Формула расчета толщины

Формула расчета толщины утеплителя для стен

Условия эксплуатации А и Б в зоне влажности (по приложению В) нормальной Сухой А Нормальный Б Влажный или мокрый Б

где а=0,00035, b=1.4 (для стен здания, параметры взяты из таблицы 3 СП 50.13330.2012)

R тр =0.00035*5643+1.4=3.37505 (м 2 ∙ °С)/Вт.

Мы вычислили требуемое термическое сопротивление, теперь постепенно увеличивая толщину утепления необходимо добиться чтобы фактическое термическое сопротивление было не меньше этого числа.

Термическое сопротивление участка стены определяем по формуле Е.6 СП 50.13330.2012:

где αв = 8,7 Вт/(м 2 ∙ °С) коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м 2 ∙ °С), принимаемый согласно таблице 4 СП 50.13330.2012;

αн = 23 Вт/(м 2 ∙ °С) коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции, Вт/(м 2 ∙ °С), принимаемый согласно таблице 6 СП 50.13330.2012;

Rs — термическое сопротивление слоя однородной части фрагмента, (м 2 ∙ °С)/Вт, определяемое для невентилируемых воздушных прослоек по таблице Е.1 СП 50.13330.2012, для материальных слоев по формуле Е.7 СП 50.13330.2012

R кирп = 0,38/0,7=0,543 (м 2 ∙ °С)/Вт.

Без учета утеплителя термическое сопротивление стены равно:

Таким образом термическое сопротивление слоя теплоизоляции должно быть не менее Rтр — R0 =3,375-0,7=2,675 (м 2 ∙ °С)/Вт.

Из формулы Е.7 СП 50.13330.2012 можем вычислить минимальную толщину теплоизоляции:

δ тепл ≥R *λ тепл =2,675*0,043=0,115 м.

Т.к. 115 мм утеплителя не бывает, то принимаем толщину утеплителя 120 мм.

Теперь сделаем проверочный расчёт по формуле Е.6 СП 50.13330.2012:

R 0 = 1/8,7+0,38/0,7+0,12/0,043+1/23=3,49 (м 2 ∙ °С)/Вт, что больше требуемых 3,375.

Для простоты расчёта я сделал не большую программку в Excel.

В ней вы найдете также справочную информацию: расчётные коэффициенты и температуры, карта зон влажности.

This article has 1 Comment

не могу скачать программу в excel , пишет К сожалению! Эта страница не найдена.

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.

Расчет толщины утеплителя для стен должен начинаться с определения основных показателей технологии строительства. К таким показателям относятся толщина существующих стен и материал, из которых они выполнены, материал теплоизолятора, а также климатические условия вашего региона, конструкция и износ стен здания, внутренние размеры помещения и другие, текущие показатели.

Рассмотрим подробнее элементы вычисления для стенового теплоизолятора.

Толщина стен, а также материалы, из которых они возведены, указаны в техпаспорте вашего жилья, ознакомиться с которым можно в ЖЭКе или в управляющей компании. Эти показатели имеют значение, поскольку для каждой климатической зоны существуют свои показатели норм по строительству и последующему теплососпротивлению.

Материал утеплителя важен, поскольку именно от него зависит последующее уменьшение потери тепла вашей квартирой. У каждого материала свой коэффициент теплопроводности, вследствие чего будет различаться и минимально допустимая толщина утеплителя.

Износ и конструкция стен также влияют на процесс утепления, поскольку в зависимости от стороны (наружная или внутренняя) процесс утепления может понадобиться согласовать с коммунальными службами, которые и сообщат вам, насколько сильно повреждена стенка. Если здание давно не подвергалось косметическому ремонту, то кроме более толстого слоя утеплителя, в процессе монтажа большой объем времени отнимет шпаклевка стыков, трещин и укрепление перекрытий.

Следует заметить, что толщина утеплителя для наружных стен не рассчитывается с такой щепетильностью, как для внутренних. Причина такому пренебрежению заключается в невозможности предсказать погоду. Если внутри квартиры вы можете определить температурный уровень в зимний период времени по ежегодным показателям во время отопительного сезона, то снаружи погодные условия предсказать невозможно. Потому для внешнего утепления берется толщина, превышающая минимальную минимум в 1,5 раз. Таким образом, вы не потратитесь на лишние материалы и утеплите свои стенки.

Нормы по теплосопротивлению

Выше уже было написано, из каких показателей складываются нормы по теплосопротивлению. Следует помнить, что теплопроводность – это то, насколько хорошо материал проводит тепло, а теплосопротивление – насколько хорошо он тепло задерживает. Потому при выборе материалов стен и утеплителей следует выбрать те, которые обладают высоким коэффициентом теплосопротивления.

Коэффициент теплосопротивления стенки рассчитывается по формуле:

R (теплосопротивление стены) = толщина в метрах / коэффициент теплопроводимости материала в Вт/(м·ºС).

Этот коэффициент не обязательно рассчитывать самостоятельно, поскольку существуют готовые таблицы, где указано требуемое для региона теплосопротивление. Наибольшие требования предъявляются для таких городов, как Анадырь, Якутск, Уренгой и Тында. Наименьшие – для Сочи и Туапсе. В Москве коэффициент должен быть на уровне 3.0 Вт/(м·ºС), в северной столице – 2.9 Вт/(м·ºС).

Требования к теплосопротивляемости предъявляются не только к стенам здания, но также к перекрытиям и окнам. Произвести расчеты можно по той же формуле, но можно найти данные в интернете или в строительной компании.

Учтя все данные мы получим формулу расчета толщины утеплителя для внутренней стены. Выглядит она следующим образом:

Rreg – региональный показатель теплосопротивления (готовые данные или самостоятельный расчет);

δ – толщина теплоизолятора;

k – коэффициент теплопроводности утеплителя Вт/м2·ºС.

Теперь рассмотрим подробнее коэффициенты теплосопротивляемости для несущей стены и параметры, которые влияют на теплоизоляцию.

Коэффициенты теплосопротивляемости для материалов несущей стены:

Материал, из которого возведено здание, имеет прямое влияние на теплосопротивляемость стен. Несущие конструкции располагаются между квартирами и являются внешними стенами самого здания. Стенки внутри квартиры – это перегородки, утепление которых не производится .

Материал, из которого возведено здание, имеет прямое влияние на теплосопротивляемость стен. Несущие конструкции располагаются между квартирами и являются внешними стенами самого здания. Стенки внутри квартиры – это перегородки, утепление которых не производится.

