Как рассчитать толщину утеплителя – методики и способы

Расчет утеплителя – один из главных вопросов строительства в средней полосе и северных регионах России. Он не менее важен, чем выбор теплоизоляционного материала, ведь даже самое современное и качественное решение не будет в полной мере справляться с поставленными задачами, если использовать недостаточный объем. Какими способами можно выполнить расчет толщины утеплителя и какие данные для этого необходимо учитывать?

e371736a71a8c8a33d166f3e5fa6147d.jpg

Почему важен правильный расчет утеплителя

Теплоизолирующий слой на строительных конструкциях должен препятствовать потерям тепла через крышу, пол, стены. Если толщина утеплителя будет слишком большой, это приведет к значительному увеличению сметной стоимости строительства, создаст дополнительную нагрузку на несущие элементы, нарушит естественную вентиляцию в здании. При недостаточности теплоизоляции стена или потолок могут промерзать насквозь. Точка росы переместится на внутреннюю поверхность конструкции, то есть в помещение. На стенах появится конденсат, начнут активно размножаться грибки. Избыточная влага также может привести к ускоренной коррозии металлических элементов и гниению древесины. Чтобы исправить дефект, придется полностью демонтировать систему и заново выполнять отделку стен.

Таким образом, правильный расчет толщины утеплителя – это основа для создания комфортного микроклимата в жилых помещениях и долгосрочной эксплуатации строительных конструкций.

Какие варианты утепления существуют

Теплоизоляцию строительных конструкций выполняют на этапе возведения или уже в процессе эксплуатации. Существует несколько технологий:

  • строительство монолитной стены большой толщины без дополнительного утепления;
  • выполнение колодезной кладки с закладкой теплоизоляционной прослойки между двумя стенами;
  • монтаж наружного теплоизоляционного слоя с устройством пароизоляции и декоративной отделкой.

Разберемся с терминами

Основными характеристиками, необходимыми для расчета толщины утеплителя, являются термическое (тепловое) сопротивление и теплопроводность материалов.

Теплопроводность – это способность передавать тепло. Она зависит от молекулярного строения материала, его плотности и является справочной, постоянной величиной.

Сопротивление теплопередаче, или теплосопротивление, обратно пропорционально теплопроводности. Это понятие обычно применяют для характеристики строительной конструкции в целом: окна, стены, двери, крыша и т. д.

79d5dbed76afe9c0fd4b7806027b1a27.jpg

Определяем справочные величины

Перед началом расчетов потребуются значения коэффициента теплопроводности стеновых материалов и утеплителей. Эта величина определяется в лабораторных условиях и показывает, как долго материал может удерживать тепло. Значение коэффициента обычно указывают на упаковке с утеплителем. Если отметки нет, можно найти величину в Интернете. Теоретически коэффициент теплопроводности или теплосопротивление материала определяют по разности температур поверхности на сторонах утеплителя к силе теплового потока, который зависит от теплопроводности.

Для сравнения приведем характеристики некоторых стеновых конструкций:

Материал Бетон Кирпич силикатный Пенобетон Керамзитобетон Дерево
Коэффициент теплопроводности, Вт/м*К 1,51 0,7 0,29 0,56–0,65 0,18

Из таблицы видно, что материалы с разной степенью эффективности удерживают тепло. Например, равные теплопотери будут в следующих случаях: дерево толщиной 53 см = керамзитобетон 90 см = кирпич 210 см.

Теперь рассмотрим коэффициенты теплопроводности популярных утеплителей.

Материал ДСП Минеральная вата Экструдированный пенополистирол Пенополиуретан Пеностекло
Коэффициент теплопроводности, Вт/м*К 0,15 0,07–0,048 0,036 0,041–0,02 0,11

Порядок расчета толщины утеплителя

Когда будут найдены все справочные величины, можно приступать к математическим расчетам. Для вычислений используют рекомендованные значения коэффициентов теплосопротивления строительных конструкций, определенные по градусо-суткам отопительного периода (ГСОП). Величина ГСОП зависит от региона строительства и вычисляется по формуле:

ГСОП = (tв - tот) * zот.

