Расчет толщины утеплителя для фасада здания

Необходимость утепления фасадов каждого здания возникает из-за существенной экономии энергии в период отопления. Согласно статистике около 35-40% тепла улетучивается через незащищенные наружные стены. В результате увеличиваются тарифы на оплату коммунальных услуг в зимний (отопление помещений) и летний (кондиционирование) периоды.

Кроме того, утепление фасадов способствует дополнительной защите наружных стен от возможного промерзания, от появления грибка и плесени внутри помещений. Дополнительно удастся создать благоприятный микроклимат внутри зданий независимо от сезона, обеспечить необходимую звукоизоляцию.

Теплоэффективность здания: учитываем определенные коэффициенты

Определить необходимую толщину утеплителя можно, ссылаясь на ДБН «Теплоизоляция и энергоэффективность зданий ДБН 2.6-31:2021» - этот нормативный документ вступил в силу с 2021 года. Учитывая предложенные нормативные документы, удастся правильно выбрать оптимальную толщину утеплителя и для крыш, и для стен.

Для этого стоит обратить внимание на несколько коэффициентов теплоэффективности:

• Теплопроводность определяют с помощью коэффициента теплоизоляции материала λ, Вт/мК. В результате удастся узнать всю информацию о свойствах используемых материалов независимо от толщины. В таком случае действует следующее правило: чем ниже коэффициент λ, тем меньше материал способен проводить тепло (гарантия высокого уровня теплоизоляции).
• Теплопередачу определяют с помощью коэффициента U, Вт/м²К. Такое значение поможет определить уровень теплоизоляции материала с учетом его толщины. Чем ниже этот показатель, тем выше будет теплоизоляционный уровень стенового блока/утеплителя.
• Сопротивление теплопередаче - коэффициент R, м²К/Вт, значение которого пропорционально коэффициенту U. Это значение также указывает на теплоизоляционный уровень материала, учитывая его толщину (L, м): чем выше R, тем выше показатель теплоизоляции. Определить R можно следующим образом: R = 1/U = L/λ.

По сравнению с европейскими странами, в Украине нормируется сопротивление теплопередаче R.

Климатические пояса Украины

Территория Украины расположена в двух климатических зонах, ссылаясь на которые удастся осуществить расчет толщины утеплителя. В каждой зоне отмечают определенные погодные условия, температурные показатели, в зависимости от сезона, влажность. Определенная толщина теплоизоляционного слоя связана напрямую с коэффициентом сопротивления теплопередаче (R).

Формула расчета толщины утеплителя выглядит следующим образом: 

R = (толщина стенок в метрах) / (коэффициент теплоизоляции в материале).

В результате необходимо ознакомиться с таблицей, в которой указано значение Rq min - минимальное значение сопротивления теплопередаче конструкций в жилых и общественных зданиях:

Таблица 1. Минимальное значение сопротивления теплопередаче для разных типов конструкций. 

Ч.ч.	Тип ограждающей конструкции	Значение Rq min, м2*К/Вт, для каждого климатического пояса
		I	II
1	Внешние стены	4,00	3,50
2	Совмещенные покрытия	7,00	6,00
3	Перекрытия технических этажей (чердаки, которые отапливаются), мансарды, чердачные перекрытия (чердаков, которые не отапливаются)	6,00	5,50
4	Перекрытия чердаков, которые не отапливаются, граничат с наружным воздухом	5,00	4,00
5	Зенитные фонари	0,80	0,70
6	Конструкции светопрозрачного типа	0,90	0,70
7	Наружные двери	0,70	0,60

 

Точка росы: что это и от чего зависит?

С целью рассчитать утеплитель на дом нужно разобраться с таким распространенным понятием, как "точка росы". Это место "встречи" пара с температурой воздуха, что приводит к образованию воды (конденсата). Причем местонахождение данной точки может быть где угодно - в любом из слоев стенового пирога.

На местонахождение влияет сразу два главных фактора:

1. Температура выпадения конденсата - точки росы. Речь идет о толщине материала для изоляции или о несущей стене (может быть сухой или мокрой). 
2. Влажность. В этом случае действует следующее правило: чем ниже показатели влажности внутри здания, тем точка росы будет ниже реальной температуры воздуха в комнате.

В результате при повышении уровня влажности в помещении точка росы будет постепенно повышаться, приближаясь к температуре прогретого воздуха в здании. В условиях относительной влажности 100% точка росы будет полностью совпадать с температурой внутри здания.

Положение точки росы в стене напрямую связано с:

• показателями влажности на улице и внутри здания;
• температурой, на улице и внутри здания;
• толщиной, плотностью материалов, представленных в слоях стены.

Такие показатели необходимо учитывать при выборе оптимального вида утеплителя еще на этапе подготовки к утеплению фасадов.

