Для чего необходим расчет толщины утеплителей для стен

Необходимость расчетов

Для чего же необходимо проводить эти вычисления, есть ли от них хоть какая-то польза на практике? Разберемся подробнее.

Оценка эффективности термоизоляции

В разных климатических регионах России разный температурный режим, поэтому для каждого из них рассчитаны свои нормативные показатели сопротивления теплопередаче. Проводятся эти расчеты для всех элементов строения, контактирующих с внешней средой. Если сопротивление конструкции находится в пределах нормы, то за утепление можно не беспокоиться.

В случае, если термоизоляция конструкции не предусмотрена, то нужно сделать правильный выбор утеплительного материала с подходящими теплотехническими характеристиками.

Что такое теплопроводность и термическое сопротивление

При выборе строительных материалов для строительства необходимо обращать внимание на характеристики материалов. Одна из ключевых позиций — теплопроводность

Она отображается коэффициентом теплопроводности. Это количество тепла, которое может провести тот или иной материал за единицу времени. То есть, чем меньше этот коэффициент, тем хуже материал проводит тепло. И наоборот, чем выше цифра, тем тепло отводится лучше.

Диаграмма, которая иллюстрирует разницу в теплопроводности материалов

Материалы с низкой теплопроводностью используются для утепления, с высокой — для переноса или отвода тепла. Например, радиаторы делают из алюминия, меди или стали, так как они хорошо передают тепло, то есть имеют высокий коэффициент теплопроводности. Для утепления используются материалы с низким коэффициентом теплопроводности — они лучше сохраняют тепло. В случае если объект состоит из нескольких слоев материала, его теплопроводность определяется как сумма коэффициентов всех материалов. При расчетах, рассчитывается теплопроводность каждой из составляющих «пирога», найденные величины суммируются. В общем получаем теплоизоляцонную способность ограждающей конструкции (стен, пола, потолка).

Теплопроводность строительных материалов показывает количество тепла, которое он пропускает за единицу времени

Есть еще такое понятие как тепловое сопротивление. Оно отображает способность материала препятствовать прохождению по нему тепла. То есть, это обратная величина по отношению к теплопроводности. И, если вы видите материал с высоким тепловым сопротивлением, его можно использовать для теплоизоляции. Примером теплоизоляционных материалов может случить популярная минеральная или базальтовая вата, пенопласт и т.д. Материалы с низким тепловых сопротивлением нужны для отведения или переноса тепла. Например, алюминиевые или стальные радиаторы используют для отопления, так как они хорошо отдают тепло.

Факторы, влияющие на теплопроводность

Коэффициент теплопроводности материала зависит от нескольких факторов:

При повышении данного показателя взаимодействие частиц материала становится прочнее. Соответственно, они будут передавать температуру быстрее. А это значит, что с повышением плотности материала улучшается передача тепла.

Пористость вещества. Пористые материалы являются неоднородными по своей структуре. Внутри них находится большое количество воздуха. А это значит, что молекулам и другим частицами будет сложно перемещать тепловую энергию. Соответственно, коэффициент теплопроводности повышается.

Влажность также оказывает влияние на теплопроводность. Мокрые поверхности материала пропускают большее количество тепла. В некоторых таблицах даже указывается расчетный коэффициент теплопроводности материала в трех состояниях: сухом, среднем (обычном) и влажном.

Выбирая материал для утепления помещений, важно учитывать также условия, в которых он будет эксплуатироваться

Основные параметры, от которых зависит величина теплопроводности

Не все строительные материалы одинаково теплоэффективны. На это влияют следующие факторы:

Пористая структура материала говорит о том, что подобное строение неоднородно, а поры наполнены воздухом. Тепловые массы, перемещаясь через такие прослойки, теряют минимум своей энергии. Поэтому пенобетон именно с замкнутыми порами считается хорошим теплоизолятором. Замкнутые поры пенобетона наполнены воздухом, который по праву считается лучшим теплоизолятором
Повышенная плотность материала гарантирует более тесную взаимосвязь частиц друг с другом. Соответственно, уравновешивание температурного баланса происходит намного быстрее. По этой причине плотный материал обладает большим коэффициентом проводимости тепла. Поэтому железобетон считается одним из самых «холодных» материалов. Высокая плотность даёт хорошую прочность железобетону, но также и «обделяет» его теплоэффективностью
Влажность – злокачественный фактор, повышающий скорость прохождения тепла

Поэтому так важно качественно произвести гидроизоляцию необходимых узлов здания, грамотно организовать вентиляцию и использовать максимально инертные к намоканию строительные материалы.