Здесь tв – показатель температуры внутри помещения, tот – средняя суточная температура на протяжении отопительного периода, zот – продолжительность отопительного сезона в сутках. Можно не выполнять сложные подсчеты и воспользоваться готовыми значениями ГСОП, указанными в СНиП 23-01-99.

Градусо-сутки Теплосопротивление стены Теплосопротивление окна Теплосопротивление холодного подвала или чердака
2 000 2,1 0,3 2,8
4 000 2,8 0,45 3,7
6 000 3,5 0,6 4,6
8 000 4,2 0,7 5,5
10 000 4,9 0,75 6,4
12 000 5,6 0,8 7,3

Например, в средней полосе (Москва) для стены показатель теплового сопротивления должен быть около 3,5, для потолка – 6. Это оптимальные значения для поддержания комфортного микроклимата внутри здания. То есть суммарное теплосопротивление всех слоев конструкции должно быть не ниже указанных величин.

f043a5939157cd979a44b11a461bab0b.jpg

Пример 1

Для примера расчета рассмотрим стену из силикатного кирпича толщиной 0,5 м, утепленную пенопластом. Коэффициенты теплопроводности указаны выше в таблицах. Получаем теплосопротивление стены:

Rст = 0,5/0,7 = 0,71.

Теперь определяем необходимое теплосопротивление слоя пенопласта:

Rп = R– Rст = 3,5 – 0,71 = 2,79.

Для нормальной теплоизоляции потребуется слой пенопласта с тепловым сопротивлением 2,79.

Толщину утеплителя рассчитаем по формуле:

d= Rп * k.

Здесь k – это коэффициент теплопроводности пенопласта, взятый из таблицы выше.

d= 2,79 х 0,038 = 0,10 м.

Для теплоизоляции стены с указанными характеристиками понадобится слой пенопласта толщиной 10 см. Если число получается нецелым, его всегда округляют в большую сторону.

Пример 2

Допустим, планируется строительство жилого дома в Вологде с использованием пенобетонных блоков толщиной 200 мм. Рассчитаем утепление для жилой мансарды:

  • градусо-сутки отопительного периода – 6 000;
  • термическое сопротивление – 3,5 (м2 * К)/Вт.

Теплосопротивление пеноблока толщиной 0,2 м при теплопроводности 0,4 Вт/(м * К) будет равным 0,5. Для утепления необходимо смонтировать теплоизоляционный слой с термическим сопротивлением около 3,0. В данном случае рационально использовать минеральную вату с теплопроводностью 0,035.

Рекомендованная толщина утеплителя:

d= 3 х 0,035 = 0,105 м.

Для утепления стен дома в рассмотренном примере подойдут рулоны или плиты минеральной ваты толщиной 10 см.

По данному алгоритму можно рассчитать любой утеплитель для стен и потолка. Чтобы определить оптимальный слой теплоизоляции для пола, необходимо знать температуру грунта в регионе строительства. По ней вычисляют градусо-сутки отопительного периода (ГСОП), а затем тепловое сопротивление конструкции.

Полезные рекомендации

  • При расчетах все параметры должны находиться в одной величине измерения. Например, толщину утеплителя можно вычислять в метрах, сантиметрах или миллиметрах, но при этом следить за выражением коэффициента теплопроводности.
  • Технические характеристики утеплителя лучше всего смотреть в документах производителя. Там приведена наиболее достоверная информация.
  • Самостоятельный расчет всегда будет ориентировочным. Лучше всего прибавлять к полученным значениям еще 10 %, а в идеале – обратиться к профессиональным проектировщикам. Они выполнят теплотехнический расчет в соответствии с требованиями СНиП.

И главное, не забывайте, что к вопросу утепления надо подходить комплексно. Теплоизоляция необходима для всех ограждающих конструкций. 

Комментарии