Как рассчитать толщину утеплителя — методики и способы

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.

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.

Способ теплоизоляции

Эффективность утепления зависит от характеристик утеплителя и способа утепления. Существует несколько различных способов, имеющих свои достоинства:

  • Монолитная конструкция, может быть выполнена из древесины или газобетона.
  • Многослойная конструкция, в которой утеплитель занимает промежуточное положение между наружной и внутренней частью стены, в этом случае на этапе строительства выполняется кольцевая кладка с одновременным утеплением.
  • Наружное утепление мокрым (штукатурная система) или сухим (вентилируемый фасад) способом.
  • Внутреннее утепление, которое выполняют, когда снаружи по каким-либо причинам утеплить стену невозможно.

Для утепления уже построенных и эксплуатируемых зданий применяют наружное утепление, как наиболее эффективный способ снижения потерь тепла.

Расчета толщины утеплителя

Надеемся вам хватило желания дочитать предыдущий раздел нашей статьи. Теперь попробуем рассчитать толщину утеплителя в зависимости от материала и толщины стен.

Каждый материал, входящий в многослойный пирог стены, обладает собственным тепловым сопротивлением R. Так вот, наша задача, состоит в том, чтобы сумма всех сопротивлений материалов, входящих в конструкцию стены, равнялась тепловому сопротивлению R ТР ,которое мы рассчитывали в предыдущейглаве, т.е.:

R ТР = R1 + R2 + R3 Rn, где n количество слоев.

Тепловое сопротивление отдельного материала R равняется отношению толщины слоя (δs) к теплопроводности (λS).

R = δSS

Что бы дальше не путать вас формулами, рассмотрим три примера.

Примеры расчета толщины утеплителя для стен из кирпича и газобетона

Для дальнейшего нахождения толщины утеплителя, нам понадобятся значения теплопроводности материалов λS. Эти данные должны присутствовать в сертификате к материалам.

Если по каким-либо причинам их нет, то посмотреть их можно в Приложение С к СП 50.13330.2012, который мы использовали ранее.

λ = 0,14 Вт/м* 0 С — теплопроводность газобетона;

λ = 0,045 Вт/м* 0 С – теплопроводность утеплителя;

λ = 0,52 Вт/м* 0 С – теплопроводность кирпича.

Далее вычисляем значение R для каждого материала, зная, что толщина слоя газобетона δ = 30 см, а наружная кладка в полкирпича равняется δ = 12 см.

RГ = δ = 0,3/0,14 = 2,14 м 2 * 0 С/Вт — тепловое сопротивление газобетона;

RК = δ = 0,12/0,52 = 0,23 м 2 * 0 С/В — тепловое сопротивление кирпича.

Т.к. наша стена состоит из трех слоев, то верно будет уравнение:

В предидущей главе мы находили значение R ТР (22 0 С) для г. Казань. Используем его для наших вычислений.

RУ = 3,45 — 2,14 – 0,23 = 1,08 м 2 * 0 С/Вт.

Таким образом мы нашли, каким тепловым сопротивлением должен обладать утеплитель. Для нахождения толщины утеплителя воспользуемся формулой:

Мы получили, что для заданных условий достаточно утеплителя толщиной 5 см.

Если мы возьмём значение R ТР (18 0 С) = 3,15 м 2 * 0 С/Вт, то получим:

RУ = 3,15 — 2,14 – 0,23 = 0,78 м 2 * 0 С/Вт.

Как видите, толщина утеплителя изменилась всего на полтора сантиметра.

По аналогии с предыдущими вычислениями находим значения теплопроводности по таблице:

λSК1 = 0,87 Вт/м* 0 С — теплопроводность силикатного кирпича плотностью 1800 кг/м 3 ;

λ = 0,045 Вт/м* 0 С – теплопроводность утеплителя;

λSК2 = 0,52 Вт/м* 0 С – теплопроводность кирпича плотностью 1000 кг/м 3 .

Далее находим значения R:

RК1 = δSК1SК1 = 0,38/0,87 = 0,44 м 2 * 0 С/Вт — тепловое сопротивление кирпича 1800 кг/м 3 ;

RК2 = δSК2SК2 = 0,12/0,52 = 0,23 м 2 * 0 С/В — тепловое сопротивление кирпича 1000 кг/м 3 .

Находим тепловое сопротивление утеплителя:

RУ = 3,45 – 0,44 – 0,23 = 2,78 м 2 * 0 С/Вт.