«Холодно, холодно и сыро. Не пойму, что же в нас остыло…» Даже Согдиана знает о том, что сырость и холод − вечные соседи, от которых не спрячешься в тёплом свитере

Зная, что такое проводимость тепла, и какие факторы на неё влияют, можно смело пробовать применять свои знания для расчётов будущих строительных конструкций. Для этого нужно знать коэффициенты используемых материалов.

От чего зависит теплопроводность

Способность пенополистирольных плит сохранять тепло зависит в основном от двух факторов: плотности и толщины. Первый показатель определяется по количеству и размеру воздушных камер, составляющих структуру материала. Чем плотнее плита, тем больший коэффициент теплопроводности у нее будет.

Зависимость от плотности

В таблице ниже можно посмотреть каким именно образом теплопроводность пенополистирола зависит от его плотности.

Плотность (кг/м3)	Теплопроводность (Вт/мК)
10	0.044
15	0.038
20	0.035
25	0.034
30	0.033
35	0.032

Представленная выше справочная информация, однако, скорее всего, может пригодиться только владельцам домов, использовавшим пенополистирол для утепления стен, пола или потолка довольно-таки давно. Дело в том, что при изготовлении современных марок этого материала производители используют специальные графитовые добавки, в результате чего зависимость теплопроводности от плотности плит сводится практически на нет. В этом можно убедиться, взглянув на показатели в таблице:

Марка	Теплопроводность (Вт/мК)
EPS 50	0.031-0.032
EPS 70	0.033-0.032
EPS 80	0.031
EPS 100	0.03-0.033
EPS 120	0.031
EPS 150	0.03-0.031
EPS 200	0.031

Зависимость от толщины

Разумеется, чем толще материал, тем лучше он сохраняет тепло. У современного пенополистирола толщина может колебаться в пределах 10-200 мм. По этому показателю его принято классифицировать на три больших группы:

1. Плиты до 30 мм. Этот тонкий материал обычно используется при утеплении перегородок и внутренних стен зданий. Коэффициент его теплопроводности не превышает 0.035 Вт/мК.
2. Материал толщиной до 100 мм. Пенополистирол этой группы может применяться для обшивки как внешних, так и для внутренних стен. Тепло такие плиты сохраняют очень хорошо и с успехом используются даже в регионах страны с суровым климатом. К примеру, материал толщиной 50 мм имеет теплопроводность в 0.031-0.032 Вт/Мк.
3. Пенополистирол толщиной более 100 мм. Такие габаритные плиты чаще всего используются для изготовления опалубок при заливке фундаментов на Крайнем Севере. Теплопроводность их не превышает 0.031 Вт/мК.

Расчет необходимой толщины материала

Точно вычислить толщину необходимого для утепления дома пенополистирола довольно-таки сложно. Дело в том, что при выполнении этой операции следует учитывать массу самых разных факторов. К примеру, таких, как теплопроводность материала, выбранного для сооружения утепляемых конструкций и его разновидность, климат местности, тип облицовки и пр. Однако примерно рассчитать необходимую толщину плит все-таки можно. Для этого понадобятся следующие справочные данные:

• показатель требуемого теплосопротивления ограждающих конструкций для данного конкретного региона;
• коэффициент теплопроводности выбранной марки утеплителя.

Собственно сам расчет производится по формуле R=p/k, где p — толщина пенопласта, R — показатель теплосопротивления, k — коэффициент теплопроводности. К примеру, для Урала показатель R равен 3,3 м2•°C/Вт. Допустим, для утепления стен выбран материал марки EPS 70 с коэффициентом теплопроводности 0.033 Вт/мК. В этом случае расчет будет выглядеть следующим образом:

• 3.3=p/0.033;
• p=3.3*0.033=100.