Методы расчета толщины утеплителя

Рассчитать оптимальную толщину утеплителя для наружных стен достаточно легко и просто, если воспользоваться уже давно проверенными методами расчета. Для проведения быстрой процедуры предусмотрен калькулятор расчета, в котором достаточно указать следующую информацию:

• Значение Rq min, м2*К/Вт с учетом конкретного климатического пояса.
• Материал утеплителя из предложенного списка.
• Материал, из которого была построена стена определенного здания.
• Толщина стенки, указанная в мм.

Вследствие этого происходит быстрый расчет с целью получения правильной толщины будущего утеплителя.

Формула для расчета толщины утеплителя

Определить минимальную толщину утеплителя можно, воспользовавшись предложенной формулой - R = δ/λ, где:

• R - это общее термическое сопротивление всех слоев в конструкции (м2 - °С/Вт);
• δ - толщина конкретного вида утеплителя (м);
• λ - расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, отталкиваясь от эксплуатационных условий ограждающей конструкции (Вт/(м-°С).

Таким образом, толщина утеплителя - это результат сопротивления теплопередаче на коэффициент теплопроводности δ = λ*R. В процессе выполнения расчетов следует помнить о термическом сопротивлении материала каждого слоя конструкции.

Пошаговый алгоритм расчета толщины утеплителя

Чтобы разобраться более подробно с такими понятиями, как теплоизоляция, толщина утеплителя, нужно придерживаться определенной последовательности действий.

Пошаговый алгоритм правильного расчета выглядит следующим образом:

1. Первым делом необходимо определиться с температурной зоной конкретного здания.
2. Исходя из этого, необходимо определиться с соответствующим типом материала, который будет использоваться в качестве утеплителя.
3. Воспользовавшись вышеупомянутой формулой, нужно рассчитать оптимальную толщину утеплителя.
4. Нужно проверить допустимую нагрузку на фасадную часть здания.
5. Последний этап - проверка, где именно будет находиться точка росы.

Ознакомиться с дополнительной информацией о правильном расчете толщины утеплителя можно с помощью видео: https://youtu.be/BEAXG_0mZP4?si=tEBOYDM7LuAGretw 

Пример расчета: как применить формулу и таблицу для расчета

Перед началом всех расчетов следует ознакомиться с таблицей толщины утеплителя, отталкиваясь от коэффициента теплопроводности (КТП): 

Таблица 2. Теплопроводности строительных материалов.

Материал	Плотность, м3	КТП сухая, Вт/мºC	% влажн._1	% влажн._2	КТП при влажн._1, Вт/мºC	КТП при влажн._2, Вт/мºC
Газо-пено-бетон (пенно-силикат)	300	0,08	8	12	0,11	0,13
Газо-пено-бетон (пенно-силикат)	400	0,11	8	12	0,14	0,15
Газо-пено-бетон (пенно-силикат)	600	0,14	8	12	0,22	0,26
Газо-пено-бетон (пенно-силикат)	800	0,21	10	15	0,33	0,37
Газо-пено-бетон (пенно-силикат)	1000	0,29	10	15	0,41	0,47
Кирпич (силикатный)	1500	0,64	2	4	0,7	0,81
Кирпич (сплошной)	1800	0,88	1	2	0,7	0,81
Кирпич (шлаковый)	1700	0,52	1,5	3	0,64	0,76
Кирпич (глиняный)	1600	0,47	2	4	0,58	0,7
Кирпич (трепельный)	1200	0,35	2	4	0,47	0,52
Металл медь	8500	407	0	0	407	407
Сухая штукатурка (лист)	1050	0,15	4	6	0,34	0,36
Плиты минеральной ваты	350	0,091	2	5	0,09	0,11
Плиты минеральной ваты	300	0,070	2	5	0,087	0,09
Плиты минеральной ваты	200	0,070	2	5	0,076	0,08
Плиты минеральной ваты	100	0,056	2	5	0,06	0,07
Пенобетон	1000	0,29	8	12	0,38	0,43
Пенобетон	800	0,21	8	12	0,33	0,37
Пенобетон	600	0,14	8	12	0,22	0,26
Пенобетон	400	0,11	6	12	0,14	0,15
Пенобетон на известняках	1000	0,31	12	18	0,48	0,55
Пенобетон на цементе	1200	0,37	15	22	0,60	0,66
Пенополистирол  (ПСБ-С25)	15	0,029-0,033	2	10	0,035-0,052	0,040-0,059
Пенополистирол  (ПСБ-С25)	25	0,036-0,041	2	20	0,034	0,039
Пенополистирол  (ПСБ-С25)	35	0,041	2	5	0,05	0,05
Панель пенополиуретановая	60	0,035	2	5	0,41	0,41

 

Как вычислить коэффициент R термичности для стенового пирога ?

