Определяем необходимую толщину утеплителя

Определяем необходимую толщину утеплителя

Правильный расчет теплоизоляции повысит комфортность дома и уменьшит затраты на обогрев. При строительстве не обойтись без утеплителя, толщина которого определяется климатическими условиями региона и применяемыми материалами. Для утепления используют пенопласт, пеноплекс, минеральную вату или эковату, а также штукатурку и другие отделочные материалы.

Каркасная стена — особенности конструкции

Технология предполагает воздвижение стен из досок и бруса необходимого размера, расстояние между которыми составляет не менее 0,5 м. Монтажный каркас призван удерживать утеплитель, внешнюю, внутреннюю отделку, несколько дополнительных слоев водо- и ветроизоляции. Центральную часть стены занимает утеплитель — главный компонент каркасной стены. От его толщины и свойств зависит ресурс стены, теплоотдача, общее предназначение дома.

Для сезонных дачных домов толщина утеплителя может составлять всего 5см, т. к. сохранять температуру в летний период не нужно. Для больших жилых домов толщина стен может достигать 40-50 см (с учетом каркаса).

Такие стены способны сохранить тепло даже при низких температурах (-10°С).

Правильное утепление дома — делаем теплотехнический расчёт.

Сейчас, во времена постоянно растущих цен на энергоносители, качественное утепление стало одной из первоочередных задач при возведении новых и ремонте уже построенных домов. Затраты на работы, связанные с повышением энергоэффективности дома, практически всегда окупаются в течение нескольких лет. Главное при их выполнении не наделать ошибок, которые сведут все старания на нет в лучшем случае, в в худшем — ещё и навредят.

Современный рынок строительных материалов просто завален всевозможными утеплителями. К сожалению, производители, или точнее будет сказать, продавцы делают всё, чтобы мы, рядовые застройщики, выбрали именно их материал и отдали свои деньги именно им. А приводит это к тому, что в различных источниках информации (особенно в интернете) появляется много ошибочных и вводящих в заблуждение рекомендаций и советов. Запутаться в них простому человеку довольно легко.

Справедливости ради нужно сказать, что современные утеплители действительно довольно эффективны. Но чтобы использовать их свойства на все сто процентов, во-первых, должен производиться правильный, соответствующий инструкции производителя, монтаж и, во-вторых, применение утеплителя должно всегда быть уместным и целесообразным в каждом конкретном случае. Так как же сделать правильное и эффективное утепление дома? Попробуем разобраться с этим вопросом подробнее…

Ошибки при утеплении дома

Можно выделить три основные ошибки, которые наиболее часто допускают застройщики:

• неправильный подбор материалов и их последовательности для «пирога» ограждающей конструкции (стены, пола, крыши…);
• несоответствующая нормам, выбранная «на авось» толщина слоя утеплителя;
• неправильный монтаж с несоблюдением технологии для каждого конкретного вида утеплителя.

Последствия этих ошибок могут быть весьма печальными. Это и ухудшении микроклимата в доме с повышением влажности и постоянным запотеванием окон в холодное время года, и появление конденсата в тех местах, где это не допустимо, и появление неприятно пахнущего грибка с постепенным загниванием внутренней отделки либо ограждающих конструкций.

Выбор способа утепления

Самое главное правило, которому лучше следовать всегда, гласит — утепляйте дом снаружи, а не изнутри! Значение этой важной рекомендации наглядно продемонстрировано на следующем рисунке:

Сине-красная линия на рисунке отображает изменение температуры в толще «пирога» стены. По ней прекрасно видно, что если утепление производить изнутри, в холодное время года стена будет промерзать.

Вот к примеру такой случай, кстати основанный на вполне реальных событиях. Живёт хороший человек в угловой квартире многоэтажного панельного дома и зимой, особенно в ветреную погоду, мёрзнет. Тогда он решает утеплить холодную стену. А так как квартира его на пятом этаже, то ничего лучше, чем утеплить изнутри, придумать не получается. При этом в один субботний полдень он по телевизору смотрит передачу о ремонте и видит, как там в похожей квартире утепляют стены тоже изнутри при помощи матов из минеральной ваты.