Теперь вычисляем толщину утеплителя:

Т.е. для данных условий достаточно толщины утеплителя 12 см.

Пример 3. В качестве наглядного примера, говорящем о важности утепления, рассмотрим стену состоящую только газобетона D600.

Зная теплопроводность газобетонных блоков, λ = 0,14 Вт/м* 0 С, можем сразу вычислить необходимую толщину стен т.к. стена однородна.

δS = R ТР х λ = 3,45 х 0,14 = 0,5 м

Мы получаем, чтобы соблюдать все нормы СНиП, мы должны выложить стену толщиной 0,5 м.

В таком случае можно пойти двумя путями, сделать стену сразу необходимой толщины или построить стену потоньше и дополнительно утеплить.

Первый вариант нам кажется более надежным и менее затратным, потому что работ по монтажу утеплителя нет. Второй вариант больше подходит для уже построенных домов.

Все эти примеры, показывают, как зависит толщина утепление от материала стен. По аналогии с ними вы можете проделать расчёты для любого типа материала.

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.

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.

Читайте также  Встроенный шкаф в маленькой прихожей

Как проводят расчет термоизоляции чердачного перекрытия?

Главный редактор проекта Stroyday.ru.Инженер.

Открытые лазейки для тёплого воздуха – это совершенно самостоятельная проблема, которая решается установкой клапанов, задвижек и рекуператоров на вентиляционных каналах, тщательной заделкой всех щелей или неплотностей не стыках конструкций, в местах проходки инженерных коммуникаций и т.п.

Через, скажем так, верхнюю часть дома может абсолютно бесполезно утекать наружу до половины всей выработанной тепловой энергии! Что-то надо делать!

А вот утечки тепла через сплошные ограждающие конструкции – совсем иная «песня». Полностью исключить теплообмен, то есть передачу тепла от нагретого воздуха строительным конструкциям – невозможно. Значит, нужно стремиться к тому, чтобы эти ограждения (стены, полы, и, в нашем случае – потолки) «умели сопротивляться» передаче тепла через себя, так, чтобы с минимальными затратами в помещениях можно было поддерживать оптимальную для людей температуру, при любую погоде на улице. То есть так, чтобы система отопления была в состоянии, без работы «на износ», и затрачивая разумное количество энергоносителя, восполнять эти неизбежные теплопотери, сведенные к возможному минимуму.

Словосочетание «умели сопротивляться», использованное несколько выше, можно было бы даже не брать в кавычки. Способность ограждающей конструкции препятствовать теплообмену так и называется – сопротивлением теплопередаче. Это – одна из основных теплотехнических характеристик в строительстве.

Главный редактор проекта Stroyday.ru.Инженер.

Величина эта подчиняется определенным физическим закономерностям, и измеряется в довольно громоздких единицах: м²×℃/Вт. Чем больше эта величина, тем меньше тепла теряется через такую конструкцию, тем эффективнее считается ее термоизоляция.

А как найти такое термическое сопротивление конкретной преграды? Это несложно: надо знать толщину этой преграды (в метрах), а также располагать информацией, из какого материала она изготовлена.

В справочниках без особого труда можно отыскать показатели коэффициента теплопроводности – табличную, величину, рассчитанную для большинства материалов, применяемых в строительстве. Обычно этот коэффициент обозначается в документации буквой λ, а измеряется в Вт/(м×℃). Очень часто значение коэффициента указывается в том числе в паспортах или иных сопроводительных документах стройматериалов.

Итак, если величины известны, можно подставлять их в формулу.

Rt = h / λ

Rt — искомое сопротивление теплопередаче.

h — толщина ограждающей конструкции (в метрах!).

λ — коэффициент теплопроводности материала, из которого эта перегородка изготовлена.

Например, какое термическое сопротивление показывает сплошная деревянная стенка из доски 40 мм? Коэффициент теплопроводности натуральной древесины нормальной влажности равен примерно 0,15 Вт/(м×℃).

Rt = 0,04 / 0,15 ≈ 0,267 м²×℃/ Вт

Скажем честно, не особо большое.

Но, как правило, ограждения делаются не однослойными, а представляющими собой сочетание нескольких материалов. И если эти слои плотно прилегают один к другому, то показатели их сопротивлений суммируются. Одним из таких слоев обычно становится утеплитель, который за счет очень низкого коэффициента теплопроводности может давать немалое термическое сопротивление даже при относительно небольших толщинах.

Ну так а какое сопротивление теплопередаче можно считать достаточным?