Исходя из всех данных, технологами была составлена таблица теплосопротивляемости, куда были включены данные толщины материала, а также коэффициенты теплопроводности при наличии и отсутствии лишней влаги:

Материал

Плотность,
кг/м 3

Коэффициент теплопроводности
в сухом состоянии λ, Вт/(м· о С)

Расчетные коэффициенты теплопроводности
во влажном состоянии*

Кирпич глиняный обыкновенный на цементно-песчаном растворе

Кирпич силикатный на цементно-песчаном растворе

Кирпич керамический пустотный плотностью 1400 кг/м 3 (брутто) на цементно-песчаном растворе

Кирпич керамический пустотный плотностью 1000 кг/м 3 (брутто) на цементно-песчаном растворе

Дерево сосна и ель поперек волокон

Дерево дуб поперек волокон

Дерево дуб вдоль волокон

Кроме того, были выведены показатели норм по теплопередаче стенок, а также минимальная толщина утеплителя для того или иного региона страны, при условии, что утеплитель будет с теплопроводностью не менее 0,40 Вт/(м·ºС). Эти данные можно найти в Интернете или в строительной компании, которая занималась возведением вашего строения.

В целом, коэффициенты теплосопротивляемости для несущих конструкций зависят от региона строительства, каждый из которых имеет свои требования к теплопроводимсти (о чем речь уже шла выше). Эти коэффициенты разные, но в общем, все регионы делятся на две больших категории – А и Б. Кроме разницы дневных температур, существует разница между образованием точки росы в обоих группах. К группе А относятся более сухие города с устойчивым климатом, такие как Архангельск (3,6), Краснодар (2,3), Чита (4,1). К группе Б относятся северные города и города, расположенные в переходных климатических поясах – Брянск (3,0), Калининград (2,7), Хабаровск (3,6).

Перечислим города, которые относятся к группе Б: Калининград, Курск, Брянск, Владимир, Орел, Калуга, Москва, Новгород, Рязань, Санкт-Петербург, Смоленск, Тула, Иваново, Самара, Чебоксары, Ярославль, Пермь, Архангельск, Мурманск, Сыктывкар, Хабаровск, Благовещенск, Салехард, Игарка.

Города, относящиеся к группе А: Архангельск, Астрахань, Барнаул, Белгород, Волгоград, Воронеж, Владикавказ, Грозный, Екатеринбург, Иркутск, Кемерово, Краснодар, Красноярск, Курган, Кызыл, Липецк, Махачкала, Нальчик, Новосибирск, Омск, Оренбург, Пенза, Ростов-на-Дону, Саранск, Саратов, Ставрополь, Тамбов, Тюмень, Ульяновск, Улан-Удэ, Уфа, Челябинск, Чита, Элиста, Якутск.

Разные утеплители также обладают разной теплопроводностью, о показателях которой можно узнать в строительном магазине. Например, показатель пенопласта – 0, 037 Вт/М×К, потому минимальная толщина пенополистирола для утепления стен должна составлять 160 мм. А толщина экструдированного пенополистирола – пеноплекса – для утепления стен должна составлять 120 мм, поскольку он более плотный и лучше хранит тепло в помещении.

Параметры сохранения теплоизоляции

Кроме вышеперечисленных данных следует учесть и другие, влияющие на теплоизоляцию:

  • повреждения несущих конструкций;
  • «мостики холода» и трещины в перекрытиях;
  • влаго-, паро – и поздухопроницаемость утеплителя;
  • экологичность и пожаробезопасность материалов и другое.

Примерный расчет толщины стен из однородного материала

Все эти формулы необходимы в случае, если вы хотите полностью самостоятельно произвести все расчеты. Однако, в Интернете несложно найти онлайн-калькулятор толщины утеплителя, которые дают более точный результат, поскольку высчитывают не только на основании теплопроводности стен и теплоизолятора, но и на основании данных об отделочных материалах и воздушной подушке.

Предположим, у вас в Якутске находится дом из силиката, который вы решили утеплить средним пенополистиролом. Стенки отделаны гипсокартоном. При расчете в ручную вы получите показатель около 150 мм (воздушная прослойка 20 мм). Расчет онлайн-калькулятором при всех данных определяет 135 мм.

Видео «Толщина утеплителя для стены из пенобетона»

Видеоролик содержит информацию от опытного строителя, который объясняет нюансы нанесения теплоизоляции на поверхности из пенобетона.

Расчет толщины утеплителя для стен

Каждый, кто строит собственный дом, хочет, чтобы в нем было тепло. Добиться это можно несколькими способами: построить толстые стены, сделать хорошее утепление или хорошо отапливать дом.

На практике все эти способы используют вместе, но с экономической точки зрения, больший приоритет имеет утепление дома, а точнее увеличение толщины утеплителя.

Как же рассчитать необходимую толщину стен и утеплителя, чтобы дом был не только крепким, но теплым.

Наш расчет будет состоять из двух основных этапов:

  1. Нахождения сопротивлением теплопередаче стен, которое необходимо для дальнейших вычислении.
  2. Подбор необходимой толщины утеплителя в зависимости от конструкции и материала стен.

В начале, предлагаем посмотреть небольшое видео, в котором эксперт подробно рассказывает для чего нужно закладывать утеплитель в наружные стены кирпичного дома и какой вид утеплителя при этом использовать.

Сопротивлением теплопередаче стен

Для нахождения этого параметра используем СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» который можно скачать на нашем сайте (ссылка).

В пункте 5 «Тепловая защита зданий» представлены несколько формул, которые помогут нам рассчитать толщину утеплителя и стен. Для того чтобы это сделать существует параметр, называемый сопротивлением теплопередаче и обозначаемый буквой R. Он зависит от необходимой температуры внутри помещения и климатических условий данного города или района.

В общем случает он рассчитывается по формуле R ТР = a х ГСОП + b.

Согласно таблице 3, значения коэффициентов a и b для стен жилых зданий равняется 0,00035 и 1,4 соответственно.

Осталось только найти величину ГСОП. Расшифровывается она как градусо-сутки отопительного периода. С этим значением придется немного повозится.

Формула для расчета ГСОП = (tВ—tОТ) х zОТ.

В данной формуле tВ — это температура, которая должна быть внутри помещения. По нормам она равняется 20-22 0 С.

Значение параметров tОТи zОТ означают среднюю температуру наружного воздуха и количество суток отопительного периода в году. Узнать их можно в СНиП 23-01-99 «Строительная климатология». (ссылка).

Если посмотрите на данный СНиП, то увидите большую таблицу в самом начале, где для каждого города или района приведены климатические параметры.

Нас будет интересовать колонка, в которой написано «Продолжительность и средняя температура воздуха периода со средней суточной температурой воздуха ≤ 8 0 С».

Пример расчета параметра R ТР

Для того, чтобы все стало более понятным, давайте рассчитаем сопротивлением теплопередаче стен (R ТР ) для дома построенного в г. Казань.