И всё там показали вроде бы правильно и красиво: выставили каркас, заложили утеплитель, закрыли его пароизоляционной плёнкой и обшили гипсокартоном. Но только не объяснили, что использовали минеральную вату не потому, что это самый подходящий материал для утепления стен изнутри, а потому, что спонсором их сегодняшнего выпуска является крупный производитель минераловатных утеплителей.

И вот наш хороший человек решает это повторить. Делает всё также, как по телевизору, и в квартире сразу становится ощутимо теплее. Только радость его от этого длится не долго. Через некоторое время он начинает ощущать, что в комнате появился какой-то посторонний запах и воздух стал как-будто тяжелее. А ещё через несколько дней внизу стены на гипсокартоне стали проявляться тёмные сырые пятна. Хорошо ещё, что обои не успел поклеить. Так что же случилось?

А случилось то, что панельная стена, закрытая от внутреннего тепла слоем утеплителя, быстро промёрзла. Водяные пары, которые содержатся в воздухе и из-за разницы парциальных давлений всегда стремятся изнутри тёплого помещения наружу, стали попадать в утеплитель, несмотря на сделанную пароизоляцию, через плохо проклеенные или вообще не проклеенные стыки, через дырки от скобок степлера и саморезов крепления гипсокартона. При контакте паров с промёрзшей стеной, на ней начал выпадать конденсат. Утеплитель стал сыреть и накапливать всё больше влаги, что и привело к неприятному затхлому запаху и появлению грибка. Кроме того намокшая минеральная вата быстро теряет свои теплосберегающие свойства.

Встаёт вопрос — что же тогда человеку делать в данной ситуации? Ну для начала нужно всё таки постараться найти возможность сделать утепление снаружи. Благо сейчас всё больше появляется организаций, занимающихся такими работами вне зависимости от высоты. Конечно, их расценки многим покажутся очень высокими — 1000÷1500 руб.за 1м² под ключ. Но это только на первый взгляд. Если в полном объёме посчитать все затраты при внутреннем утеплении (утеплитель, его обшивка, шпаклёвки, грунтовки, новая покраска или новые обои плюс зарплата работникам), то в итоге разница с наружным утеплением становится не принципиальной и конечно лучше предпочесть именно его.

Другое дело, если нет возможности получить разрешение на наружное утепление (напр., дом имеет какие-то архитектурные особенности). В этом крайнем случае, если уж Вы решились утеплить стены изнутри, используйте утеплители с минимальной (почти нулевой) паропроницаемостью, такие как пеностекло, экструдированный пенополистирол.

Пеностекло является более экологичным материалом, но к сожалению и более дорогим. Так если 1 м³ экструдированнного пенополистирола стоит около 5000 рублей, то 1 м³ пеностекла — около 25000 рублей, т.е. в пять раз дороже.

Подробно о технологии внутреннего утепления стен будет говорится в отдельной статье. Сейчас отметим лишь тот момент, что при монтаже утеплителя необходимо по максимуму исключать нарушение его целостности. Так, например, ЭППС лучше к стене приклеивать и от дюбелей отказаться совсем (как на рисунке), либо свести их число к минимуму. В качестве отделки утеплитель покрывают гипсовыми штукатурными смесями, либо также обклеивают листами гипсокартона без всяких каркасов и без всяких саморезов.

Как определить нужную толщину утеплителя?

С тем, что утепление дома лучше производить снаружи, чем изнутри, мы более или менее разобрались. Теперь следующий вопрос — а сколько нужно заложить утеплителя в каждом конкретном случае? Зависеть это будет от следующих параметров:

• какие климатические условия в данном регионе;
• какой требуемый микроклимат в помещении;
• какие материалы составляют «пирог» ограждающей конструкции.

Толщина слоя утеплителя определяется при проведении теплотехнического расчёта. Воспользуемся для этого одним из наиболее простых и наглядных онлайн-сервисов, находящимся здесь — http://rascheta.net/index.php

Немного о том, как им пользоваться:

Расчёт утепления стен дома

Допустим «пирог» нашей стены состоит из слоя гипсокартона — 10 мм (внутренняя отделка), газосиликатного блока D-600 — 300 мм, минераловатного утеплителя — ? мм и сайдинга.

