Если правильно подобрать толщину пенопласта для утепления стен, можно защитить дом от резких перепадов температуры, минимизировать теплопотери и оптимизировать расходы на отопление, а также создать внутри благоприятный микроклимат. Есть средние значения теплоизоляции для разных регионов страны: не менее 100 мм для юга, от 150 мм в центральной части, от 200 мм в Сибири, на Урал и в северо-западных районах. Но эти значения не учитывают тип утеплителя, поэтому лучше рассчитать точную толщину, тем более что вычисления не сложные, и поэтому с ними справится каждый. Чтобы упростить вам задачу, приводим пошаговую инструкцию по теплотехническому расчету с описанием всех этапов.
Шаг первый — установить исходные характеристики
Первое, что нужно сделать для расчета, — установить «пирог» стены, выписать коэффициент теплопроводности каждого слоя, а также толщину, за исключением толщины утеплителя. Перечень материалов будет у всех разный — все зависит от того, из чего планируется строить дом. Для примера возьмем стены из газобетона, утепленные пенопластом и отделанные декоративным кладочным кирпичом. Получится следующий «пирог» стены:
- Газоблоки: ширина β = 300 мм, коэффициент теплопроводности λ = 0,12 Вт/м2⸱°С.
- Пенопласт: β неизвестна (искомая величина), λ = 0,0,35 Вт/м2⸱°С.
- Воздушный зазор: β = 30 мм.
- Клинкерный декоративный кирпич: β = 65 мм, λ = 0,9 Вт/м2⸱°С.
Важно знать! Согласно п. 9.1.2 СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий», в теплотехническом расчете не берутся во внимание слои конструкции, находящиеся между воздушной прослойкой и наружной поверхностью. По этой причине в вычислениях будут учтены только газоблоки и сам утеплитель пенопласт
Структура стены из газобетона для примера расчета
Шаг второй — определить требуемое сопротивление теплопередаче
Требуемое сопротивление теплопередаче Rтр — это минимальное значение, устанавливаемое в зависимости от продолжительности отопительного периода, то есть зависящее от региона строительства. Показатель определяется по таблице 3 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий».
Как видно из таблицы, Rтр зависит от ГСОП — градусо-суток отопительного периода, которые вычисляются по формуле:
(tв – tср) ⸱ z,
где tв — нормативная температура в помещении (в жилом она составляет 18 °C), tср — средняя температура за отопительный сезон, z — продолжительность отопительного периода, равная количеству дней со среднесуточной температурой воздуха ниже +8 °C. Значение tср и z легко найти в интернете. Примеры показателей для разных городов приведены в таблице. Если взять для примера Москву, то tср составит –3,1 °C.
Справочная таблица с длительностью отопительного периода и средней температурой за сезон отопления
Еще z можно определить по карте страны, где линиями размечены районы с одной продолжительностью отопительного периода. Для расчета на примере Москвы z составит 214 суток.
Карта с длительностью отопительного сезона в разных районах
Теперь можно вычислить ГСОП:
ГСОП = (18 – (–3,1) ⸱ 214 = 4500 °C⸱сут./год.
По таблице 3 СП 50.13330.2012 значение 4500 находится между 4000 и 6000, то есть Rтр будет между 2,8-3,5. Чтобы вычислить, составляем пропорцию:
4000/2,8 = 4500/Rтр, откуда Rтр = 4500 ⸱ 2,8/4000 = 3,15 м2⸱°С/Вт.
Таблица 3 СП 50.13330.2012
Шаг третий — вычислить оптимальную толщину утеплителя
На предыдущем этапе мы определили, что требуемое (по сути, минимальное) сопротивление теплопередаче Rтр стены при строительстве в Москве должно составлять 3,15 м2⸱°С/Вт. Исходя из этого, можно определить и минимальную толщину утеплителя, в частности пенопласта. Для этого потребуется формула, по которой вычисляется любое R:
R = β/λ + Rв + Rсн,
где Rв + Rсн — сопротивление теплопередаче пристенного воздуха внутри и снаружи, принимаемое равным 0,16 м2⸱°C/Вт.
Если конструкция многослойная, то общее R вычисляется как сумма R всех слоев, в рассматриваемом случае газобетона и пенопласта. Поэтому формула будет выглядеть так:
R = βг/λг + βп/λп + Rв + Rсн.
В рассматриваемой формуле неизвестна только толщина утеплителя (пенопласта) βп. Остальные данные есть:
- R = Rтр = 3,15 м2⸱°С/Вт;
- βг = 300 мм;
- λг = 0,12 Вт/м2⸱°С;
- λп = 0,035 Вт/м2⸱°С.
Подставляем в формулу и получаем:
R = βг/λг + βп/λп + Rв + Rсн = 0,3/0,12 + βп/0,035 + 0,16 = 3,15.
Отсюда βп равно:
βп = (3,15 – 0,3/0,12 – 0,16) ⸱ 0,035 = 0,103 м или 10,3 см.
Можно округлить значение, и тогда получим, что в рассматриваемом примере для утепления стены из газоблоков шириной 30 см потребуется пенопласт толщиной 10 см.
В заключение
В современных условиях, когда цены на строительные материалы регулярно увеличиваются, стоит подходить к расчету их количества более тщательно. В случае с утеплителем важно правильно рассчитать толщину, чтобы не переплатить за избыточную теплоизоляцию, и в то же время сделать дом теплым, а также экономить на отоплении. Найти искомую величину легко, произведя теплотехнический расчет. Все справочные данные и формулы представлены в нормативных документах — сводах правил, поэтому сложностей с вычислениями обычно не возникает. По приведенной инструкции вы можете рассчитать толщину утеплителя для стены из любых материалов и любого количества слоев.