Для этого у нас есть две формулы:

R ТР = a х ГСОП + b,

Сначала рассчитаем ГСОП. Для этого ищем г. Казань в правой колонке СНиП 23-01-99.

Находим по таблице, что средняя температура tОТ = — 5,2 0 С, а продолжительность zОТ = 215сут/год.

Теперь нужно определится, какая температура воздуха внутри помещения для вас комфортна. Как было написано выше оптимальным считается tВ = 20-22 0 С. Если вы любите более прохладную или более теплую температуру, то при расчете ГСОП для значение tВ может быть другим.

Итак, подсчитаем ГСОП для температуры tВ = 18 0 С и tВ = 22 0 С.

ГСОП18 = (18 0 С-(-5,2 0 С) х 215 суток/год = 4988.

ГСОП22 = (22 0 С-(-5,2 0 С) х 215 суток/год = 5848

Теперь найдем сопротивление теплопередаче. Как мы уже знаем коэффициенты a и b для стен жилых зданий, согласно таблице 3 из СП 50.13330.2012 равняются 0,00035 и 1,4.

R ТР (18 0 С) = 0,00035 х 4988 + 1,4 = 3,15 м 2 * 0 С/Вт, для 18 0 С внутри помещения.

R ТР (22 0 С) = 0,00035 х 5848 + 1,4 = 3,45 м 2 * 0 С/Вт, для 22 0 С.

Таким сопротивление, должна обладать стена вместе с утеплителем, для того чтобы в доме были минимальные теплопотери.

Итак, необходимые начальные данные мы получили. Теперь перейдём ко второму этапу, к определению толщины утеплителя.

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 = δS/λS

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

Примеры расчета толщины утеплителя для стен из кирпича и газобетона

Пример 1. Стена из газобетонных блоков D600 толщиной 30 см, утепленная снаружи каменной ватой плотностью 80-125 кг/м 3 , а снаружи обложена керамическим пустотелым кирпичом плотностью 1000 кг/м 3 . Строительство велось в г.Казань.

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.

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

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

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

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

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

RК = δSК/λSК = 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.

Пример 2. Рассмотрим пример, когда вместо газобетонных блоков, уложен силикатный кирпич плотностью 1800 кг/м 3 . Толщина кладки при этом 38 см.

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 ;

λSУ = 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 = δSК1/λSК1 = 0,38/0,87 = 0,44 м 2 * 0 С/Вт — тепловое сопротивление кирпича 1800 кг/м 3 ;

RК2 = δSК2/λSК2 = 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, λSГ = 0,14 Вт/м* 0 С, можем сразу вычислить необходимую толщину стен т.к. стена однородна.

δS = R ТР х λSГ = 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.

Видео «Утепление стен»

В заключении, предлагаем вам посмотреть пару видеороликов, которое будет полезно при выборе толщины утеплителя для стен дома построенного из пенобетона и газобетона.

Сохранить себе в:

Энергоэффективный дом

Расчет теплоизоляции

Чтобы самостоятельно выполнить расчет теплоизоляции, необходимо разобраться с основными понятиями, которые имеют разный физический смысл, хотя на первый взгляд означают одно и то же. Именно поэтому и следует рассмотреть их максимально внимательно.

1. Коэффициент теплопроводности λ

Теплопроводность — это перенос тепловой энергии структурными частицами вещества (молекулами, атомами, электронами) в процессе их теплового движения. Явление теплопроводности подчиняется закону теплопроводности Фурье, который, если речь идет о стационарном потоке тепла от одной грани параллелепипеда к другой, выражается так:

P=-λ×SΔT/h

Здесь:

P — полная мощность тепловых потерь;

S — площадь сечения параллелепипеда;

ΔT — перепад температур граней (измеряется в градусах по шкале Кельвина). При измерении температурных перепадов 1 K приблизительно совпадает 1 градусом по шкале Цельсия (1 °С);

h — длина параллелепипеда (расстояние между его гранями).

2. Коэффициент теплопроводности

Коэффициент теплопроводности (λ) измеряется в Вт/(м×K).

Коэффициент теплопроводности конкретного материала характеризует способность этого материала проводить тепло.

3. Коэффициент теплопередачи U

Коэффициент теплопередачи U показывает, какое количество тепловой энергии (Вт×с) проходит через один квадратный метр поверхности однородной ограждающей конструкции за 1 секунду при заданной разности внешней и внутренней температур в 1 K. Размерность этого показателя: Вт/(м2×K).

Коэффициент теплопередачи показывает, насколько хорошо элемент конструкции (крыша, стена, пол) проводит тепло. Чем ниже этот показатель, тем хуже пропускается тепло и тем лучше теплоизоляция. Коэффициент теплопередачи — это предпочтительный способ сравнения энергетической эффективности строительных конструкций.

П Р И М Е Р

Физический смысл коэффициента теплопередачи можно пояснить следующим примером. В начале XX века внешние стены дома строили из полнотелого кирпича. Как правило, такая стена имела толщину 24 см, с двух сторон она покрывалась слоем штукатурки толщиной 1,5 см. Коэффициент теплопередачи такой стены состав- ляет примерно 2 Вт/(м2×K). При разности температур в 1 K (например, 21 °С внутри помещения и 20 °С — снаружи) потеря энергии составляет 2 Вт на 1 квадратный метр поверхности. Стена площа- дью 30 м (12?2,5) теряет примерно 60 Вт. При понижении внешней температуры соответственно увеличивается и потеря энергии. При внешней температуре 0 °С, разница составит 21 градус, а потеря тепла за 1 час будет равна 1 ч×21 K×60 Вт/К = 1260 Вт×ч или 1,26 кВтч. За 24 часа получается 24 ч×1,26 кВт=30 кВтч, что соот- ветствует сжиганию топлива объемом 3 литра.

4. Сопротивление теплопередаче

Сопротивление теплопередаче (R) представляет собой величину, обратную коэффициенту теплопередачи (U), и, соответственно, описывает, насколько хорошо конкретный материал сопротивляется передаче тепла. Чем выше сопротивление теплопередаче, тем лучше теплоизоляция. Размерность этого показателя: (м2×K)/Вт.

5. Коэффициент теплообмена α

Коэффициент теплообмена α выражает количество тепла, которое за одну секунду обменивается между 1 м2 твердой поверхности и касающимся его воздухом, когда разница температур между поверхностью и воздухом составляет 1 К. Единица измерения: Вт/(м2×K).

6. Потери тепла через ограждения помещения

Трансмиссионный поток теплоты через ограждающую конструкцию (передающаяся тепловая нагрузка) определяется следующим образом:

QT=U×A(ti-te)=A(ti-te)/R (2.4)

Здесь:

A — площадь поверхности элемента здания, м2 ;

U — коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции, Вт/(м2×K);

R=1/U— сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, (м2×К)/Вт;

ti — температура воздуха внутри помещения, °C;

te — температура наружного воздуха, °C.

