Расчет толщины утеплителя для стен
Темы статьи:
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:
- Нахождения сопротивлением теплопередаче стен, которое необходимо для дальнейших вычислении.
- 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 RТР = 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 20-220С.
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 ≤ 80С».
Пример расчета параметра RТР
Для того, чтобы все стало более понятным, давайте рассчитаем сопротивлением теплопередаче стен (RТР) для дома построенного в г. Казань.
Для этого у нас есть две формулы:
RТР = a х ГСОП + b,
ГСОП = (tВ-tОТ) х zОТ
Сначала рассчитаем ГСОП. Для этого ищем г. Казань в правой колонке СНиП 23-01-99.
Находим по таблице, что средняя температура tОТ = — 5,20С, а продолжительность zОТ = 215сут/год.
Теперь нужно определится, какая температура воздуха внутри помещения для вас комфортна. Как было написано выше оптимальным считается tВ = 20-220С. Если вы любите более прохладную или более теплую температуру, то при расчете ГСОП для значение tВ может быть другим.
Итак, подсчитаемГСОП для температуры tВ = 180С и tВ = 220С.
ГСОП18 = (180С-(-5,20С) х 215 суток/год = 4988.
ГСОП22 = (220С-(-5,20С) 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.
RТР(180С) = 0,00035 х 4988 + 1,4 = 3,15 м2*0С/Вт, для 180С внутри помещения.
RТР(220С) = 0,00035 х 5848 + 1,4 = 3,45 м2*0С/Вт, для 220С.
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 RТР,которое мы рассчитывали в предыдущейглаве, т.е.:
RТР = 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/м3 , а снаружи обложена керамическим пустотелым кирпичом плотностью 1000 кг/м3. 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*0С — теплопроводность газобетона;
λSУ = 0,045 Вт/м*0С – теплопроводность утеплителя;
λSК = 0,52 Вт/м*0С – 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 м2*0С/Вт — тепловое сопротивление газобетона;
RК = δSК/λSК = 0,12/0,52 = 0,23 м2*0С/В — тепловое сопротивление кирпича.
Т.к. наша стена состоит из трех слоев, то верно будет уравнение:
RТР= RГ + RУ + RК,
тогда RУ = RТР— RГ — RК
В предидущей главе мы находили значение RТР(220С) для г. Казань. Используем его для наших вычислений.
RУ = 3,45 — 2,14 – 0,23 = 1,08 м2*0С/Вт.
Таким образом мы нашли, каким тепловым сопротивлением должен обладать утеплитель. Для нахождения толщины утеплителя воспользуемся формулой:
δS = RУ х λSУ = 1,08 х 0,045 = 0,05 м.
Мы получили, что для заданных условий достаточно утеплителя толщиной 5 см.
Если мы возьмём значение RТР(180С) = 3,15 м2*0С/Вт, то получим:
RУ = 3,15 — 2,14 – 0,23 = 0,78 м2*0С/Вт.
δS = RУ х λSУ = 0,78 х 0,045 = 0,035 м
Как видите, толщина утеплителя изменилась всего на полтора сантиметра.
Пример 2. Рассмотрим пример, когда вместо газобетонных блоков, уложен силикатный кирпич плотностью 1800 кг/м3. Толщина кладки при этом 38 см.
По аналогии с предыдущими вычислениями находим значения теплопроводности по таблице:
λSК1 = 0,87 Вт/м*0С — теплопроводность силикатного кирпича плотностью 1800 кг/м3;
λSУ = 0,045 Вт/м*0С – теплопроводность утеплителя;
λSК2 = 0,52 Вт/м*0С – теплопроводность кирпича плотностью 1000 кг/м3.
Далее находим значения R:
RК1 = δSК1/λSК1 = 0,38/0,87 = 0,44 м2*0С/Вт — тепловое сопротивление кирпича 1800 кг/м3;
RК2 = δSК2/λSК2 = 0,12/0,52 = 0,23 м2*0С/В — тепловое сопротивление кирпича 1000 кг/м3.
Находим тепловое сопротивление утеплителя:
RУ = 3,45 – 0,44 – 0,23 = 2,78 м2*0С/Вт.
Теперь вычисляем толщину утеплителя:
δS = RУ х λSУ = 2,78 х 0,045 = 0,12 м.
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*0С, можем сразу вычислить необходимую толщину стен т.к. стена однородна.
δS = RТР 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.