольгированный полиэтилен, обращенный фольгой вовнутрь, толщиной 0,005 м.
• Вентиляционный зазор между внутренней обшивкой из шпунтованной доски и пароизоляцией толщиной 0,02м (замкнутая воздушная прослойка с конвекционным движением воздуха).
• Внутренняя обшивка из шпунтованной доски, сосна, ель, толщиной 0,02 м.

Выбранный утеплитель, с учетом рекомендаций по паропроницаемости слоев, минеральная вата, плитная под сайдингом.
Ее коэффициент теплопроводности в условиях эксплуатации под диффузионной мембраной с наружным вентиляционым зазором с учетом увеличения теплопроводности на 20% — 0,045Вт/(м•°С).

Сопротивление теплопередаче имеющейся конструкции стены определяется как сумма сопротивления каждого слоя
Rк=R1+R2+R3+R5=1,176+0,161+0,117+0,28 = 1,734 м? •°С/Вт,

где
R1 — сопротивление теплопередаче несущей стены.
R1=0,2/0,17=1,176м? •°С/Вт,

Здесь толщина бревна ?=0,2м,
коэффициент теплопроводности сосны и ели поперек волокон ?=0,17 Вт/(м•°С).

Далее:
R2=0,005/0,031=0,161 м? •°С/Вт, сопротивление теплопередаче фольгированного вспененного полиэтилена;
R3=0,02/0,17=0,117 м? •°С/Вт, — сопротивление теплопередаче внутренней деревянной обшивки.
R4=0,14м? •°С/Вт х 2=0,28м? •°С/Вт — сопротивление вентиляционного зазора
между отделкой и пароизоляцией, принимается 0,14 для толщины зазора 0,02 м и с коэффициентом 2, так как имеется отражение лучевой энергии фольгой.

Сопротивление теплопередаче самого утеплителя должно быть
Rут=R-Rк=3,342 — 1,734= 1,608м? •°С/Вт,

Расчетная толщина утеплителя минеральная вата
? расч. =1,608х0,045 = 0,072 м.

С учетом того, что стена располагается с северовосточной стороны, уточняем толщину утеплителя — к полученному значению расчетной толщины добавляется поправочное значение ? расч.х0,1,

? утепл. = 0.072+ 0,072х0,1= 0,079 м.

Мы узнали толщину утепления для бани (согласно СП 23-101-2004″Проектирование тепловой защиты зданий»), расположенной в относительно прохладном районе. Сама же баня, на первый взгляд с достаточно теплыми стенами, но расчет показал, что необходимо дополнительное утепление, для чего применяется минеральная вата толщиной 8 см.

Данные СНиП о сопротивлении теплопередаче ограждающих конструкций

Требуемое сопротивление теплопередаче для стен жилых зданий в городах и областях России

Внимание, что бы узнать приблизительное значение:

• для потолочных перекрытий и крыш, перекрытий над проездами и другими не огражденными участками (на сваях..), необходимо данные умножить на 1,5;
• для перекрытий над подвалами, неотапливаемыми подпольями, полов по грунту – данные умножить на 1,3[/i]

Значение паропроницаемости для различных строительных материалов

Характеристики строительных материалов и коэффициент теплопроводности

Утепление дома минеральной ватой

Многие строительные фирмы предлагают услуги по расчёту термоизоляции, но у этого есть своя цена, которую вам придётся дополнительно покрывать, кроме работы и материала. Чтобы разобраться, как рассчитать толщину утеплителя, вам вовсе не обязательно получать специальное образование, для этого просто можно воспользоваться готовыми формулами, подставив в них необходимые значения.

К тому же, любой производитель утеплителя указывает в документах коэффициент теплопроводности материала.

Расчёт толщины теплоизоляции

Утепление лоджии экструзионным пенополистиролом

• Чтобы рассчитать, какой толщиной должен быть утеплитель, нам нужно определить число R, которое означает необходимое теплосопротивление для каждого отдельно взятого региона или местности. Также мы обозначим толщину слоя буквой p (в метрах), а буквой k мы обозначим коэффициент теплопроводности. Значит, тепловое сопротивление или толщину слоя (пол, стена, потолок) мы будем рассчитывать по формуле R=p/k.