В качестве примера возьмем температурную зону II (южные регионы) и минимально допустимое значение коэффициента сопротивления наружных стен 3,5 (Таблица 1.) Стена была построена из газобетона. Исходя из выше предложенной таблицы: показатели плотности составляют 600 г/м3, толщина около 30 см, коэффициента теплопроводности (КТП) - 0,26 Вт/(м*K). Из таблицы теплопроводности, показатель R соответствует значению - 0,26 Вт/(м*K) (Таблица 2).

R = 0.3 m / 0,26 Вт/(м*K) = 1,15 q min, м2*К/Вт (Газо-пено-бетон (пеносиликат))

Далее вычисление тепло сопротивления R для слоя пенопласта 

Согласно Таблице 2, пенополистирол EPS-90 (ПСБ-С35) имеет значение коэффициента теплопроводности (КТП) 0,039 Вт/(м*K) при толщине 100 мм. 

R = 0.1 m / 0,039 Вт/(м*K) = 2,56 q min, м2*К/Вт (Пенополистирол EPS-90 (ПСБ-С35))

Теперь два полученных значения суммируем между собой, сравнивая результат с таблицей "Минимального допустимого значения сопротивления".

R q min, м2*К/Вт = 1,15 q min, м2*К/Вт (Газо-пено-бетон (пеносиликат)) + 2,56 q min, м2*К/Вт (Пенополистирол EPS-90 (ПСБ-С35))

R = 3,71 q min, м2*К/Вт 

Сравниваем полученные результаты с таблицей, согласно ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ И ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ЗДАНИЙ ДБН В.2.6-31:2021. Имеем значение для южного региона Украины II согласно (Таблице 1) - 3,5. То есть наш стеновой пирог при значении R = 3,71 q min, м2*К/Вт полностью соответствует минимальным требованиям ДБН В.2.6-31:2021

По аналогичному примеру сейчас проведем расчет для первой климатической зоны Украины, куда входит большинство областей. Для примера используем толщину утеплителя вспененного пенополистирола 150 мм, той же плотности. Согласно таблице 2 имеем значение - 0,05 Вт/(м*K)

R = 0.15 m / 0,05 Вт/(м*K) = 3 q min, м2*К/Вт (Пенополистирол EPS-90 (ПСБ-С35))

Далее добавляем два значения коэффициента R для всего стенового пирога 

R q min, м2*К/Вт = 1,15 q min, м2*К/Вт (Газо-пено-бетон (пеносиликат)) + 3 q min, м2*К/Вт (Пенополистирол EPS-90 (ПСБ-С35))

R = 4,15 q min, м2*К/Вт 

Из полученного значения в 4,15, также можем сделать вывод, что при заданных параметрах стенового пирога, мы имеем показатель выше минимально допустимой нормы в 4.

Дома данный стеновой пирог полностью соответствует нормативным значениям согласно требованиям ДБН В.2.6-31:2021.

В будущем процесс проектирования теплоизоляционного слоя в жилых домах необходимо осуществляться с учетом теплоизоляционных материалов, которые планируется применять. При этом их сроки эффективной эксплуатации должны соответствовать требованиям ДСТУ Б В.2.7-182. Все материалы и конструкции для утепления должны соответствовать требованиям ДБН В.1.2-8. При этом конструкции для теплоизоляции фасадов должны соответствовать требованиям пожарной безопасности ДБН В.1.1-7 и ДБН В.2.6-33.

Более подробно ознакомиться с нормами можно по ссылке: https://termopaneli.com.ua/ua/uploads/DBN-V_2_6-31-2021.pdf

Как правильно утеплить дом из камня (кирпич , керамический блок, газобетон)

В видео ниже, рассмотрены ключевые аспекты утепления каменных домов, включая типичные ошибки и их последствия, рекомендуемые материалы для изоляции и солнцезащиты, а также важность соблюдения современных стандартов энергоэффективности согласно ДБН за 2021 год.

Утепление дома термопанелями от компании Роял Фасад 

Компания-производитель клинкерных термопанелей Роял Фасад предлагает своим клиентам комплексный подход к отделке и утеплению фасада любого здания. Специалисты компании помогут провести грамотный теплотехнический расчет утеплителя учитывая все особенности конкретного здания, индивидуальные пожелания заказчика. 

В результате удастся получить качественно утепленный фасад, который будет защищен от негативного воздействия всевозможных факторов, обеспечивая привлекательный внешний вид наружных стен здания на протяжении длительного времени.

CadEE.pro - онлайн калькулятор для расчета теплотехнических характеристик ограждающих конструкций и энергоэффективности зданий в соответствии с украинскими нормами.