То есть толщина утеплителя для наружных ограждающих конструкций на Урале должна составлять минимум 100 мм. Обычно владельцы домов холодных регионов обшивают стены, потолки и полы двумя слоями пенополистирола на 50 мм. При этом плиты верхнего слоя располагают таким образом, чтобы они перекрывали швы нижнего. Таким образом можно получить максимально эффективное утепление.

Калькуляторы

Для тех, кто не хочет учить эти формулы наизусть или не имеет возможности просчитать все самостоятельно, запоминая разные уточнения, существует огромное множество онлайн-калькуляторов.

Они специально созданы для подбора оптимальной толщины и учитывают различное множество факторов и характеристик как утеплителя, так и стен. Некоторые из них имеют встроенный ассортимент товара, в котором вам не требуется вводить дополнительные значения – будет достаточно выбрать тип утеплителя, его марку и модель, а также вид материала, из которого стена изготовлена.

Весьма популярным среди таких калькуляторов является ROCKWOOL, который разработан опытными специалистами в области строительства. Этот калькулятор также рассчитывает и энергоэффективность утеплителя, выдавая все необходимые значения в отчёте. Также для тех, кто не хочет разбираться в функционале, на сайте этого калькулятора предусмотрена простая пошаговая инструкция, в которой не составит труда разобраться: достаточно нажать на кнопку «Начать расчёт» и следовать подсказкам.

Следует помнить, что при игнорировании расчётов толщины теплоизоляционного материала может появиться ряд проблем, в том числе – может быть оказан вред самой конструкции сооружения, что практически невозможно исправить, а если и возможно, то это потребует дополнительных, гораздо больших затрат (придется ждать срочного или капитального ремонта от управляющей компании).

Как рассчитать толщину утеплителя, смотрите в следующем видео.

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.

https://youtube.com/watch?v=zTi6vGuMi5A

Материалы, которые можно использовать

Каркасный дом может быть утеплен любым подходящим утеплителем для стен. Чащу всего это либо минеральная вата, либо пенопласт, либо пенополистирол, либо стекловата. Бывают еще насыпные виды утеплителя на основе пенополистироловых шариков или даже керамзита.

Минеральная вата

Минеральная вата для стен. Толщина для дома – около 15 см. Считается универсальным наполнителем, представляет собой тонкие переплетенные между собой волокна, похожие на вату. Ее особенности:

1. Хорошо сохраняет тепло в доме.
2. Легко укладывается своими руками.
3. Представлена в двух вариациях – матах и рулонах.
4. Минеральная вата может быть различной плотности.
5. Боится влаги.

Пенопласт – это второй материал по популярности, который используется для утепления каркасного здания и стен. Толщина 5, 10, 15 см. Он имеет следующие особенности:

1. Легкий и удобный при трансплантации.
2. Легко ломается для придания нужного размера.
3. Отлично сохраняет тепло стен и дома.
4. Не боится воды.
5. Легко устанавливается.

Утепление пенопластом

Жидкий утеплитель на основе пенополистирола для каркасного здания представляет собой пену, которую наносят на поверхность. Он имеет огромный плюс – способен утеплять дом без мостиков холода, так как фиксируется к любой, даже самой сложной поверхности. Толщина – до 20 см или больше.

Насыпной утеплитель загоняется в пространство каркасных стен и плотно укладывается.

Калькулятор расчета толщины утеплителя для мокрого фасада

Подавляющее большинство домов, возведенных из кирпича, камня, тех или иных стеновых блоков, железобетона и т.п, нуждаются в обязательном утеплении стен. Один из вариантов решения проблемы – это технология «мокрого» фасада, которая сразу снимает с повестки дня два вопроса – термоизоляцию и декоративную отделку стен снаружи.

Калькулятор расчета толщины утеплителя для мокрого фасада

Оптимальным утеплителем для подобной технологии являются специальные марки минеральной ваты, с повышенной плотностью, специально разработанные именно для таких целей. Но требуется знать, какой же толщины должна быть термоизоляция, чтобы в доме создавались комфортные условия для проживания. В этом вопросе нам поможет калькулятор расчета толщины утеплителя для мокрого фасада.

