Как рассчитать толщину утеплителя для стен

Толщина утеплителя для стен

Однослойные стены, выполненные только из обычного керамического или силикатного кирпича, не соответствуют современным нормативным параметрам по теплосбережению.

Для обеспечения требуемых теплозащитных характеристик наружных стен необходимо использовать эффективный утеплитель, установленный с наружной стороны или в толще конструкции стен.

Применение утеплителя, в многослойных конструкциях наружных стен, позволяет обеспечить требуемую теплозащиту стен во всех регионах России. За счет применения утеплителя потери тепла снижаются приблизительно в 2 раза, уменьшается расход строительных материалов, снижается масса стеновых конструкций, а в помещении создаются требуемые санитарно-гигиенические условия, благоприятные и комфортные для проживания.

Расчет теплоизоляции стен

Способность ограждений оказывать сопротивление потоку тепла, проходящему из помещения наружу, характеризуется сопротивлением теплопередачи R.

Требуемая толщина утеплителя наружной стены вычисляется по формуле:

• α_ут — толщина утеплителя, м
• R тр — нормируемое сопротивление теплопередаче наружной стены, м 2 · °С/Вт;
  (см. таблица 2)
• δ — толщина несущей части стены, м
• λ — коэффициент теплопроводности материала несущей части стены, Вт/(м · °С) (см. таблица 1)
• λ_ут— коэффициент теплопроводности утеплителя, Вт/(м · °С) (см. таблица 1)
• r — коэффициент теплотехнической однородности
  (для штукатурного фасада r=0,9; для слоистой кладки r=0,8)

Для многослойных конструкций в формуле (1) δ/λ следует заменить на сумму

δ_i — толщина отдельного слоя многослойной стены;

λ_i — коэффициент теплопроводности материала отдельного слоя многослойной стены.

При выполнении теплотехнического расчета системы утепления с воздушным зазором термическое сопротивление наружного облицовочного слоя и воздушного зазора не учитываются.

Таблица 1

Материал	Плотность, кг/м 3	Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии λ, Вт/(м· о С)	Расчетные коэффициенты теплопроводности во влажном состоянии*
			λА, Вт/(м· о С)	λБ, Вт/(м· о С)
Бетоны
Железобетон	2500	1,69	1,92	2,04
Газобетон	300	0,07	0,08	0,09
	400	0,10	0,11	0,12
	500	0,12	0,14	0,15
	600	0,14	0,17	0,18
	700	0,17	0,20	0,21
Кладка из кирпича
Глиняного обыкновенного на цементно-песчаном растворе	1800	0,56	0,70	0,81
Силикатного на цементно-песчаном растворе	1600	0,70	0,76	0,87
Керамического пустотного плотностью 1400 кг/м 3 (брутто) на цементно-песчаном растворе	1600	0,47	0,58	0,64
Керамического пустотного плотностью 1000 кг/м 3 (брутто) на цементно-песчаном растворе	1200	0,35	0,47	0,52
Силикатного одиннадцати-пустотного на цементно-песчаном растворе	1500	0,64	0,70	0,81
Силикатного четырнадцати-пустотного на цементно-песчаном растворе	1400	0,52	0,64	0,76
Дерево
Сосна и ель поперек волокон	500	0,09	0,14	0,18
Сосна и ель вдоль волокон	500	0,18	0,29	0,35
Дуб поперек волокон	700	0,10	0,18	0,23
Дуб вдоль волокон	700	0,23	0,35	0,41
Утеплитель
Каменная вата	130-145	0,038	0,040	0,042
Пенополистирол	15-25	0,039	0,041	0,042
Экструдированный пенополистирол	25-35	0,030	0,031	0,032

*λ_А или λ_Б принимается к расчету в зависимости от города строительства (см. таблица 2).

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

Бетон

Кирпич силикатный

Пенобетон

Дерево

Минеральная вата

0,07-0,048

Экструдированный пенополистирол

Пенополиуретан

0,041-0,02

Пенополистирол

0,05-0,038

Пеностекло

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:

• стены — не менее 3,5;
• потолок — от 6.