Вносим в программу исходные данные в соответствии со следующим скриншотом:

Итак по пунктам:

1) Расчет выполнить согласно: — оставляем точку напротив «СП 50.13330.2012 и СП 131.13330.2012», как мы видим эти нормы более свежие.

2) Населенный пункт: — выбираем «Москва» либо любой другой, который есть в списке и к Вам ближе.

3) Тип зданий и помещений — устанавливаем «Жилые.»

4) Вид ограждающей конструкции — выбираем «Наружные стены с вентилируемым фасадом.» , так как наши стены обшиты снаружи сайдингом.

5) Расчетная средняя температура и относительная влажность внутреннего воздуха определяются автоматически, мы их не трогаем.

6) Коэффициент теплотехнической однородности «r» — его значение выбираем нажав на знак вопроса. Ищем, что нам подходит в появившихся таблицах. Если ничего не подходит — принимаем значение «r» из указаний Мосгосэкспертизы (указаны вверху страницы над таблицами). Для нашего примера мы взяли значение r=0,85 для стен с оконными проёмами.

Данный коэффициент в большинстве подобных онлайн-программ для теплотехнического расчёта отсутствует. Его введение делает расчёт более точным, так как он характеризует неоднородность материалов стены. К примеру, при расчёте кирпичной кладки этот коэффициент учитывает наличие растворных швов, теплопроводность которых значительно больше, чем у самого кирпича.

7) Опции расчёта: — ставим галочки напротив пунктов «Расчёт сопротивления паропроницанию» и «Расчёт точки росы».

8) Вносим в таблицу материалы, составляющие наш «пирог» стены. Обратите внимание — принципиально важно вносить их в очерёдности от наружного слоя к внутреннему.

Примечание: Если стена имеет наружный слой материала отделённый прослойкой вентилируемого воздуха (в нашем примере это сайдинг), этот слой в расчёт не включают. Он уже учтён при выборе вида ограждающей конструкции.

Итак, мы внесли в таблицу следующие материалы — минераловатный утеплитель KNAUF, газосиликат плотностью 600 кг/м³ и известково-песчаную штукатурку. При этом автоматически появляются значения коэффициентов теплопроводности (λ) и паропроницаемости (μ).

Толщины слоёв газосиликата и штукатурки нам известны изначально, вносим их в таблицу в миллиметрах. А искомую толщину утеплителя подбираем до тех пор, пока под таблицей не появится надпись «R пр >R норм (… > …) конструкция соответствует требованиям по теплопередаче.«

В нашем примере условие начинает выполняться при толщине минеральной ваты равной 88 мм. Округляем это значение в большую сторону до 100 мм, так как именно такая толщина имеется в продаже.

Также под таблицей мы видим надписи, говорящие о том, что влагонакопление в утеплителе невозможно и выпадение конденсата невозможно. Это свидетельствует о правильно выбранной схеме утепления и толщине слоя утеплителя.

Кстати данный расчёт позволяет нам увидеть то, о чём говорилось в первой части этой статьи, а именно, почему утепление стен изнутри лучше не делать. Поменяем слои местами, т.е. поставим утеплитель внутрь помещения. Что при этом получается смотрите на следующем скриншоте:

Видно, что хотя конструкция по прежнему соответствует требованиям по теплопередаче, но условия паропроницаемости уже не выполняются и возможно выпадение конденсата, о чём сказано под табличкой материалов. О последствиях этого говорилось выше.

Ещё одним достоинством данной онлайн-программы является то, что нажав на кнопку «Отчёт» внизу страницы, можно получить весь проведённый теплотехнический расчёт в виде формул и уравнений с подстановкой всех значений. Кому то это возможно будет интересно.

Расчёт утепления чердачного перекрытия

Пример теплотехнического расчёта чердачного перекрытия показан на следующем скриншоте:

Отсюда видно, что в данном примере необходимая толщина минеральной ваты для утепления чердака составляет не менее 160 мм. Перекрытие — по деревянным балкам, «пирог» составляют — утеплитель, сосновые доски толщиной 25 мм, ДВП — 5 мм, воздушный зазор — 50 мм и подшивка гипсокартоном — 10 мм. Воздушный зазор присутствует в расчёте из-за наличия каркаса под гипсокартон.