Не волнуйтесь – все уже посчитано специалистами за нас. Для различных строительных конструкций (перекрытий, покрытий, стен) и для всех климатических регионов России выведены так называемые нормированные значения. И в соответствии с действующими правилами, дом можно полагать хорошо утеплённым, если достигнут выход на нормированное сопротивление.

Этот параметр наверняка можно уточнить в любой местной проектной или строительной организации. В еще проще — воспользоваться предлагаемой картой-схемой. На ней указаны по три значения для каждого региона.

Карта с указанием значений нормированного сопротивления теплопередаче строительных конструкций.

Не все города, безусловно, поместились на этой карте. Но найти нужное значение с достаточной степенью точности – труда доставить не должно. Можно применить интерполяцию, если ваше место жительства расположено где-то между двумя указанными точками.

Три значения сопротивления специально показаны разными цветами с расшифровкой внизу карты. В контексте данной статьи нас интересует значение «для перекрытия» — голубые цифры.

Если есть ясное представление, каким по конструкции будет перекрытие между жилой комнатой и холодным чердаком, или если утепляется уже имеющееся перекрытие, то вполне возможно и самостоятельно рассчитать, какой слой и какого термоизоляционного материала сделает конструкцию по-настоящему утепленной.

Главный редактор проекта Stroyday.ru.Инженер.

А еще проще – не искать по справочникам значения коэффициентов теплопроводности, и не составлять формулу для совокупности слоев – а просто воспользоваться нашим онлайн-калькулятором. В нем все уже учтено заранее.

Несколько пояснений по работе с программой будут размещены ниже.

Калькулятор расчета толщины утепления чердачного перекрытия

Пояснения по проведению расчетов

Задача пользователя – ввести (указать) запрашиваемую информацию, и после нажатия на клавишу расчета – получить готовый результат.

  • Первым делом пользователю предлагается выбрать оптимальный для него термоизоляционный материал. Именно выбрать — из предложного иллюстрированного списка. Не все утеплители, попавшие в этот перечень, одинаково удобны, эффективны, безопасны. Автор калькулятора просто постарался выбрать те материалы, которые чаще других используют для подобных целей. Перечень довольно широк, так как включает целый ряд сыпучих материалов, а их довольно удобно использовать именно при утеплении полов и перекрытий. Так что выбирайте – от инновационных PIR-плит и до «дедовских» способов с помощью опилочных смесей.
  • Второй пункт – выбор по карте-схеме и указание в калькуляторе нормированного значения сопротивления теплопередаче для своего региона.
  • Дальше – переходим к особенностям конструкции перекрытия. Здесь придется проявить определенную смекалку. А еще лучше – сделать себе какой-то графический набросок будущей конструкции – так проще.

— Запрашивается материал и толщина перекрытия. Если речь идет, скажем о плите, или о сплошном дощатом, по которому затем и будет выполняться утепление – то все очень просто. Из выпадающего списка выбирается материал, указывается толщина.

Проблема в том, что перекрытия, как такового, может и вообще не быть. То есть система балок с уложенным внутри утеплителем, с подшитой снизу отделкой, а сверху – с настеленным чердачным полом, как раз в итоге и создаст это перекрытие. А так как для внутренней отделки и для чердачного пола предусмотрены особые поля ввода данных, получается, что, собственно, перекрытия-то и нет. Значит, независимо от типа материала, указывается толщина, равная нулю. Она, кстати, там так и установлена – по умолчанию.

— Аналогичным образом подходят и к возможным вариантам дополнительной (отделочной) подшивки потолка снизу или (и) настила пола сверху. В обоих случаях таких добавочных слоев может и не быть. То есть и здесь следует правильно оценить конструкцию своего «пирога», и если такой слой отсутствует – опять же оставить толщину, равную нулю.

  • После этого – можно переходить к клавише «РАССЧИТАТЬ…» Ответ будет показан в миллиметрах. Это – минимально необходимая толщина для выбранного утеплителя. От этого значения исходят при планировании приобретение материала, при составлении схемы (чертежа) будущей конструкции утеплённого перекрытия.

Кстати, никто не мешает провести несколько расчетов, меняя термоизоляционные материалы и, возможно, варьируя или оставляя без изменений остальные данные— просто для наглядного сравнения. Это иногда подсказывает оптимальное решение – и по выбору утеплителя, и по особенностям конструкции.

А как утепляют крышу?