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:

• 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.

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.

Как рассчитать утепление самостоятельно

Чтобы рассчитать, какая должна быть у утеплителя толщина, необходимо знать величину минимального термосопротивления. Она зависит от особенностей климата. При ее расчете учитывается продолжительность отопительного периода и разность внутренней и наружной (средней за это же время) температур. Так, для Москвы сопротивление передаче тепла для наружных стен жилого здания должно быть не меньше 3,28, в Сочи достаточно 1,79, а в Якутске требуется 5,28.

Термосопротивление стены определяется как сумма сопротивления всех слоев конструкции, несущих и утепляющих. Поэтому толщина теплоизоляции зависит от материала, из которого выполнена стена. Для кирпичных и бетонных стен требуется больше утеплителя, для деревянных и пеноблочных меньше. Обратите внимание, какой толщины бывает выбранный для несущих конструкций материал, и какая у него теплопроводность. Чем тоньше несущие конструкции, тем больше должна быть толщина утеплителя.

Теплопроводность

Способность материала пропускать тепло определяется его теплопроводностью. Дерево, кирпич, бетон, пеноблоки по-разному проводят тепло. Повышенная влажность воздуха увеличивает теплопроводность. Обратная к теплопроводности величина называется термосопротивлением. Для его расчета используется величина теплопроводности в сухом состоянии, которая указывается в паспорте используемого материала. Можно также найти ее в таблицах.

Приходится, однако, учитывать, что в углах, местах соединения несущих конструкций и других особенных элементах строения теплопроводность выше, чем на ровной поверхности стен. Могут возникнуть “мостики холода”, через которые из дома будет уходить тепло. Стены в этих местах будут потеть. Для предотвращения этого величину термосопротивления в таких местах увеличивают примерно на четверть по сравнению с минимально допустимой.

Пример расчет

Нетрудно произвести с помощью простейшего калькулятора расчет толщины термоизоляции. Для этого вначале рассчитывают сопротивление передаче тепла для несущей конструкции. Толщина конструкции делится на теплопроводность используемого материала. Например, у пенобетона плотностью 300 коэффициент теплопроводности 0,29. При толщине блоков 0,3 метра величина термосопротивления:

Рассчитанное значение вычитается из минимально допустимого. Для условий Москвы утепляющие слои должны иметь сопротивление не меньше чем:

Затем, умножая коэффициент теплопроводности утеплителя на требуемое термосопротивление, получаем необходимую толщину слоя. Например, у минеральной ваты с коэффициентом теплопроводности 0,045 толщина должна быть не меньше чем:

Кроме термосопротивления учитывают расположение точки росы. Точкой росы называется место в стене, в котором температура может понизиться настолько, что выпадет конденсат – роса. Если это место оказывается на внутренней поверхности стены, она запотевает и может начаться гнилостный процесс. Чем холоднее на улице, тем ближе к помещению смещается точка росы. Чем теплее и влажнее помещение, тем выше температура в точке росы.

Толщина утеплителя в каркасном доме

Необходимая толщина определяется по тем же формулам, что и при традиционном строительстве. Дополнительные слои многослойной стены дают примерно 10% от его величины. Толщина стены каркасного дома меньше, чем при традиционной технологии, и точка росы может оказаться ближе к внутренней поверхности. Поэтому излишне экономить на толщине утеплителя не стоит.

Как рассчитать толщину утепления крыши и чердака

Формулы расчета сопротивления для крыш используют те же, но минимальное термосопротивление в этом случае немного выше. Неотапливаемые чердаки укрывают насыпным утеплителем. Ограничений по толщине здесь нет, поэтому рекомендуется увеличивать ее в 1,5 раза относительно расчетной. В мансардных помещениях для утепления крыши используют материалы с низкой теплопроводностью.

Как рассчитать толщину утепления пола

Хотя наибольшие потери тепла происходят через стены и крышу, не менее важно правильно рассчитать утепление пола. Если цоколь и фундамент не утеплены, считается, что температура в подполе равна наружной, и толщина утеплителя рассчитывается также, как для наружных стен. Если же некоторое утепление цоколя сделано, его сопротивление вычитают из величины минимально необходимого термосопротивления для региона строительства.

Расчет толщины пенопласта

Популярность пенопласта определяется дешевизной, низкой теплопроводностью, малым весом и влагостойкостью. Пенопласт почти не пропускает пара, поэтому его нельзя использовать для внутреннего утепления . Он располагается снаружи или в середине стены.

Теплопроводность пенопласта, как и других материалов, зависит от плотности. Например, при плотности 20 кг/м3 коэффициент теплопроводности около 0,035. Поэтому толщина пенопласта 0,05 м обеспечит термосопротивление на уровне 1,5.

Толщина утеплителя для стен

Однослойные стены, выполненные только из обычного керамического или силикатного кирпича, не соответствуют современным нормативным параметрам по теплосбережению.

Для обеспечения требуемых теплозащитных характеристик наружных стен необходимо использовать эффективный утеплитель, установленный с наружной стороны или в толще конструкции стен.

Применение утеплителя, в многослойных конструкциях наружных стен, позволяет обеспечить требуемую теплозащиту стен во всех регионах России. За счет применения утеплителя потери тепла снижаются приблизительно в 2 раза, уменьшается расход строительных материалов, снижается масса стеновых конструкций, а в помещении создаются требуемые санитарно-гигиенические условия, благоприятные и комфортные для проживания.

Расчет теплоизоляции стен

Способность ограждений оказывать сопротивление потоку тепла, проходящему из помещения наружу, характеризуется сопротивлением теплопередачи R.

Требуемая толщина утеплителя наружной стены вычисляется по формуле:

• α_ут — толщина утеплителя, м
• R тр — нормируемое сопротивление теплопередаче наружной стены, м 2 · °С/Вт;
  (см. таблица 2)
• δ — толщина несущей части стены, м
• λ — коэффициент теплопроводности материала несущей части стены, Вт/(м · °С) (см. таблица 1)
• λ_ут— коэффициент теплопроводности утеплителя, Вт/(м · °С) (см. таблица 1)
• r — коэффициент теплотехнической однородности
  (для штукатурного фасада r=0,9; для слоистой кладки r=0,8)

Для многослойных конструкций в формуле (1) δ/λ следует заменить на сумму

δ_i — толщина отдельного слоя многослойной стены;

λ_i — коэффициент теплопроводности материала отдельного слоя многослойной стены.

При выполнении теплотехнического расчета системы утепления с воздушным зазором термическое сопротивление наружного облицовочного слоя и воздушного зазора не учитываются.

Таблица 1

Материал	Плотность, кг/м 3	Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии λ, Вт/(м· о С)	Расчетные коэффициенты теплопроводности во влажном состоянии*
			λА, Вт/(м· о С)	λБ, Вт/(м· о С)
Бетоны
Железобетон	2500	1,69	1,92	2,04
Газобетон	300	0,07	0,08	0,09
	400	0,10	0,11	0,12
	500	0,12	0,14	0,15
	600	0,14	0,17	0,18
	700	0,17	0,20	0,21
Кладка из кирпича
Глиняного обыкновенного на цементно-песчаном растворе	1800	0,56	0,70	0,81
Силикатного на цементно-песчаном растворе	1600	0,70	0,76	0,87
Керамического пустотного плотностью 1400 кг/м 3 (брутто) на цементно-песчаном растворе	1600	0,47	0,58	0,64
Керамического пустотного плотностью 1000 кг/м 3 (брутто) на цементно-песчаном растворе	1200	0,35	0,47	0,52
Силикатного одиннадцати-пустотного на цементно-песчаном растворе	1500	0,64	0,70	0,81
Силикатного четырнадцати-пустотного на цементно-песчаном растворе	1400	0,52	0,64	0,76
Дерево
Сосна и ель поперек волокон	500	0,09	0,14	0,18
Сосна и ель вдоль волокон	500	0,18	0,29	0,35
Дуб поперек волокон	700	0,10	0,18	0,23
Дуб вдоль волокон	700	0,23	0,35	0,41
Утеплитель
Каменная вата	130-145	0,038	0,040	0,042
Пенополистирол	15-25	0,039	0,041	0,042
Экструдированный пенополистирол	25-35	0,030	0,031	0,032

*λ_А или λ_Б принимается к расчету в зависимости от города строительства (см. таблица 2).

Определяем толщину утеплителя для наружной стены

До второй половины XX века проблемы экологии мало кого интересовали, только разразившийся в 70 годах на Западе энергетический кризис остро поставил вопрос: как сберечь тепло в доме, не отапливая улицу и не переплачивая за энергоносители.

Выход есть: утепление стен, но как определить какая должна быть толщина утеплителя для стен, чтобы конструкция соответствовала современным требованиям по сопротивлению теплопередаче?

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.

Рассчитываем толщину утеплителя

Теплоизоляция наружной стены дает снижение потерь тепла в два и более раз. Для страны, большая часть территории которой относится к континентальному и резко континентальному климату с продолжительным периодом низких отрицательных температур, как Россия, теплоизоляция ограждающих конструкций дает огромный экономический эффект.

Оттого, правильно ли рассчитана толщина теплоизолятора для наружных стен, зависит долговечность конструкции и микроклимат в помещении: при недостаточной толщине теплоизолятора точка росы находится внутри материала стены или на его внутренней поверхности, что вызывает образование конденсата, повышенной влажности, а, затем, образованию плесени и поражению грибком.

Методика расчета толщины утеплителя прописана в Своде Правил «СП 50. 13330. 2012 СНиП 23–02–2003. Тепловая защита зданий».

Факторы, влияющие на расчет:

1. Характеристики материала стены – толщина, конструкция, теплопроводность, плотность.
2. Климатические характеристики зоны строения – температура воздуха самой холодной пятидневки.
3. Характеристики материалов дополнительных слоев (облицовка или штукатурка внутренней поверхности стены).

Слой утеплителя, отвечающая нормативным требованиям, высчитывается по формуле:

В системе утепления «вентилируемый фасад» термическое сопротивление материала навесного фасада и вентилируемого зазора при расчете не учитывают.

Характеристики различных материалов

Значение нормируемого сопротивления теплопередаче наружной стены зависит от региона РФ, в котором расположена постройка.

Необходимый слой теплоизоляционного материала, определена исходя из следующих условий:

• наружная ограждающая конструкция здания – полнотелый керамический кирпич пластического прессования толщиной 380 мм;
• внутренняя отделка – штукатурка цементно-известковым составом толщиной 20 мм;
• наружная отделка – слой полимерцементной штукатурки, толщина слоя 0,8 см;
• коэффициент теплотехнической однородности конструкции равен 0,9;
• коэффициент теплопроводности утеплителя — λА=0,040; λБ=0,042.

Калькуляторы расчета толщины утеплителя

Как рассчитать толщину утеплителя, не выполняя сложных вычислений? Подобный расчет можно провести на многих строительных сайтах, достаточно набрать в строке запроса «калькулятор расчета толщины утепления».

Для расчета потребуются данные:

• размер стены;
• материал стены;
• коэффициент теплопроводности выбранного утеплителя;
• отделочные слои;
• город, в котором находится утепляемое здание.

Расчет будет выполнен в считаные секунды.

Итоги

Предусматривать снижение затрат на отопление дома желательно на стадии проектирования: заложив в проекте стены, не требующие утепления в дальнейшем, можно сэкономить значительные средства на эксплуатационных расходах.

В случае, если требуется утеплить уже готовый дом, рассчитать требуемую толщину утеплителя несложно. Единственный минус такого утепления – его долговечность меньше, чем срок службы несущей стены.