Коэффициент теплопередачи (U) для элемента здания, представляющего собой многослойную конструкцию, вычисляется по следующему соотношению:

1/U=1/αi+1/αe∑nhi/λi или RU=Ri+Re∑Rλi(2.5)

αi — коэффициент теплообмена на внутренней поверхности ограждения;

αe— коэффициент теплообмена на внешней поверхности ограждения;

hi— толщина i-го слоя ограждающей конструкции;

n — количество слоев в многослойной ограждающей конструкции;

λi — коэффициент теплопроводности i-го слоя ограждающей конструкции;

U — коэффициент теплопередачи элемента здания;

RU — сопротивление теплопередаче 1/U;

Rλi — коэффициент термического сопротивления i-го слоя ограждающей конструкции.

Принятые на сегодняшний день в России стандарты не регламентируют значения коэффициента теплопередачи (U) для различных элементов зданий. Вместо этого для каждого слоя элемента должен быть определен коэффициент термического сопротивления Rλi, зависящий от коэффициента теплопроводности этого слоя. На рис. 2.11 приведен пример, взятый из действующего СНиП, регламентирующий значения коэффициентов теплопередачи стен, крыш и перекрытий для различных регионов России (для внутренней температуры 19 °С). Коэффициенты теплопроводности материалов можно найти в стандартных спецификациях к зданию. Тогда, как следует из только что приведенного соотношения, сумма значений коэффициентов термического сопротивления отдельных слоев и коэффициентов сопротивления теплообмену на внутренней и внешней поверхностях ограждения Ri=1/αi или Re=1/αe дает величину общего коэффициента сопротивления теплопередаче элемента здания RU=1/U.

Формула для расчета значения коэффициента теплопередачи (U), приводимого в стандарте, выглядит следующим образом:

Un=ΔUA+ΔUS, где ΔUA и ΔUS характеризуют величины, связанные с изменением комфортной температуры и влиянием рассеянного солнечного излучения, соответственно.

Рис. 2.11. Нормированные значения коэффициента сопротивления теплопередаче для различных регионов России в соответствии с действующими СНиП

Тепловые потери через расчетные строительные конструкции, а именно наружные стены, пол, верхнее междуэтажное перекрытие или крышу, характеризуются коэффициентами теплопередачи U, Вт/(м2×К) (в действующих СНиП РФ используется обратная величина R0 (м2×°С)/Вт). Эта величина показывает, сколько тепла отдается строительной конструкцией наружу в единицу времени при изменении температуры на 1 °С (или 1 К).

Для расчета тепловых потерь через стену необходимо перемножить коэффициент U, площадь и разность температур. Например, типичный коттедж имеет снаружи площадь стен 100 м2.

При суровых условиях в зимнее время в Средней Европе наружная температура составляет –12 °C, а требуемая внутренняя температура 21 °C. При различных значениях коэффициентов теплопередачи получается следующая мощность тепловых потерь (тепловой поток) через наружные стены при «расчетных условиях» (см. табл. 2.3).

Таблица 2.3. Расчетная мощность тепловых потерь через наружные стены (По данным Института пассивного дома (см.). Следует обратить внимание, что при адаптации этих данных к суровым климатическим условиям России нужно учитывать следующее: наружные температуры опускаются ниже (а значит, перепад температур — выше), а отопительный период — продолжительнее. Методику расчетов с практическими примерами можно найти в справочных материалах на CD, прилагаемом к данной книге.

Тепловые потери являются решающей составляющей энергетического баланса здания. Любые тепловые потери необходимо компенсировать соответствующими тепловыми поступлениями. В противном случае произойдет падение температуры в доме.

С помощью компактной типовой системы отопления для пассивного дома можно выработать около 1000 Вт мощности (это мощность обычного фена для сушки волос). Так как большая часть этой мощности пойдет на компенсацию тепловых потерь от наружных стен, то, конечно же, коэффициент теплопередачи стены U должен быть действительно очень низким (или должно быть очень высокое значение сопротивления теплопередаче R0).

Что же это означает для теплоизоляционной оболочки здания?

В первую очередь становиться ясно, что достижение таких низких величин U (или высоких R0) возможно только благодаря материалам с высокими теплоизоляционными характеристиками. В табл. 2.4 приведена информация о том, какой толщины должны быть однослойные наружные конструкции, чтобы достичь стандартных характеристик ограждающих конструкций дома с величиной U<0,13 Вт/(м2×К) (или R0>7,7 (м2×°С)/Вт).

Таблица 2.4. Данные о толщине однослойных наружных конструкций, позволяющих достичь стандартных характеристик ограждающих конструкций пассивного дома (По данным Института пассивного дома ( Прим. ред.)

Материал

Коэффициент теплопроводности, Вт/(м°×С)

Требуемая толщина в м для достижения U=0,13 Вт/(м2×К) или R0= 7,7 (м2×°С)/Вт

Стандартный бетон

2,1

15,80

Полнотелый кирпич

0,800

6,02

Пустотелый кирпич с вертикальными пустотами

0,400

3,01

Древесина хвойных пород

0,13

0,98

Пористый кирпич, ячеистый бетон

0,11

0,83

Эффективный утеплитель

0,04

0,30

Высокоэффективный утеплитель

0,025

0,19

Нанопористый суперутеплитель с нормальным давлением

0,015

0,11

Вакуумная теплоизоляция (кремнезем)

0,008

0,06

Вакуумная теплоизоляция (глубокий вакуум)

0,002

0,015

В таблице наглядно показано, что разумные границы по толщине наружной оболочки здания возможны только в том случае, если достигается существенный теплоизоляционный эффект с использованием утеплителей с низкими значениями коэффициентов теплопроводности. Для этого подходят все материалы, расположенные в табл. 2.4. Конечно же, комбинация с другими материалами не только возможна, но и во многих случаях необходима. Например: утепленная снаружи бетонная стена или монолитная стена из пенобетона с теплоизоляционными плитами из силиката кальция.

6.1. Тонкости наружной оболочки

Конструкция наружной оболочки будет тем тоньше, чем ниже коэффициент теплопроводности используемой теплоизоляции. Так, для пассивного дома (в условиях Германии) при применении в качестве наружных стен блоков из прессованной соломы необходимая толщина составит около 50 см или более. При применении более эффективных утеплителей (минеральная вата, пенополистирол, целлюлозная теплоизоляция) толщина теплоизоляции составит около 30 см. При использовании высокоэффективных утеплителей, таких как пенополиуретан, толщина теплоизоляции снизится до 20 см.