Примеры термоизоляционных расчетов

Теплоизоляция с отделкой в разрезе

• Итак, как мы уже говорили, определение толщины утеплителя будет зависеть от климатических условий вашего региона или даже небольшой местности. Допустим, для южных регионов России мы возьмём необходимый коэффициент теплового сопротивления для потолка – 6 (м 2 *k/Вт), для пола – 4,6 (м 2 *k/Вт) и для стен – 3,5 (м 2 *k/Вт). Теперь, имея на руках региональные показатели, нам необходимо привести в соответствие с ними и толщину термоизоляции.
• На рисунке вверху вы видите стену в полтора кирпича, толщина которой имеет 0,38м, также нам известен коэффициент теплопроводности этого материала – 0,56. Значит R_{кирпичной стены}=p/k=0,38/0,56=0,68. Но нам необходимо в общем достичь цифры 3,5 (м 2 *k/Вт), тогда R_{минеральной ваты}=R_общее-К_{кирпичной стены}=3,5-0,68=2,85 (м 2 *k/Вт). А вот сейчас, зная основную формулу, определяем, какая нам нужна толщина утеплителя урса (минеральной ваты).
• Сейчас мы можем использовать калькулятор толщины утеплителя (очень много в интернете), но можем это сделать своими руками – так будет точнее: p_{минеральной ваты}=R*k=2,85*0,07=0,1995. Значит, необходимая толщина такого термоизолятора будет составлять 199,5 мм, то есть – 200 мм. Но, опять же, вам нужно обращать внимание на коэффициент теплопроводности покупаемого материала.

Утепление потолка пенопластом

• Точно таким же способом определяется и толщина пенопласта для утепления дома, так давайте попробуем рассчитать этот материал для потолка. Допустим, у нас перекрытие будет из железобетонной плиты, толщиной 200 мм, тогда R_жби=p/k=0,2/2=0,1 (м 2 *k/Вт). Теперь p_{пенопласта}=R_{потолка}-R_жби=6-0,1=5,9. Как видите, бетон практически не греет и потолок вам придётся утеплять шестью слоями 100 мм-ого пенопласта, что, в принципе, неприемлемо, но это расчёт в чистом виде, а ведь там, помимо ЖБИ ещё будет штукатурка, доски и тому подобное.
• По этим же формулам рассчитывается и толщина утеплителя для пола, хотя, в общем, утеплитель толщиной 30 мм в таких случаях оказывается достаточным (с учётом того, что пол деревянный). Эти же параметры действенны для лоджий и балконов, если вы хотите получить там микроклимат, сходный с комнатной температурой.

Совет. Рассчитывая толщину утеплителя, вам следует обратить внимание и на другие его свойства, такие как устойчивость к влаге или к активной химической среде.
Дело в том, что вам, возможно, придётся использовать паропроницаемые плёнки, ветробарьеры и/или гидроизоляцию, а эти материалы тоже способствуют утеплению зданий.

О популярных термоизоляторах

Виды минеральной ваты

• Минеральная вата для утепления производится в рулонах или в матах (см. фото вверху), при этом ширина рулонов может составлять либо 600, либо 1200 мм, а маты имеют обычно 1000X600 мм. Толщина такого термоизолятора может от 20 до 200 мм, к тому же одну сторону материала иногда покрывают алюминиевой фольгой, что резко снижает теплопроводность.
• К тому же, минеральная вата подразделяется на каменную вату, шлаковату и стекловату, а каждая из разновидностей имеет свой коэффициент теплопроводности, указанный производителем на маркировке. Такую изоляцию используют наиболее часто при строительстве зданий, но она боится влаги (вымываются связующие элементы).

Совет. При использовании минеральной ваты для изоляции зданий следите за тем, чтобы она не сминалась, потому что при этом будут утеряны полезные свойства.
Для монтажа материала пользуйтесь защитными средствами (перчатки, очки, респиратор).

Пенопласт для термоизоляции зданий

• Не менее популярным материалом можно назвать пенопласт для утепления, который более удобен в монтаже, так как имеет твёрдую структуру. Толщина материала бывает от 20 до 100омм, а по периметру панель имеет 1000×1000 мм. Из-за разной плотности и толщины такой утеплитель имеет разный коэффициент, но это указывается в маркировке заводом-изготовителем.
• Пенопласт горит, а при температуре от 75⁰c-80⁰C начинается деструкция и он выделяет фенолы, что опасно для здоровья. Чаще всего его используют в комплекте с негорючей облицовкой. Так же, панели плотностью 25 кг/см 2 можно шпаклевать и штукатурить. Ещё используют очень похожий, но имеющий большую плотность, пеноплекс (экструдированный пенополистирол), который не горит, но тлеет и выделяет токсины.