Расчёт утепления цокольного перекрытия

Пример теплотехнического расчёта для цокольного перекрытия показан на следующем скриншоте:

В данном примере, когда цокольное перекрытие является монолитным железобетонным толщиной 200 мм и в доме есть неотапливаемое подполье, минимально необходимая толщина утепления экструдированным пенополистиролом составляет около 120 мм.

Таким образом выполнение теплотехнического расчёта позволяет правильно скомпоновать «пирог» ограждающей конструкции, выбрать необходимую толщину каждого слоя и в конце концов выполнить эффективное утепление дома. После этого главное произвести качественный и правильный монтаж утеплителя. Выбор их сейчас очень большой и в работе с каждым есть свои особенности. Об этом обязательно будет говориться в других статьях нашего сайта, посвящённых теме утепления жилища.

Будем рады видеть Ваши комментарии по данной теме!

Популярные способы утепления дома

Выполнить теплоизоляцию здания можно на этапе возведения или после его окончания. Среди популярных методов:

• Монолитная стена существенной толщины (не менее 40 см) из керамического кирпича или дерева.
• Возведение ограждающих конструкций путем колодезной кладки — создание полости для утеплителя между двумя частями стены.
• Монтаж наружной теплоизоляции в виде многослойной конструкции из утеплителя, обрешетки, влагозащитной пленки и декоративной отделки.

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.

От чего зависит толщина?

Итак, перед тем, как рассчитать толщину утеплителя для стен, необходимо определить ряд параметров, от которых она зависит. Очевидно, что на толщину в первую очередь будут влиять климатические условия. Кроме того, важно также, из каких материалов построен дом, какой толщины стены и проч.

Вот параметры, значения которых потребуются для предстоящих расчетов:

1. Коэффициент минимально допустимого сопротивления теплоотдаче в регионе.
2. Теплопроводность всех материалов, используемых при строительстве и отделке стен, а также толщина каждого из слоев.
3. Теплопроводность самого утеплителя.

Параметр под первым номером определяется строительными нормативами. Значения по регионам приведены в соответствующем СНиП. Мы приведем ряд значений для крупных городов в таблице ниже.

Что касается теплопроводности стройматериалов и выбранного утеплителя, то данные значения можно получить из технической документации, прилагаемой к изделиям.

От чего зависит толщина

Материал

Пенопласт — один из самых распространенных видов утеплителей.

Расчет толщины утеплителя для стен невозможен без учета многих сопутствующих факторов и условий. Говорить о параметрах какого-то сферического утеплителя в вакууме — некорректно. Существует множество различных материалов, каждый из которых имеет свои характеристики.

Вот список коэффициентов теплопроводности различных теплоизоляционных материалов:

• Стекловата URSA — 0.044 Вт/м×К;
• Каменная (базальтовая) вата Rockwool — 0.039 Вт/м×К;
• Утеплитель пенополистирол (пенопласт) — 0.037 Вт/м×К;
• Эковата — 0.036 Вт/м×К;
• Пенополиуретан (утеплитель ППУ) — 0.03 Вт/м×К;
• Керамзит — 0.17 Вт/м×К;
• Кирпичная кладка — 0.520 Вт/м×К.

Далее следует рассмотреть минимально допустимые параметры толщины для этих утеплителей:

• Стекловата URSA — 189 мм;
• Каменная (базальтовая) вата Rockwool — 167 мм;
• Пенополистирол (пенопласт) — 159 мм;
• Эковата — 150 мм;
• Пеноплиуретан — 120 мм;
• Керамзит — 869 мм;
• Кирпичная кладка — 1460 мм.

Далее при выборе следует учесть такие параметры:

1. Эксплуатационную плотность;
2. Нагрузку на конструкцию стен;
3. Экологическую безопасность и состав;
4. Биологическую стойкость;
5. Химические свойства и взаимодействия;
6. Стойкость к коррозии;
7. Пожарную безопасность;
8. Проницаемость для воздуха и пара;
9. Образование конденсата;
10. Наличие «мостиков холода» и теплопотери, связанные с ними;
11. Гигроскопичность;
12. Влагостойкость.