Есть и еще более эффективные виды теплоизоляции. Так, например, в Германии в настоящее время допущена к применению вакуумная теплоизоляция. С использованием вакуумных изоляционных панелей (ВИП) можно действительно получить очень эффективную и одновременно тонкую наружную оболочку. Не менее успешно зарекомендовал себя и другой вариант — «полупрозрачная теплоизоляционная оболочка».

При этом суммарная солнечная радиация абсорбируется не на поверхности оболочки, а проходит в глубину теплоизолированной конструкции, чтобы снизить разность температур и достичь низкого значения коэффициента теплопередачи U, эквивалентного требуемым значениям.

6.2. Увеличение толщины эффективной теплоизоляции

Опыт строительства первых пассивных домов показал, что увеличение толщины эффективной теплоизоляции можно реализовать в большинстве случаев:

  • Во многих случаях при строительстве предусмотрена площадь под теплоизоляцию. Если площади не хватает или это требует больших финансовых затрат, то можно применить высокоэффективные теплоизоляционные материалы.
  • Увеличение толщины теплоизоляции со строительной точки зрения не представляет проблем. При правильном применении затраты на монтаж теплоизоляции не выше, чем при меньших толщинах. Остаются только повышенные затраты на закупку большего количества теплоизоляционного материала, который все же сравнительно недорог. Как на практике выглядят конструкции оболочки пассивного дома с использованием различных материалов, будет показано далее на примерах.
  • Все применяемые сегодня стандартные элементы ограждающих конструкций зданий адаптированы и для пассивных домов. Существуют разнообразные варианты: кирпичные стены, двухслойные или со скрепленной теплоизоляцией (система теплоизоляции с тонким штукатурным слоем) или с навесным фасадом (фасадная система с вентилируемым зазором), сборные строительные элементы из легких бетонов, сборные железобетонные элементы, деревянные конструкции (классические или с использованием легких балок), несъемная опалубка, металлические конструкции и полупрозрачные элементы.
  • Результаты измерений в построенных пассивных домах показали, что увеличение толщины теплоизоляции оправдывает ожидания. Фактические значения тепловых потерь совпадают с расчетными. Строительные элементы с увеличенным слоем теплоизоляции, применяемые в пассивных домах, имеют значительное преимущество по сравнению с традиционными.
  • Благодаря низким тепловым потерям автоматически повышаются значения температур на внутренних поверхностях наружных стен зимой, даже без применения отопительных приборов. Благодаря этому снижается интенсивность конвективного теплообмена в помещении, что является хорошей предпосылкой для создания комфортного микроклимата. Высокие значения температур на внутренних поверхностях наружных стен приводят, кроме того, к снижению уровня влажности на поверхностях строительных конструкций, что практически исключает их повреждение вследствие увлажнения.
  • В летнее время температуры на внутренних поверхностях наружных стен примерно совпадают с температурой воздуха в помещениях. Иначе говоря, они ниже, чем при плохо теплоизолированных строительных конструкциях. При плохой теплоизоляции в жаркое время года тепловая энергия интенсивно переносится внутрь помещения, что приводит к летнему перегреву. Хорошо утепленные конструкции имеют значительное уменьшение амплитуды колебания температуры уже при незначительном весе (например, двойной гипсокартон в качестве несущей части). Уже благодаря этому достигается оптимальный температурный режим конструкции в летний период. Очень важной является продолжительная постоянная времени здания (инерционность здания). Она получается благодаря усиленной теплоизоляции и позволяет эффективно использовать открытые (без отделки материалами с низкими значениями теплоусвоения) внутренние поверхности массивных конструкций здания (стены, полы, потолки). Вследствие этого пассивный дом можно достаточно эффективно охладить благодаря ночному проветриванию и удерживать прохладу в течение дня. «Летние условия» должны быть точно так же запроектированы, как и зимние. Для этого используется специальная расчетная программа «Пакет проектирования пассивного дома» (PHPP — См. . Демонстрационную версию пакета PHPP 2007 (к сожалению, только на английском языке) с руководством пользователя можно скачать отсюда: ).
  • Строительные конструкции с усиленной теплоизоляцией лучше сглаживают влияние «тепловых мостиков» (по наружным размерам), чем стандартно утепленные. Это особенно важно при капитальном ремонте и реконструкции старых зданий. Так как несущие конструкции и внутренний несущий слой ограж- дающих конструкций расположены за толстой теплоизоляцией, то они (за исключением стыковых и прочих соединений) находятся полностью в «теплой» области (т. е. их температуры практически равны внутренним температурам в помещениях).

Расчет толщины утеплителя — формула расчета

Не все утеплители одинаково полезны. Именно так, по созвучию с известной рекламой йогуртов, можно определить основную проблему выбора утеплителя при утеплении дома. Чтобы четко понимать, в чем различие между утеплителями, и какой из них выбрать – надо понимать по каким принципам рассчитывается толщина утеплителя в каждом конкретном случае, и что собой представляет расчет толщины утеплителя, когда вы имеете 2 или 3 разных материала в листах, на практике.

Итак, первое, что предстоит сделать – это выбрать оптимальный утеплитель для нашей ситуации.

1. Сначала смотрим на его теплосопротивление и обращаемся к таблицам по теплопроводности основных утеплителей, опубликованным на нашем сайте.

2. Далее, смотрим нормы по теплосопротивлению ограждающих конструкций для того региона, в котором мы собираемся построить свой дом. Это нормы по новому СНиПу, который регламентирует минимально необходимое теплосопротивление, чтобы здание могло вписаться в современные параметры энергопотребления.

И неважно, чем вы отапливаетесь – дровами, газом или электричеством – калории ваш дом потребляет исправно, из какого бы топлива вы их не извлекали.

3. Для расчета необходимой толщины утеплителя применяем формулу расчета, указанную ниже.

Какие будут комментарии к этой формуле?

Во-первых, можно применять несколько слоев однородного утеплителя и их теплосопротивление будет просто складываться. Следите только за тем, чтобы между ними не было воздушных зазоров, в которых могли бы возникнуть воздушные микротечения. Когда воздух неподвижен – он лучший изолятор. Когда воздух движется – он начинает охлаждать утеплитель и ограждающие конструкции.

Во-вторых, можно применять несколько слоев разнородных утеплителей, а также можно принимать в расчет теплосопротивление несущих стен, на которых монтируется утеплитель. В этом случае суммируются отдельные показатели теплосопротивления для каждого слоя «пирога».

Теплосопротивление каждого слоя рассчитывается, исходя из теплопроводности каждого конкретного материала. Чем ниже теплопроводность материала, тем выше будет теплосопротивление слоя, изготовленного из этого материала.

Чтобы получить необходимые показатели по теплосопротивлению ограждающих конструкций (пол, потолок, стены) для своего региона – выбираем максимально подходящий эффективный утеплитель (пенопласт, базальтовую вату, пенополиуретан, эковату, пеностекло) и выбираем, какой толщины должен быть утеплитель, принимая во внимание теплопроводность и толщину несущей стены.

