Выбор плотности утеплителя и теплотехнический расчет толщины теплоизоляции

Не правильный теплотехнический расчет толщины, выбор утеплителя низкой плотности, нарушение технологии монтажа теплоизоляционных материалов – типичные ошибки при частном строительстве. Не эффективное утепление – это лишние затраты, так как отапливать придется не только дом, но и улицу.

Утеплитель, какой плотности использовать в строительных конструкциях и как правильно рассчитать толщину теплоизоляции для уменьшения теплопотерь, читайте в статье.

Как правильно выбрать плотность и рассчитать толщину утеплителя

Виды и область применения утеплителей

Каждый тип изоляции в зависимости от величины сопротивления теплопередаче, прочности, способности сохранять форму при нагрузке имеет свою область применения. Для расчета эффективной толщины теплоизоляционного слоя первоначально нужно определить:

1) Какие конструктивные элементы здания нужно утеплять. Важен тип изолируемой конструкции (вертикальная, горизонтальная, наклонная) и воспринимаемая нагрузка.

2) Из возможных вариантов выбирают утеплитель с лучшим коэффициентом теплопроводности, соответствующий пожарной безопасности, удобный при монтаже.

Ставить на первое место низкую стоимость теплоизоляционных материалов, грубая ошибка частных застройщиков. Пренебрегая коэффициентом сопротивления теплопередаче стройматериалов, из которых построены ограждающие конструкции дома не возможно, выбрать лучший утеплитель.

Виды и назначение теплоизоляционных материалов:

  • Жёсткие плитные и листовые утеплители: минеральная вата, пенопласт, экструдированный пенополистирол − способны воспринимать нагрузку без изменения формы. Используются для утепления фасада под штукатурку, плоской кровли, пола под стяжку, монолитного и сборного железобетонного перекрытия. Утеплять жёсткими теплоизоляционными материалами конструкции под обшивку технически возможно, но неоправданно дорого.
Плитный утеплитель для теплоизоляции пола под стяжку, фасада под штукатурку
  • Мягкие утеплители: базальтовая (каменная) вата, стекловата в рулонах и плитах, пенопласт низкой плотности – используются только в не нагруженных каркасно-обшивных конструкциях. Такие материалы применяют звукоизоляции и утепления, внутренних перегородок, наружных стен в системах вентилируемых фасадов, под сайдинг, вагонку, гипсокартон и прочие виды зашивки, для теплоизоляции пола на лагах, перекрытия холодного чердака по деревянным балкам, скатных крыш и мансардных кровель.
Рулонный утеплитель для теплоизоляции пола на лагах, стен снаружи под обшивку, скатной кровли
  • Распыляемые материалы (жидкий пенополиуретан, эковата, пеноизол и пр.) – создают теплоизоляционный слой, не способный воспринять нагрузку. Поэтому применяются для утепления горизонтальных, наклонных и вертикальных конструкций под обшивку.
Жидкий утеплитель для пола, стен, потолка
  • Засыпная теплоизоляция (керамзит, шарики пенопласта, гранулированное пеностекло и пр.) применяется для горизонтального утепления обшивных конструкций. Сыпучие утеплители не стоит использовать для пола под стяжку из-за сложности выполнения работ.
Сыпучий утеплитель для перекрытий
Стяжка пола по засыпному утеплителю

Оптимальная область применения строительных материалов для утепления различных элементов здания приведена в таблице 1.