• Очень часто для пола и утепления потолка в доме со стороны чердака используют керамзит – инструкция позволяет его применение также и для стен для колодцевой кладки. Материал достаточно лёгок (по сравнению с другими стройматериалами), но впитывая влагу, очень долго её отдаёт. Поэтому для него нужна гидроизоляция.

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.

Начиная проведение расчетов необходимо уточнить из каких материалов изготовлены поверхности и каковы их теплотехнические свойства. Среди них особое внимание уделяются двум показателям:

• Теплопроводность
• Коэффициент сопротивления теплопередачи

Они в полной мере способны отразить, каковы будут потери тепла на каждом квадратном метре без утепления поверхностей. Узнать подробнее о большинстве материалов можно ознакомившись со СНиП под номером 2-3-79.

В вышеназванном документе необходимо взять коэффициент ГСОП (отопительный период в градусах-сутках). На нем основывается один из важнейших показателей – сопротивление теплопередаче.

Читайте так же основные нормы и рекомендации СНиП к сисемам отопления — вот тут

Большинство современных домов возводятся из кирпича-пенобетона, характеристики которого подробно описаны в СНИП II 3 79. Плотность материала может быть различной, но на практике применяют изделия с соответствующим показателем от 0.6 до 1 тысячи кг/м. куб.

Согласно СНиП, для пенобетонного кирпича основные показатели равны:

• ГСОП – 6000
• Сопротивление теплопередаче – более 3,5 град. С х кв.м./Вт (для стен)
• Сопротивление теплопередаче – более 6 град. С х кв.м./Вт (для потолка)

Если слоев несколько, общий показатель сопротивления рассчитывается как сумма каждого из них. Таким образом рекомендуется точно знать, из каких материалов возводилась коробка дома.

СНиП 3.03.01-87 – важный для ознакомления документ, когда проводится расчет толщины утеплителя. В нем подробно описываются устройство и проектирование теплоизоляции для жилых помещений. Одно из главных правил – укладку теплоизолятора нужно проводить снаружи. Лишь отдельные квартиры многоэтажного дома могут утепляться изнутри, когда проведение внешних работ невозможно по объективным причинам.

Сколько нужно утеплителя

Определяющим при закупке материалов является не только вид и толщина плит (рулонов), но и данные – сколько нужно утеплителя на известную площадь отделки. Для этого рационально использовать онлайн калькулятор утеплителя, он значительно упрощает проведение подсчетов, поскольку площадь стен, фронтонов, проемов окон и дверей вычисляются автоматически.

Для ручных вычислений необходимо знать:

• длину периметра строения;
• высоту стен (а также цоколя и фундамента, если он тоже утепляется);
• размеры и форму фронтонов;
• размеры и количество оконных и дверных проемов.

Делать подсчет – сколько утеплителя понадобится – удобно при наличии подробного чертежа.

На иллюстрации для расчета утеплителя (онлайн или в ручном режиме) представлен архитектурный вариант чертежа. Пользователь при вычислениях ставит размеры более удобным для себя способом.

Сопротивлением теплопередаче стен

Для нахождения этого параметра используем СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» который можно скачать на нашем сайте (ссылка).

В пункте 5 «Тепловая защита зданий» представлены несколько формул, которые помогут нам рассчитать толщину утеплителя и стен. Для того чтобы это сделать существует параметр, называемый сопротивлением теплопередаче и обозначаемый буквой R. Он зависит от необходимой температуры внутри помещения и климатических условий данного города или района.

В общем случает он рассчитывается по формуле R ТР = a х ГСОП + b.

Согласно таблице 3, значения коэффициентов a и b для стен жилых зданий равняется 0,00035 и 1,4 соответственно.

Осталось только найти величину ГСОП. Расшифровывается она как градусо-сутки отопительного периода. С этим значением придется немного повозится.

Формула для расчета ГСОП = (t_В—t_ОТ) х z_ОТ.

В данной формуле t_В — это температура, которая должна быть внутри помещения. По нормам она равняется 20-22 0 С.