Ниже калькулятора будут приведены необходимые пояснения и справочные материалы.

Как произвести расчет толщины утепления?

Технология «мокрого» фасада предполагает монтаж на стены блоков минеральной ваты необходимой толщины, которые затем последовательно закрываются защитным армированным штукатурным слоем и, наконец, декоративной штукатуркой или фасадной краской выбранного типа.

Чтобы стена отвечала по своей утепленности требованиям СНиП, ее суммарное сопротивление теплопередаче должно быть не ниже нормированного значения, установленного для данного региона. Определить этот параметр для своего места проживания можно по приложенной ниже карте-схеме. При этом следует выбирать значение «для стен», которое подписано фиолетовыми цифрами.

Карта-схема для определения расчетного нормированного значения термического сопротивления

• Естественно, основную задачу по утеплению стены будет решать слой минеральной ваты, толщину которого и требуется определить. Для большинства марок этого утеплителя подобного типа свойственен примерно одинаковый коэффициент теплопроводности – порядка 0,040 Вт/м׺С. Именно он и будет приниматься в расчет.
• Определенной термоизоляционной способностью обладает и сама стена. Чтобы учесть этот фактор, необходимо в калькуляторе указать ее толщину и материал, из которого она возведена.
• Внешняя отделка предполагает штукатурный слой, теплотехнические характеристики которого также уже учтены в алгоритме расчета.
• Наконец, свой вклад в общую термоизоляцию может внести и внутренняя отделка стены. Для принятия ее в расчет (хотя это и необязательно), необходимо указать материал отделки (обшивки) и толщину.
• Результат будет получен в миллиметрах. Его потом несложно соотнести с ассортиментом стандартных толщин блоков минеральной ваты. Естественно, при этом округление должно проводиться в большую сторону.

Чтобы выбрать подобную технологию утепления и отделки, для начала будет разумным подробнее познакомиться с ее нюансами, достоинствами и недостатками. Подробнее обо всех этих вопросах рассказано в специальной публикации портала «Технология утепления «мокрый» фасад» .

Какую плотность теплоизолятора подобрать?

Данный вопрос часто можно встретить в ходе строительства строений, тут следует опираться на нормы, предусмотренные для строительства.

До 100 кг/м3

1. Теплоизоляторы с плотностью от 11 до 35 кг/м3. Имеют маленький удельный вес, относятся к не тяжёлым типам теплоизолятора, а еще очень упругие. Лучше всего применять для крыш и кровли.
2. Теплоизоляторы с плотностью от 35 до 75 кг/м3. Используется для утепления межкомнатных перегородок, стен и потолков разной формы. Отыскал повсеместное использование, для стенового утепления домов из сэндвич-панелей.
3. Теплоизоляторы с плотностью от 75 до 100 кг/м3. Этот вид теплоизолятора широко используете для оборачивания труб для вентиляции и тепломагистралей, нефтепроводов.

От 100 до 150 кг/м3

1. Теплоизоляторы с плотностью от 100 до 125 кг/м3. Для фасадов, они обязаны быть в первую очередь вентилируемые или сайдинг.
2. Теплоизоляторы с плотностью от 125 до 150 кг/м3

   . Применяется, длястенового утепления из железобетонных конструкций, кирпича, а еще перекрытия между этажами.

От 150

1. Теплоизоляторы с плотностью от 150 до 175 кг/м3. Используют при обшивочных работах конструкций несущего типа.
2. Теплоизоляторы с плотностью от 175 до 225 кг/м3. Благодаря собственным свойствам, применяется под стяжку или в качестве чернового слоя под финишное покрытие пола. Подобные материалы владеют очень высокой стойкостью к горению.

Чем лучше утеплить изнутри, чем утепляют снаружи?

Для того, чтобы точно определить эффективность теплозащиты, проводят лабораторные замеры теплопотерь здания. До выбора схемы утепления лучше выбрать метод, который будет доступным в реальных условиях существующего домостроения.