Отличное решение – если это возможно, сразу утеплить еще и сам чердак, то есть фронтоны и скаты кровли. Кому помешает еще одно тёплое помещение в доме? Как производится утепление крыши своими руками – читайте в отдельной публикации нашего портала.

Читайте также  Светлые полы в интерьере

Расчет толщины утеплителя для стен

Для расчета искомого показателя потребуется учет термического сопротивления или теплопроводности стен изолируемых зданий в виде суммы соответствующих параметров всех без исключения слоев конструкции, включая несущие. На основании этого толщина теплоизоляции зависит от особенностей материала, из которого изготовлены ее стены. Для кирпичных и бетонных сооружений потребуется больше утеплителя, а для деревянных и пеноблочных построек – несколько меньше.

Рассчитать точное значение этого показателя удается только при условии знания климата в месте строительства, теплопроводности материала и особенностей несущих конструкций. Чем они тоньше, тем больше выбирается толщина утеплителя.

Стены из кирпича

Расчетную процедуру для кирпича и других материалов проще всего реализовать с помощью онлайн калькуляторов, в больших количествах представленных на страничках Интернета. При расчётах, проводимых для кирпичных зданий, в предлагаемую форму подставляется значение теплопроводности материала (0,6-0,95 Ватт/метр К). В соседней графе указывается регион расположения утепляемого здания. Многие расчетные сервисы включают в состав контролируемых параметров плотность, для кирпичных материалов составляющую 1550-1900 кг/метр кубический.

На основе пенных блоков

Аналогичные расчёты проводятся для строений, возводимых на основе облегченных пенных блоков, широко используемых в частном и промышленном строительстве. Для получения нужного показателя берется тот же калькулятор, в графы которого заносятся соответствующие параметры. В этом случае их значения будут представлены следующими цифрами:

  • теплопроводность – 0,14-0,38 Ватт/м К;
  • плотность – 400-1200 кг/метр кубический.

После занесения этих цифр в соответствующие окна и указания района удается получить требуемое значение для утеплителя по пеноблокам.

Каркасный дом

Для каркасного дома идеальным утеплителем считается минеральная (базальтовая) вата. При его использовании расчет толщины защитного слоя сводится к подстановке в графу калькулятора значения теплопроводности распространенных сортов древесины (0,14-0,17 Ватт/м К) и цифры, соответствующей ее плотности. Допустимые значения последней – 450-600 кг/метр кубический. После указания района, где возводится дом, находится требуемый результат.

Параметры для утеплителей

Таблица с техническими характеристиками основных утеплителей.

Выбирают утеплители, исходя не только из толщины, но и из других показателей. Какую толщину взять, зависит от следующего:

  • климатический регион для участка строительства;
  • основной материал стен;
  • назначение помещения, его уровень над грунтом;
  • материал изготовления.

Производители предлагают разнообразные варианты. Многие заявляют, что газобетон или керамзитобетон является отличным вариантом для сооружения теплого дома, здесь можно сэкономить на утеплителе. Но так ли это на самом деле? Необходимо провести сравнение коэффициентов теплопроводности. Чтобы толщина была подобрана правильно, необходимо учесть, что все утеплители отличаются по своим характеристикам, показатели их теплопроводности будут различными.

Таблица расчета утеплителей в зависимости от материала стен.

В качестве сравнительных данных можно взять:

  1. Пенополистирольные теплоизоляторы с коэффициентом теплопроводности 0,039 Вт/м*°С при толщине 0,12 м.
  2. Минеральная вата (базальтовая вата, каменная) с данными в 0,041 Вт/м*°С и 0,13 м.
  3. Железобетонные стены с данными в 1,7 Вт/м*°С и 5,33 м.
  4. Полнотелый силикатный кирпич с данными в 0,76 Вт/м*°С и 2,38 м.
  5. Пустотелый (дырчатый) кирпич с данными в 0,5 Вт/м*°С и 1,57 м.
  6. Деревянный клееный брус со значениями 0,16 Вт/м*°С и 0,5 м.
  7. Керамзитобетон (теплый бетон) со значениями 0,47 Вт/м*°С и 1,48 м.
  8. Газосиликатные блоки с данными в 0,15 Вт/м*°С и 0,47 м.
  9. Пенобетонные блоки, у которых коэффициент теплопроводности составляет 0,3 Вт/м*°С при 0,94 м.
  10. Шлакобетон с данными в 0,6 Вт/м*°С и 1,8 м.