Таблица 1 – Какой утеплитель можно выбрать для теплоизоляции конструкций дома

Назначение Утепляющие материалы
Защита от теплопотерь для наружных стен под обшивку (сайдинг, блокхаус и пр.), пола на лагах, межэтажных и чердачных перекрытий по деревянным балкам, скатной крыши, мансарды • Пенопласт плотностью 10, 15, 20 (не подходит для стен деревянного дома из-за низкой паропроницаемости);
• Мягкие теплоизоляционные плиты и маты из минеральной ваты плотностью от 75 кг/м3;
Тепловая изоляция для вентилируемого навесного фасада • Только негорючий материал − плитная базальтовая вата плотностью от 90 кг/м3 и более с ветрозащитным слоем (согласно требованиям норм Беларуси − П7-03 к СНиП 3.03.01-87);
Теплоизоляция для фасада под штукатурку по системе «Термошуба» • Пенопласт марки 15Н, 20Н, 25Н;
• Жёсткие плиты фасадной минваты плотностью от 80 кг/м3;
• Плиты XPS ρ=26-32 кг/м3 с фрезерованной поверхностью для увеличения сцепления клеевых составов с листами экструдированного пенополистирола;
Утепление пола под стяжку • Пенопласт плотностью 25, 35;
• ЭППС по рекомендациям производителя;
Теплоизоляционный материал для тёплого пола под стяжку • Плиты пенопласта со специальными пазами, бобышками для укладки труб водяного тёплого пола,
• Экструзионный пенополистирол для пола под стяжку (лучше с фольгой для увеличения теплоотражающего эффекта),
• Фольгированный рулонный пенофол в качестве подложки поверх основной теплоизоляции
Утеплитель для цоколя, фундамента, стен подвала • Экструдированный пенополистирол;
Теплоизолирующий материал для эксплуатируемой кровли и пола под стяжку в гаражах, паркингах • Пенопласт 35Н;
• Экструзионные полистирольные плиты;

Выбрать удобный для монтажа размер утеплителя Вы можете в каталоге теплоизоляционных материалов беларуских и иностранных производителей.

Коэффициент сопротивления теплопередаче

Когда с областью применения каждого теплоизоляционного материала всё понятно, определяют наиболее эффективный из возможных вариантов для данной конструкции.

На потери тепла через конструктивные элементы зданий влияет толщина используемого материала и его коэффициент сопротивления теплопередаче — способность пропускать теплоту. Чем меньше коэффициент теплопроводности и толще слой строительного материала, тем лучше сохраняется тепло.

Для наглядного представления необходимой толщины стен из однородного материала, соответствующей требованию по сопротивлению теплопередаче, мы произвели расчет, который учитывает теплотехнические характеристики применяемых строительных материалов. Полученные результаты смотрите на графике:

  • Пенополистирол
  • Минеральная вата
  • Газосиликатный блок
  • Массив дерева
  • Керамзитобетон
  • Кирпич

Для выбора наиболее экономичного варианта, стоит обратить внимание на коэффициент теплопроводности строительных материалов в толще ограждающих конструкций: наружных стен, плоской или скатной кровли, мансардной крыши, чердачных перекрытий, окон, фундаментов, деревянных и бетонных полов (смотрите таблицу 2). Чем ниже этот показатель, тем меньшая толщина теплоизоляционного слоя потребуется.

Таблица 2 – коэффициент теплопроводности строительных материалов

Наименование Плотность, кг/м3 Теплопроводность* λ Вт/(м °С) при условии эксплуатации**:
А (сухой режим) Б (нормальный режим)
Конструкционные материалы
Железобетон 2500 1,92 2,04
Пено- и газобетон 1000-300 0,36-0,09 0,37-0,10
Пено- и газосиликатные блоки 1000-300 0,36-0,09 0,37-0,10
Кладка из керамического кирпича 1800 0,70 0,81
Кладка из кирпича силикатного 2000-1600 1,36-0,69 1,63-0,81
Кладка из кирпича керамического пустотелого (плотностью брутто кирпича 1400 кг/м3) 1600 0,63 0,78
Сосна, ель поперек (вдоль) волокон 500 0,14 (0,29) 0,18 (0,35)
Обычное стекло 2500 0.76
Двухкамерный стеклопакет 32 4М—10—4М—10-4М 0,47
Однокамерный стеклопакет 24 мм 4М—16—4М 0,32
Рубероид (ГОСТ 10923-82) 600 0.17
Черепица глиняная 1900 0.85
Штукатурка гипсовая 800 0.3
Штукатурка утепляющая 500 0.2
Сталь 52