Значение параметров t_ОТи z_ОТ означают среднюю температуру наружного воздуха и количество суток отопительного периода в году. Узнать их можно в СНиП 23-01-99 «Строительная климатология». (ссылка).

Если посмотрите на данный СНиП, то увидите большую таблицу в самом начале, где для каждого города или района приведены климатические параметры.

Нас будет интересовать колонка, в которой написано «Продолжительность и средняя температура воздуха периода со средней суточной температурой воздуха ≤ 8 0 С».

Пример расчета параметра R ТР

Для того, чтобы все стало более понятным, давайте рассчитаем сопротивлением теплопередаче стен (R ТР ) для дома построенного в г. Казань.

Для этого у нас есть две формулы:

R ТР = a х ГСОП + b,

Сначала рассчитаем ГСОП. Для этого ищем г. Казань в правой колонке СНиП 23-01-99.

Находим по таблице, что средняя температура t_ОТ = — 5,2 0 С, а продолжительность z_ОТ = 215сут/год.

Теперь нужно определится, какая температура воздуха внутри помещения для вас комфортна. Как было написано выше оптимальным считается t_В = 20-22 0 С. Если вы любите более прохладную или более теплую температуру, то при расчете ГСОП для значение t_В может быть другим_.

Итак, подсчитаем ГСОП для температуры t_В = 18 0 С и t_В = 22 0 С.

ГСОП₁₈ = (18 0 С-(-5,2 0 С) х 215 суток/год = 4988.

ГСОП₂₂ = (22 0 С-(-5,2 0 С) х 215 суток/год = 5848

Теперь найдем сопротивление теплопередаче. Как мы уже знаем коэффициенты a и b для стен жилых зданий, согласно таблице 3 из СП 50.13330.2012 равняются 0,00035 и 1,4.

R ТР (18 0 С) = 0,00035 х 4988 + 1,4 = 3,15 м 2 * 0 С/Вт, для 18 0 С внутри помещения.

R ТР (22 0 С) = 0,00035 х 5848 + 1,4 = 3,45 м 2 * 0 С/Вт, для 22 0 С.

Таким сопротивление, должна обладать стена вместе с утеплителем, для того чтобы в доме были минимальные теплопотери.

Итак, необходимые начальные данные мы получили. Теперь перейдём ко второму этапу, к определению толщины утеплителя.

Калькулятор расчета утепления деревянного пола на лагах

Несколько советов по работе с калькулятором

Особой сложности работа с программой не составляет.

• Для начала предлагается выбрать материал для термоизоляции. В списке как наиболее часто применяемые утеплители, так и более «экзотические», но тоже вполне подходящие для таких условий расположения. Именно толщину этого слоя и рассчитает калькулятор.
• Далее, необходимо по карте-схеме определить нормированное значение «для перекрытий» (выделено синими цифрами) для своего региона проживания. Это значение указывается в соответствующем поле калькулятора.
• Следующим шагом указываются параметры чернового пола – материал его изготовления и толщина. Но это только в том случае, если черновой пол сплошной, без просветов. Если же доски будут установлены разреженно, или чернового пола вовсе не планируется, то оставляется толщина по умолчанию равная нулю.
• Ну и, наконец, последним шагом указывается толщина и материал верхней сплошной обшивки пола.
• Результат, то есть минимальная толщина слоя утеплителя, будет показан в миллиметрах. Его приводят к стандартным толщинам выбранного термоизоляционного материала, естественно, округляя в бо́льшую сторону.

Утеплитель располагается в два слоя, с обязательным перекрытием стыков нижнего ряда.

Может случиться так, что потребуется утепление в два или даже в три слоя. Тогда верхний слой должен полностью перекрывать стыки между плитами (блоками) нижнего.

Для насыпных или напыляемых материалов можно ограничиваться слоем рассчитанной толщины.

Утепление пола частного дома – важная задача!

В настоящей статье не уделялось внимания непосредственно технологии проведения термоизоляционных работ – внимание концентрировалось на расчетах. Но это лишь потому, что утеплению пола частного дома своими руками посвящена отдельная подробная публикация нашего портала.

Завершим публикацию видеосюжетом, посвященным утеплению деревянного пола первого этажа в частном доме. Навесной газовый котел читайте в нашей статье.