На фото минеральная вата, она имеет стандартную минимальную толщину, которая удовлетворяет требованиям климата средней полосы

Далее на основе этих данных следует определить еще одну важную величину — сопротивление передаче тепла или просто теплосопротивление. Эта величина равна отношению разности температур по краям материала к величине теплового потока, проходящего через его толщу.

Для расчета сопротивления (R) принята формула:

R = толщина стены/коэффициент теплопроводности стены.

Становится очевидным, что толщина утеплителя зависит не только от свойств материала теплоизолятора, но и от свойств материала, из которого изготовлена стена, ее толщины и отделки.

Уже на этом этапе понятно, что расчет можно вести только для конкретного утеплителя, причем с учетом целой кучи сопутствующих условий и факторов. Например, толщина пенопласта для утепления стен может сильно зависеть от типа монтажа и марки материала, производителя, качества сырья и многих других параметров.

Как правило, утеплители имеют некую стандартную толщину, рекомендованную для основной территории. Для участков с особыми требованиями можно укладывать дополнительные слои.

Совет! Когда речь идет об индивидуальном строительстве, не стоит вдаваться в дебри материаловедения и теплотехники. Достаточно рассмотреть допустимые нормы для вашего региона с запасом, максимальный перерасход будет несущественным, вы ведь не город застраиваете.

Толщина утеплителя для наружных стен должна быть не меньше определенного значения, вычислять ее точно нет смысла по многим причинам:

• Во-первых, вы все равно будете вынуждены делать некоторые предположения, допущения и усреднения, ведь предсказать погоду и точно обозначить движение нагретых масс воздуха вы все равно не в силах;
• Во-вторых, даже получив значение толщины с точностью до микрон, вы все равно не сможете найти в продаже подходящий размер, так как они стандартны и достаточно грубо дискретны, с шагом в несколько десятков миллиметров;
• В-третьих, как говорится, жар костей не ломит, слишком тепло — это не проблема, достаточно открыть форточку, а вот когда холодно приходится тратиться на отопление или терпеть дискомфорт;
• В-четвертых, небольшой запас толщины увеличит общий объем материала не настолько значительно, чтобы об этом серьезно переживать.

Совет! Толщина утеплителя для наружных стен должна быть больше некого минимально допустимого значения. При этом вы можете перестраховаться и сделать больший запас, можете сэкономить и установить максимально приближенную к допустимому минимуму толщину, решать вам.

Климатические условия

Наиболее эффективный и приемлемый способ нанесения эковаты — это напыление.

Следующее важное условие, которое следует принимать во внимание, производя расчет толщины пенопласта для утепления стен, это климатические условия местности, где предполагается его эксплуатация. Это очевидный факт, но о нем все-таки стоит сказать отдельно.

После того, как вы определились с материалом, вам следует выяснить, в каком климатическом поясе он будет использоваться. Производители, как правило, предоставляют информацию о рекомендованных параметрах утеплителя для разных температурных режимов и зон.

Схема расположения климатических поясов России.

Кроме того, эти рекомендации обязательно даются с привязкой к назначению утепления: стена, кровля, перекрытие, фундамент и т.д. Без такой привязки говорить о толщине нет никакого смысла.

Конструкция стены

Утеплитель может располагаться не только с улицы или помещения, но и внутри конструкции стены.

Чтобы понять, насколько бессмысленна универсальная инструкция по расчету толщины того или иного материала, следует напомнить еще об одной важной детали: конструкции стены. Здесь играет роль количество слоев, их состав, очередность, толщины. Как видите, вариантов может быть масса.

Конструкции стен бывают самые разные.

Также важно, где расположен теплоизолятор — снаружи, со стороны помещения или внутри конструкции. Не менее важна гидроизоляция, пароизоляция, наличие сквозняков и движения нагретых масс воздуха, конвекции, излучения в инфракрасном диапазоне и интенсивности ветра в регионе.

Не забываем об отделке, толщине штукатурки, фасадном покрытии и наличии дополнительных изоляторов. Часто используют комбинации теплоизоляционных материалов, такие как пенопласт-пенофол, минеральная вата-пенофол, пенопласт-керамзит, пенобетон-пенопласт и другие. Это все также следует учитывать.