Таблица 3 — Сравнение характеристик утеплителей по теплопроводности

Наименование Плотность, кг/м3 Теплопроводность* λ Вт/(м °С) при условии эксплуатации**:
А (сухой режим) Б (нормальный режим)
Экструдированный пенополистирол 26-60 0,034-0,036 0,034-0,036
Пенополиуретан 80-40 0,05-0,04 0,05-0,04
Прошивные маты минваты 125-50 0,046-0,042 0,051-0,045
Плиты минеральной ваты на синтетическом связующем 250-75 0,061-0,047 0,069-0,051
Плитный полистирол (пенопласт) 50 0,043 0,052
35 0,041 0,05
25 0,043 0,052
15 0,045 0,054
Полистиролбетонные плиты 300-230 0,092-0,075 0,10-0,085
Керамзит 800-200 0,21-0,11 0,23-0,12
Эковата 35-60 0.032-0.041

*значения коэффициентов приняты из приложения А ТКП 45-2.04-43-2006, технических характеристик от производителей теплоизоляции;

**в жилых домах наружные ограждающие конструкции относятся к условиям эксплуатации Б, а внутренние стены, перегородки, чердачные и надподвальные перекрытия − к режиму эксплуатации А.

Теплотехнический расчёт толщины теплоизоляции и проверку на не образование конденсата в толще конструкции выполняют проектировщики индивидуально для каждого случая по утвержденным нормативам для Беларуси. Методика и справочные значения приведены в ТКП 45-2.04-43-2006 с действующими изменениями и дополнениями.

Какая должна быть толщина утеплителя: пенопласта, минваты, пенополистерола

Толщина теплоизоляции зависит от:

  • температуры наружного воздуха зимой в месте строительства;
  • состава утепляемой конструкции: какие материалы использованы для несущего и отделочных слоёв, толщины и теплопроводности каждого слоя;
  • вида и плотности выбранного утеплителя.

Формула расчета толщины утеплителя для теплоизоляции строительных конструкций

Теплозащитная способность стены и сопротивление теплопередаче зависят от теплопроводности каждого строительного материала в толще конструкции, общее сопротивление теплопередаче представляет собой их сумму.

Сопротивление теплопередаче не утепленной стены и стен с внутренним и наружным утеплением

Рассчитать, какая ориентировочная толщина утеплителя нужна для теплоизоляции наружной стены, чердачного перекрытия, плоской кровли, пола можно используя онлайн-калькулятор или самостоятельно — по формуле расчета коэффициента сопротивления теплопередаче:

Формула расчета толщины утеплителя для теплоизоляции

где R – расчётное сопротивление теплопередаче строительной конструкции (стены, перекрытия, пола, крыши),

δ1, δ2, … δn – толщина, м, 1, 2, … n-ого слоя соответственно. Толщина теплоизоляции обозначается через Х и находится из решения неравенства. Округляется в бóльшую сторону.

λ1, λ2,… λn – коэффициент теплопроводности, Вт/(м °С), 1, 2, … n-ого слоя соответственно, зависит от типа и плотности материала (смотрите таблицу 2),

αв = 8,7 Вт/(м2 °С) – теплоотдача поверхности конструкции внутри помещения,

αн – коэффициент теплоотдачи внешней поверхности:

  • для наружных стен и плоских кровель αн = 23 Вт/(м2 °С),
  • для перекрытия чердака, наружных стен с вентилируемым фасадом αн = 12 Вт/(м2 °С),

Rнорм – нормативная величина сопротивления теплопередаче строительной конструкции:

  • для наружной стены Rнорм = 3,2 (м2 °С)/ Вт,
  • для совмещённого покрытия, перекрытия чердака Rнорм = 6,0 (м2 °С)/ Вт.

По рассчитанной толщине подбирают стандартный размер утеплителя из каталога теплоизоляционных материалов.

Тепла Вашему дому!

Понравилась статья — поделись с друзьями в соц сетях, сделай доброе дело!