Итак, расчет толщины утеплителя для дома еще раз по пунктам:

1. Смотрим таблицу по теплопроводности утеплителей.

2. Смотрим таблицу по нормам теплосопротивления для регионов.

3. Подставляем в формулу цифры по теплопроводности утеплителя и подбираем толщину, чтобы вписаться в нормы по своему региону.

Далее начинаются чисто экономические подсчеты – вычисляются необходимые объемы утеплителя и стоимость его закупки. Также стоит учитывать стоимость доставки и монтажа утеплителя на стены и перекрытия – для некоторых типов объемных или рыхлых утеплителей эти суммы могут быть весьма значительными. Некоторые утеплители на стенах потребуется дополнительно защищать от влаги или солнца.

Кстати, очень просто по данной формуле подбирать разнородные утеплители, которые часто приходится комбинировать в процессе строительства дома.

Смотрим, например, пенопласт ПСБС 25 плотности и ПС 15 плотности. Они имеют разные показатели R, делаем расчет толщины утеплителя в суммарном выражении для общего слоя по всей стене дома согласно формуле.

То же самое касается и базальтовой ваты. Листы базальтового утеплителя плотности 35, 45, 65 и 85 можно комбинировать, чтобы достичь необходимого показателя теплосопротивления стены, в одном случае, и приемлемой жесткости и гидрофобности слоя утеплителя, в другом случае.

способ определения толщины слоя материала

Рисунки к патенту РФ 2023237

Рисунок 1,Рисунок 2,Рисунок 3Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для дефектометрических исследований. Известен способ определения толщины плоcкого слоя, недостатком которого является низкая точность определения искомой величины . Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ , включающий одностороннее импульсное воздействие на слой тепловым импульсным потоком, постоянным во время действия импульса и равномерно распределенным по поверхности слоя, регистрацию изменения температуры на одной из поверхностей слоя и определение его толщины с учетом плотности поглощаемого теплового потока и объемной теплоемкости материала слоя, причем регистрацию изменения температуры ведут непрерывно во время действия импульса и определяют скорость нагрева поверхности слоя, а толщину слоя определяют по участку стабильности вспомогательной функции. Известный способ отличается низкой точностью. Область его применения ограничена. Целью изобретения является повышение точности и расширение номенклатуры измеряемых слоев путем определения толщины слоя материала с низкой теплопроводностью и цилиндрических слоев. В предлагаемом способе отсутствует погрешность, связанная с температурной зависимостью теплофизических свойств и необходимостью определения тепловых потоков. В способе обеспечивается возможность определения скрытых дефектов, раскрывающихся при деформировании материала. Поставленная цель достигается тем, что в материале создают периодические колебания температуры путем модуляции теплового потока поочередно на двух частотах, толщину слоя определяют по результатам измерения разности фаз между колебаниями теплового потока и температуры в контрольной точке для одной из частот и определения поправки на теплообмен (критерий Био) по измеренным величинам разности фаз для двух частот. Например, для плоcкого слоя толщина слоя может быть определена по формуле
l =, где а — коэффициент температуропроводности материала;
— частота колебаний теплового потока;
— безразмерный критерий, величина которого для фиксированного числа Био зависит только от l, a,и который определяется по результатам измерения величины сдвига фаз между колебаниями теплового потока и температуры в контрольной точке. Толщина цилиндрического слоя материала определяется по зависимостям, принципиально аналогичным приведенной. Плоские многослойные образцы подвергают знакопеременному изгибу в процессе прохождения температурной волны через образец. Изгиб осуществляют в облаcти упругих деформаций материала без потери устойчивости слоев на сжатой стороне и без разрушения. Измерения разности фаз между колебаниями теплового потока на поверхности и температуры в контрольной точке производят при нескольких фиксированных положениях изогнутой пластины либо при медленном изменении величины изгибающего момента и последующем изменением направления его действия. При наличии скрытого дефекта в слоистом материале в одном из положений пластины величина дефекта, например высота зазора воздушной прослойки, будет максимальной, что приведет к увеличению сдвига фаз. Поправка на теплообмен определяется непосредственно в эксперименте в качестве интегральной характеристики, что способствует уменьшению погрешности измерения, так как коэффициент теплоотдачи и степень черноты в эксперименте не определяются и не рассчитываются. На фиг.1 показана схема экспериментальной установки, позволяющей реализовать способ; на фиг.2 и 3 — графики, иллюстрирующие способ. Установка включает источник электроэнергии 1, соединенный с источником теплового потока и модулятором теплового потока 3, слой исследуемого материала 4, датчик инфракрасного излучения 5, соединенный с потенциометром постоянного тока 6, усилителем 7 и шлейфовым осциллографом 8. В качестве источника теплового потока 2 используют лампу накаливания с параболическим рефлектором. Поток излучения периодически перерывается шторкой с электромагнитным приводом, управляемым сигналами мультивибратора. Указанные элементы составляют модулятор теплового потока 3, переменный сигнал, пpопоpциональный изменению мощноcти теплового потока, с модулятора теплового потока 3 направляется на осциллограф 8. В качестве датчика изменения мощности используют фотодиод (не показан). Фотодиод используется также и в качестве датчика инфракрасного излучения 5. Вместо фотодиода может быть использована термопара с соответствующими динамическими свойствами. При иcследовании материалов с высокой теплопроводностью и высокой частоте колебаний теплового потока вместо шлейфового 8 может использоваться двухлучевой электронный осциллограф. Изобретение осуществляется следующим образом. Слой исследуемого материала 4 размещают между модулятором теплового потока 3 и датчиком 5. После включения источников энергии 1 и теплового потока 2 включают модулятор 3 и осуществляют подачу переменного теплового потока на поверхность слоя материала 4, возбуждая в нем колебания температуры. Регистрацию колебаний температуры на противоположной поверхности слоя 4 осуществляют при помощи фотодиода 5. Используя потенциометр постоянного тока, компенсируют постоянную составляющую электрического сигнала. Переменную составляющую усиливают при помощи усилителя 7 и регистрируют на фотобумаге осциллографа Н 117-8. При помощи осциллографа 8 регистрируют также колебания теплового потока после модулятора 3. Определяют величину сдвига фаз между колебаниями температуры и теплового потока. Например, для слоя высотой l, состоящего из пластин, эффективная температуропроводность равна