Другие факторы

Дополнительное утепление предъявляет иные требования, чем основное.

При расчете параметров утеплителя учитывают также такие факторы, как назначение и функции утепления.

Например, одно дело, когда вы строите каркасное здание, где пенопласт будет основным барьером для тепла. Здесь следует перестраховаться и подобрать максимальную толщину утепления, ведь от нее будет зависеть сама возможность проживания в доме.

Совсем другое дело, когда вас не устраивает степень комфорта в доме из кирпича или вы хотите сократить расходы на отопление. В этом случае вам целесообразно будет подобрать минимально оправданную толщину материала, ведь цена такого ремонта тоже важна, раз речь об экономии.

Также важную роль играет способ строительства: если вы работаете своими руками, вам важно все контролировать и просчитывать. Если вы нанимаете профессионального исполнителя, ваша задача — грамотно подобрать компанию, ведь ее специалисты в любом случае будут заниматься расчетом всех параметров.

Опять-таки, совсем другие требования предъявляет утепление лоджии или балкона. Эти объекты имеют тонкие стены, с трех сторон обдуваются холодным воздухом, не имеют батарей отопления. Как видите, дьявол кроется в деталях, универсальные правила, чаще всего, не более чем миф.

Для правильного расчета необходимо обладать некоторыми знаниями, к которым относятся:

• расположение пола по отношению к уровню земли;
• температура грунта на глубине.

В этом поможет следующая таблица.

Расчет происходит по следующему сценарию:

• определяется ГОСП;
• вычисляется теплосопротивление;
• определяется толщина всех слоев и сопротивление каждого из них;
• данные суммируются.

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:

Популярные способы утепления стен

Утеплить поверхности сегодня можно самыми различными способами. Все они могут делиться на подтипы по двум критериям:

• Выбранному утеплителю
• Способу проведения монтажных работ

Набирает большую популярность метод под названием моностена. Она представляет собой перегородку исключительно из одного материала – древесины или кирпича. Толщина свыше 40 см позволяет забыть о дополнительном утеплении.

Второй тип – многослойный пирог. В этом случае утеплитель располагают внутри стены между наружной и внутренней панелью. Если теплоизоляция предусматривается на этапе возведения перегородок – проблем не возникнет.

Когда утеплитель нужно поместить в уже выстроенные стены, содержащие полости – работу доверяют исключительно специалистам. Так как операция проводится «в слепую», у них должно быть в распоряжении специальное оборудование (эндоскопическая камера или телевизор), позволяющее наблюдать за всем происходящим.

Третий вариант – нанесение утеплителя снаружи на поверхность стен с последующим его сокрытием. Декорирование может быть любым: оштукатуривание, плитка, сайдинг и т. п. В этом случае особое внимание уделяется парорегуляции, гидроизоляции и ветровой защите.

Пример расчета

Рассчитать количество утеплителя попробуем на основе таких данных:

• периметр дома составляет 8+7+8+7=30 м (здесь 8 – размер длинной стены, 7 – короткой);
• высота стены 3 м;
• фронтон (треугольная верхняя часть меньшего фасада, образующаяся при монтаже двускатной крыши) имеет ширину 7 м и высоту 2 м;
• количество окон 10, из них 6 имеют размеры 1500х1500 мм, 4 – 1000х1500 мм;
• дверь одна, размерами 1200х2100 мм.

Соответственно площадь облицовки с учетом фронтона и проемов составит:

Примем в качестве теплоизолятора экструдированный пенополистирол Ursa XPS N-III-G4, который отпускается в размере 1180х600х50 мм (7 плит/4,956 м2). Для вычисленной площади облицовки потребуется (при учете, сколько квадратов в утеплителе, одна плита имеет площадь 1,08 м.кв.) 89 плит или 13 упаковок. При стоимости упаковки 1000…1100 руб. (данные для Москвы, на 13.08.2018) утепление дома обойдется в 14 тыс. рублей. Аналогично выполняются расчеты для других утеплителей (сколько квадратов минвата в виде рулона или плиты занимает или сколько утеплителя в кубе, рассчитывается в зависимости от данных производителя).