В торговой сети имеется много материалов, которые можно укладывать, как для внешнего, так и для внутреннего утепления. Многие специалисты считают, что утеплять дома из кирпича внутри — это не совсем правильно.

Тем не менее, к такому варианту прибегают, если:

• дом признан памятником архитектуры;
• здания расположены очень близко друг к другу, поэтому нет возможности проводить монтажные работы по теплозащите;
• внешняя облицовка строения выполнена из дорогостоящего отделочного кирпича и экономически нецелесообразно его закрывать.

Согласно отзывам покупателей, для внешней отделки кирпичного дома лучше всего применять минвату, она обладает лучшими защитными свойствами. Если нужен бюджетный материал — приобретают пенопласт.

К внутренней теплоизоляции нужно относиться осторожно, остерегаясь образования точки росы. Для ограждения промерзающих кирпичных стен от соприкосновения с парами конденсата принимают один из следующих вариантов:

Для ограждения промерзающих кирпичных стен от соприкосновения с парами конденсата принимают один из следующих вариантов:

1. Устанавливают полимерный изолятор, не пропускающий пары. Это может быть экструдированный пенополистирол, высокоплотный пенопласт или напыляемый пенополиуретан.

2. Устанавливают гидро- и теплоизоляцию.
3. На кирпичные стены наносят теплоизолирующую штукатурку.

Как рассчитать толщину утепления мансарды

Утепление чердака и мансарды в доме

Расчет данного параметра производится по аналогии с определением толщины утеплителя стен дома. Для термоизоляции мансардных помещений лучше использовать материал теплопроводностью 0,04 Вт/м°С. Для чердаков толщина торфоизолирующего слоя не имеет большого значения. Чаще всего для утепления скатов крыш используют рулонные, матные или плитные теплоизоляции.

Толщина утеплителя для потолка рассчитывается по приведенному выше алгоритму. От того насколько грамотно будет определены параметры изоляционного материала, зависит температура в доме зимой. Опытные строители советуют увеличивать толщину утеплителя кровли до 50% относительно проектной. Если используются засыпные материалы, время от времени их необходимо разрыхлять.

Утепление пенополиуретаном

Пенополиуретан – один из дорогих утеплителей, который является разновидностью поролона. Отличается методом нанесения и жёсткостью. ППУ напыляют на утепляемые поверхности из специального пульверизатора. При этом процесс нанесения настолько токсичен, что рабочий надевает специальные средства защиты – одежду, перчатки, очки, респиратор. В чём ноу-хау этого метода?

Нанесение пенополиурнтана на стены.

Традиционный пепополистирол (пенопласт) представляет собой жёсткие плиты. При их установке между стойками каркаса или при их накладывании на кирпичную кладку образуются небольшие щели. Они являются мостиками холода. Для того чтобы предупредить утечки тепла через щелевые «мостики», их задувают специальной монтажной пеной, без эффекта расширения.

Пенополиуретан наносят на утепляемую поверхность в жидком виде. Его напыляют на стены изнутри каркасного дома, формируя ровную поверхность внутренней стены под последующую отделку. Таким образом, он:

1. Качественно изолирует все стыки и щели.
2. Выравнивает неровную внутреннюю поверхность стены.

Утепляем чердак пенополиуретаном. Кроме того, полиуретаны имеют следующие преимущества перед полистиролами:

• У них меньшая теплопроводность 0,023 – 0,043 Вт/(м*К) и лучшая теплоизоляция, которая в 1,5 раза лучше, чем изоляционные свойства пенопласта.
• Более высокие температуры эксплуатации, до +110°C.
• Меньшее количество вредных испарений, что делает возможным нанесение изолятора с внутренней стороны стен, применение его в каркасном строительстве.

На заметку

Единственным важным недостатком пенополиуретана является его высокая цена, которая обусловлена необходимостью специального дорогого оборудования и работы профессионала.

Теплотехнический расчет дома

Он необходим для того, чтобы понять – каким именно утеплителем воспользоваться, где его расположить, какую толщину выбрать.