аэф = 0,4610-5 м2/c Подают прерывистый тепловой поток на поверхность образца с частотой0,736 рад/с. Измеряют сдвиг фаз между колебаниями температуры и теплового потока, который составляет208о. Величину безразмерного критерияопределяют по графику фиг.2, причем =4,05,
l = l = = 1,005102м . = 1,005 102 м. Величину определяют при условии Bi 0, так как материал обладает высокой теплопроводностью в условиях незначительного теплообмена с окружающей средой. В случае, если величина критерия Bi отличается значимо от 0, измерение сдвига фаз 1() и 2(2) производят на двух частотах и 2 . По графику фиг. 3 определяют величину критерия Bi, далее по величине 1() и графику фиг. 2 определяют величину и по приведенной выше формуле рассчитывают высоту слоя l.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ СЛОЯ МАТЕРИАЛА, заключающийся в том, что осуществляют одностороннее воздействие тепловым потоком на слой материала, регистрируют изменение температуры слоя материала и определяют его толщину, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения номенклатуры измеряемых слоев путем определения толщины слоя материала с низкой теплопроводностью и цилиндрических слоев, осуществляют периодические колебания температуры слоя материала путем модуляции теплового потока поочередно на двух частотах, измеряют разность фаз между колебаниями теплового потока и температуры слоя в контрольной точке для одной из частот и для двух частот, по разности фаз для двух частот определяют поправку на теплообмен, а толщину слоя материала определяют по разности фаз для одной из частот с учетом полученной поправки. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности путем определения скрытых дефектов слоя материала, при воздействии тепловым потоком на слой материала его деформируют, а разность фаз измеряют при различных фиксированных деформированных состояниях слоя материала. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, разность фаз измеряют в процессе изменения деформированного состояния слоя материала.

Правильное утепление дома — делаем теплотехнический расчёт.

Сейчас, во времена постоянно растущих цен на энергоносители, качественное утепление стало одной из первоочередных задач при возведении новых и ремонте уже построенных домов. Затраты на работы, связанные с повышением энергоэффективности дома, практически всегда окупаются в течение нескольких лет. Главное при их выполнении не наделать ошибок, которые сведут все старания на нет в лучшем случае, в в худшем — ещё и навредят.

Современный рынок строительных материалов просто завален всевозможными утеплителями. К сожалению, производители, или точнее будет сказать, продавцы делают всё, чтобы мы, рядовые застройщики, выбрали именно их материал и отдали свои деньги именно им. А приводит это к тому, что в различных источниках информации (особенно в интернете) появляется много ошибочных и вводящих в заблуждение рекомендаций и советов. Запутаться в них простому человеку довольно легко.

Справедливости ради нужно сказать, что современные утеплители действительно довольно эффективны. Но чтобы использовать их свойства на все сто процентов, во-первых, должен производиться правильный, соответствующий инструкции производителя, монтаж и, во-вторых, применение утеплителя должно всегда быть уместным и целесообразным в каждом конкретном случае. Так как же сделать правильное и эффективное утепление дома? Попробуем разобраться с этим вопросом подробнее…

Ошибки при утеплении дома

Можно выделить три основные ошибки, которые наиболее часто допускают застройщики:

  • неправильный подбор материалов и их последовательности для «пирога» ограждающей конструкции (стены, пола, крыши…);
  • несоответствующая нормам, выбранная «на авось» толщина слоя утеплителя;
  • неправильный монтаж с несоблюдением технологии для каждого конкретного вида утеплителя.

Последствия этих ошибок могут быть весьма печальными. Это и ухудшении микроклимата в доме с повышением влажности и постоянным запотеванием окон в холодное время года, и появление конденсата в тех местах, где это не допустимо, и появление неприятно пахнущего грибка с постепенным загниванием внутренней отделки либо ограждающих конструкций.

Выбор способа утепления

Самое главное правило, которому лучше следовать всегда, гласит — утепляйте дом снаружи, а не изнутри! Значение этой важной рекомендации наглядно продемонстрировано на следующем рисунке:

Сине-красная линия на рисунке отображает изменение температуры в толще «пирога» стены. По ней прекрасно видно, что если утепление производить изнутри, в холодное время года стена будет промерзать.

Вот к примеру такой случай, кстати основанный на вполне реальных событиях. Живёт хороший человек в угловой квартире многоэтажного панельного дома и зимой, особенно в ветреную погоду, мёрзнет. Тогда он решает утеплить холодную стену. А так как квартира его на пятом этаже, то ничего лучше, чем утеплить изнутри, придумать не получается. При этом в один субботний полдень он по телевизору смотрит передачу о ремонте и видит, как там в похожей квартире утепляют стены тоже изнутри при помощи матов из минеральной ваты.

И всё там показали вроде бы правильно и красиво: выставили каркас, заложили утеплитель, закрыли его пароизоляционной плёнкой и обшили гипсокартоном. Но только не объяснили, что использовали минеральную вату не потому, что это самый подходящий материал для утепления стен изнутри, а потому, что спонсором их сегодняшнего выпуска является крупный производитель минераловатных утеплителей.

И вот наш хороший человек решает это повторить. Делает всё также, как по телевизору, и в квартире сразу становится ощутимо теплее. Только радость его от этого длится не долго. Через некоторое время он начинает ощущать, что в комнате появился какой-то посторонний запах и воздух стал как-будто тяжелее. А ещё через несколько дней внизу стены на гипсокартоне стали проявляться тёмные сырые пятна. Хорошо ещё, что обои не успел поклеить. Так что же случилось?

А случилось то, что панельная стена, закрытая от внутреннего тепла слоем утеплителя, быстро промёрзла. Водяные пары, которые содержатся в воздухе и из-за разницы парциальных давлений всегда стремятся изнутри тёплого помещения наружу, стали попадать в утеплитель, несмотря на сделанную пароизоляцию, через плохо проклеенные или вообще не проклеенные стыки, через дырки от скобок степлера и саморезов крепления гипсокартона. При контакте паров с промёрзшей стеной, на ней начал выпадать конденсат. Утеплитель стал сыреть и накапливать всё больше влаги, что и привело к неприятному затхлому запаху и появлению грибка. Кроме того намокшая минеральная вата быстро теряет свои теплосберегающие свойства.

Встаёт вопрос — что же тогда человеку делать в данной ситуации? Ну для начала нужно всё таки постараться найти возможность сделать утепление снаружи. Благо сейчас всё больше появляется организаций, занимающихся такими работами вне зависимости от высоты. Конечно, их расценки многим покажутся очень высокими — 1000÷1500 руб.за 1м² под ключ. Но это только на первый взгляд. Если в полном объёме посчитать все затраты при внутреннем утеплении (утеплитель, его обшивка, шпаклёвки, грунтовки, новая покраска или новые обои плюс зарплата работникам), то в итоге разница с наружным утеплением становится не принципиальной и конечно лучше предпочесть именно его.

Другое дело, если нет возможности получить разрешение на наружное утепление (напр., дом имеет какие-то архитектурные особенности). В этом крайнем случае, если уж Вы решились утеплить стены изнутри, используйте утеплители с минимальной (почти нулевой) паропроницаемостью, такие как пеностекло, экструдированный пенополистирол.