На основе перечисленных данных можно увидеть, что толщина стены для обеспечения нормального и комфортного микроклимата составляет от полутора метров. Но это слишком много. Лучше всего делать стену более тонкой, но при этом использовать слой минеральной ваты или пенополистирола с толщиной всего в 12-13 см. Это будет гораздо экономнее.

Коэффициент теплопроводности, ЭФФЕКТИВНЫЙ срок службы и толщина слоя

Наименование Коэффициент теплопроводности Срок службы Толщина слоя
Пенополиуретан 0,025 50 лет 5 см
Пенополистирол 0,035 15 лет 8 см
Пенопласт 0,04 10 лет 10 см
Минвата, базальтовое волокно 0,045 8 лет 12 см
Стекловата 0,05 5 лет 15 см
Керамзит 0,15 40 лет 35 см

Примеры расчета толщины утеплителей

ДЛЯ ТЕХ КТО СТРОИТ

Для того, чтобы добиться требуемого минимального значения теплосопротивления R=3,0 приведем четыре примера.

Стены дома из силикатного кирпича, толщина стены 0,38 м. R= 0,44.

Требуемое значение R — R_стены = 3,0 — 0,44 = 2,56. Теперь 2,56 умножаем на коэффициент теплопроводности ППУ = 0,025. Получаем:

2,56 х 0,025 = 6 см ППУ.

(пенополистирол — 9 см., пенопласт – 12 см., минвата и т.п. – 15 см., стекловата – 20 см., керамзит – 35-40 см. )

Все материалы кроме ППУ еще нужно крепить к поверхности. Керамзит нужно засыпать. ППУ наносится сразу в готовом виде.

Стены дома из деревянного бруса 150 мм. R=1,07.

1,93 х 0,025 = 5 см ППУ.

Стены дома из пено- газобетонного блока 40 см. R= 1,1

1,9 х 0.025 = 5 см ППУ.

Утепление крыши из листового металла (профнастил, металлочерепица) или ангаров. R=0,1

2,9 х 0,025 = 7 см ППУ.

Таким образом, сооружение из металла, утепленное ППУ слоем 7 см приобретает требуемое значение теплосопротивления R=3,0 и пригодно для круглогодичного проживания.

Теперь сравните это с тем, что мы видим вокруг. Практически нигде нет такого уровня теплоизоляции зданий, а ведь R=3,0 — это необходимый минимум!

Используя пенополиуретан в качестве утеплителя можно значительно снизить затраты на строительство за счет возведения стен меньшей толщины, менее массивного фундамента и т.д.

Легкий каркасный дом на столбчатом фундаменте, обшитый снаружи ЦСП или сайдингом и утепленный ППУ слоем 7 см в ДВА РАЗА ТЕПЛЕЕ коттеджа с толщиной стен в два кирпича. А стоимость этих домов несопоставима. Утепленный ППУ каркасный дом размером 12 х 9 обойдется в 800-900 тыс. руб., а утепленный дом такого же размера из кирпича или блоков будет стоить 2 — 2,5 млн. руб.

Если же такой дом построить своими руками (технология доступна каждому, было бы желание), то его стоимость не превысит 600 тыс. руб. Основной материал — брус 150х50 или 200х50. Вряд ли существует более выгодное предложение: за сравнительно небольшие деньги получить теплый дом для круглогодичного проживания, не опасаясь за качество утеплителя и ежегодно экономить на отоплении круглую сумму.

В таком теплом доме абсолютно не нужны громоздкие и дорогие водные системы отопления в виде электрических или газовых котлов, труб и радиаторов. Для обогрева 80 кв.м. достаточно несколько нагревателей с общей потребляемой мощностью 3 КВт. и бензиновый генератор на 5 КВт для аварийных случаев.

Если же средства позволяют построить кирпичный дом, то ППУ позволить существенно снизить первоначальные затраты на фундамент и кирпич, а затем существенно сократить расходы на отопление.

Для примера. В Самаре есть дом утепленный жестким ППУ слоем 15 см. Материал стен — силикатный кирпич. Общая площадь дома — 365 кв.м., 1-й этаж и мансарда.

Отопление — электрические инфракрасные нагреватели, котла и радиаторов нет.

Общая потребляемая мощность в зимний период, включая отопление и все бытовые приборы — 3 500 КВт/мес. или 4,9 КВт/час.

По ценам на электроэнергию в 2015 году расходы на дом в зимний период составляют не более 5 000 руб/мес.

В доме стабильная температура +23 — +24.