Для расчета необходимо знать, из какого материала сложены так называемые ограждающие конструкции, то есть внешние стены дома. Учитывается как базовый материал (кладка, монолит, сборная стена), так и отделка, внешняя и внутренняя.

Для примера рассмотрим стену каркасно-щитового дома.

Здесь использован деревянный каркас, плитный или рулонный утеплитель, заложенный в ячейки каркаса. С внутренней стороны на обрешетку закреплен гипсокартон, поверх него – чистовая отделка (штукатурка). С внешней стороны смонтирована облицовка из плит OSB, потом термопанели с немецким клинкерным кирпичом. В зависимости от толщины слоев и выбранного утепления такая стена может обладать более чем достаточным теплоизолирующим свойством или же недостаточным.

Если же взять кирпичную стену (для частных домов этот материал применяется чаще), видим другую картину.

Здесь нет слоев, есть лишь кладки, и теплотехнические свойства стены зависят только от этого параметра.

Ниже приведены сравнительные характеристики популярных строительных материалов, дающие одинаковую разницу наружной и внутренней температур.

Однако для расчета сравнительной характеристики недостаточно, необходимо знать точные цифры для подстановки их в расчетную формулу.

Итак, что нам надо знать? Формула расчета термического сопротивления

R=δ/λ (м2·°С/Вт).

Здесь δ – это толщина слоя материала, измеряемая в метрах, а λ – так называемая удельная теплопроводность, Вт/(м·°С), принимаемая по таблицам.

Таблица 1. Удельная теплоемкость, плотность и коэффициент теплопроводности строительных материалов.

Полученный результат сравнивается с данными СП 23-101-2004. Для более точного расчета необходимо знать длительность отопительного периода и среднесезонные температуры. Они принимаются с учетом региона согласно таблице ниже.

Карта распределения климатических зон РФ в соответствии с числом суток, в которых среднесуточная температура ниже 8 градусов Цельсия (потребность в отоплении).

Таблица 2. Градусо-сутки отопительного периода РФ

По этой таблице выбирается город (область) и планируемый (либо действительный) температурный режим помещения.

Сравнение проводится с данными таблицы 3, согласно рекомендациям СНиП 23-02-2003.

Таблица 3. Нормируемые сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций.

Пример теплотехнического расчета для утепления фасада дома снаружи

В качестве базы для расчета возьмем Ленинградскую область, старый дом из полнотелого силикатного кирпича (кладка в два кирпича), с отделкой цементной штукатуркой снаружи (общая толщина 20 мм) и внутри (общая толщина 15 мм).

Коэффициент теплопроводности для силикатного полнотелого кирпича составляет 0,87 Вт/(м·°С), для цементной штукатурки принимаем как для бетона, то есть 1,51 Вт/(м·°С) (согласно данным таблицы 4).

Таблица 4. Коэффициенты теплопроводности строительных материалов и утеплителей.

Тогда для всех слоев (штукатурку для удобства считаем как один слой с суммарной толщиной 35 мм)

R=δ/λ = 0,51/0,87+0,035/1,51=0,586+0,023=0,609.

Принимая внутреннюю температуру в помещении равной 22 градусам Цельсия, получаем для Ленинградской области 5200 градусо-суток отопительного периода. Для этого параметра нормируемое сопротивление теплопередаче для стен составляет примерно 3,3 (интерполируем данные таблицы 3 для жилых помещений).

С учетом полученного результата расчета, необходимо увеличить сопротивление теплопередаче более чем в пять раз.

Такой эффект может дать увеличение толщины кирпичной стены, но более рационально утеплить фасад дома минеральной ватой, пеноплексом или другим теплоизолирующим материалом. Для сравнения: недостающее сопротивление теплопередаче (2,7) может дать

• 21 см пенобетона с плотностью 300 кг/м.куб.;
• 15 см минеральной ваты плотностью 100 кг/м.куб. или 19 см ваты с плотностью 200 кг/м.куб.;
• 10…13 см пенополистирола (в зависимости от плотности);
• 8…9 см монтажной пены с плотностью 25…30 кг/м.куб.

Подходящий материал выбирается в зависимости от финансовых возможностей, планируемой отделки и условий работы.