Пеностекло является более экологичным материалом, но к сожалению и более дорогим. Так если 1 м³ экструдированнного пенополистирола стоит около 5000 рублей, то 1 м³ пеностекла — около 25000 рублей, т.е. в пять раз дороже.

Подробно о технологии внутреннего утепления стен будет говорится в отдельной статье. Сейчас отметим лишь тот момент, что при монтаже утеплителя необходимо по максимуму исключать нарушение его целостности. Так, например, ЭППС лучше к стене приклеивать и от дюбелей отказаться совсем (как на рисунке), либо свести их число к минимуму. В качестве отделки утеплитель покрывают гипсовыми штукатурными смесями, либо также обклеивают листами гипсокартона без всяких каркасов и без всяких саморезов.

Как определить нужную толщину утеплителя?

С тем, что утепление дома лучше производить снаружи, чем изнутри, мы более или менее разобрались. Теперь следующий вопрос — а сколько нужно заложить утеплителя в каждом конкретном случае? Зависеть это будет от следующих параметров:

  • какие климатические условия в данном регионе;
  • какой требуемый микроклимат в помещении;
  • какие материалы составляют «пирог» ограждающей конструкции.

Толщина слоя утеплителя определяется при проведении теплотехнического расчёта. Воспользуемся для этого одним из наиболее простых и наглядных онлайн-сервисов, находящимся здесь —

Немного о том, как им пользоваться:

Расчёт утепления стен дома

Допустим «пирог» нашей стены состоит из слоя гипсокартона — 10 мм (внутренняя отделка), газосиликатного блока D-600 — 300 мм, минераловатного утеплителя — ? мм и сайдинга.

Вносим в программу исходные данные в соответствии со следующим скриншотом:

Итак по пунктам:

1) Расчет выполнить согласно: — оставляем точку напротив «СП 50.13330.2012 и СП 131.13330.2012», как мы видим эти нормы более свежие.

2) Населенный пункт: — выбираем «Москва» либо любой другой, который есть в списке и к Вам ближе.

3) Тип зданий и помещений — устанавливаем «Жилые.»

4) Вид ограждающей конструкции — выбираем «Наружные стены с вентилируемым фасадом.» , так как наши стены обшиты снаружи сайдингом.

5) Расчетная средняя температура и относительная влажность внутреннего воздуха определяются автоматически, мы их не трогаем.

6) Коэффициент теплотехнической однородности «r» — его значение выбираем нажав на знак вопроса. Ищем, что нам подходит в появившихся таблицах. Если ничего не подходит — принимаем значение «r» из указаний Мосгосэкспертизы (указаны вверху страницы над таблицами). Для нашего примера мы взяли значение r=0,85 для стен с оконными проёмами.

Данный коэффициент в большинстве подобных онлайн-программ для теплотехнического расчёта отсутствует. Его введение делает расчёт более точным, так как он характеризует неоднородность материалов стены. К примеру, при расчёте кирпичной кладки этот коэффициент учитывает наличие растворных швов, теплопроводность которых значительно больше, чем у самого кирпича.

7) Опции расчёта: — ставим галочки напротив пунктов «Расчёт сопротивления паропроницанию» и «Расчёт точки росы».

8) Вносим в таблицу материалы, составляющие наш «пирог» стены. Обратите внимание — принципиально важно вносить их в очерёдности от наружного слоя к внутреннему.

Примечание: Если стена имеет наружный слой материала отделённый прослойкой вентилируемого воздуха (в нашем примере это сайдинг), этот слой в расчёт не включают. Он уже учтён при выборе вида ограждающей конструкции.

Итак, мы внесли в таблицу следующие материалы — минераловатный утеплитель KNAUF, газосиликат плотностью 600 кг/м³ и известково-песчаную штукатурку. При этом автоматически появляются значения коэффициентов теплопроводности (λ) и паропроницаемости (μ).

Толщины слоёв газосиликата и штукатурки нам известны изначально, вносим их в таблицу в миллиметрах. А искомую толщину утеплителя подбираем до тех пор, пока под таблицей не появится надпись «R0пр>R0норм (… > …) конструкция соответствует требованиям по теплопередаче.»

В нашем примере условие начинает выполняться при толщине минеральной ваты равной 88 мм. Округляем это значение в большую сторону до 100 мм, так как именно такая толщина имеется в продаже.

Также под таблицей мы видим надписи, говорящие о том, что влагонакопление в утеплителе невозможно и выпадение конденсата невозможно. Это свидетельствует о правильно выбранной схеме утепления и толщине слоя утеплителя.

Кстати данный расчёт позволяет нам увидеть то, о чём говорилось в первой части этой статьи, а именно, почему утепление стен изнутри лучше не делать. Поменяем слои местами, т.е. поставим утеплитель внутрь помещения. Что при этом получается смотрите на следующем скриншоте:

Видно, что хотя конструкция по прежнему соответствует требованиям по теплопередаче, но условия паропроницаемости уже не выполняются и возможно выпадение конденсата, о чём сказано под табличкой материалов. О последствиях этого говорилось выше.

Ещё одним достоинством данной онлайн-программы является то, что нажав на кнопку «Отчёт» внизу страницы, можно получить весь проведённый теплотехнический расчёт в виде формул и уравнений с подстановкой всех значений. Кому то это возможно будет интересно.

Расчёт утепления чердачного перекрытия

Пример теплотехнического расчёта чердачного перекрытия показан на следующем скриншоте:

Отсюда видно, что в данном примере необходимая толщина минеральной ваты для утепления чердака составляет не менее 160 мм. Перекрытие — по деревянным балкам, «пирог» составляют — утеплитель, сосновые доски толщиной 25 мм, ДВП — 5 мм, воздушный зазор — 50 мм и подшивка гипсокартоном — 10 мм. Воздушный зазор присутствует в расчёте из-за наличия каркаса под гипсокартон.

Расчёт утепления цокольного перекрытия

Пример теплотехнического расчёта для цокольного перекрытия показан на следующем скриншоте:

В данном примере, когда цокольное перекрытие является монолитным железобетонным толщиной 200 мм и в доме есть неотапливаемое подполье, минимально необходимая толщина утепления экструдированным пенополистиролом составляет около 120 мм.

Таким образом выполнение теплотехнического расчёта позволяет правильно скомпоновать «пирог» ограждающей конструкции, выбрать необходимую толщину каждого слоя и в конце концов выполнить эффективное утепление дома. После этого главное произвести качественный и правильный монтаж утеплителя. Выбор их сейчас очень большой и в работе с каждым есть свои особенности. Об этом обязательно будет говориться в других статьях нашего сайта, посвящённых теме утепления жилища.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *