формула расчета толщины утеплителя для стен
Толщина утеплителя для стен
Однослойные стены, выполненные только из обычного керамического или силикатного кирпича, не соответствуют современным нормативным параметрам по теплосбережению.
Для обеспечения требуемых теплозащитных характеристик наружных стен необходимо использовать эффективный утеплитель, установленный с наружной стороны или в толще конструкции стен.
Применение утеплителя, в многослойных конструкциях наружных стен, позволяет обеспечить требуемую теплозащиту стен во всех регионах России. За счет применения утеплителя потери тепла снижаются приблизительно в 2 раза, уменьшается расход строительных материалов, снижается масса стеновых конструкций, а в помещении создаются требуемые санитарно-гигиенические условия, благоприятные и комфортные для проживания.
Расчет теплоизоляции стен
Способность ограждений оказывать сопротивление потоку тепла, проходящему из помещения наружу, характеризуется сопротивлением теплопередачи R0.
Требуемая толщина утеплителя наружной стены вычисляется по формуле:
Для многослойных конструкций в формуле (1) δ/λ следует заменить на сумму
При выполнении теплотехнического расчета системы утепления с воздушным зазором термическое сопротивление наружного облицовочного слоя и воздушного зазора не учитываются.
Таблица 1
| Материал | Плотность, кг/м 3 | Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии λ, Вт/(м· о С) | Расчетные коэффициенты теплопроводности во влажном состоянии* | |
|---|---|---|---|---|
| λА, Вт/(м· о С) | λБ, Вт/(м· о С) | |||
| Бетоны | ||||
| Железобетон | 2500 | 1,69 | 1,92 | 2,04 |
| Газобетон | 300 | 0,07 | 0,08 | 0,09 |
| 400 | 0,10 | 0,11 | 0,12 | |
| 500 | 0,12 | 0,14 | 0,15 | |
| 600 | 0,14 | 0,17 | 0,18 | |
| 700 | 0,17 | 0,20 | 0,21 | |
| Кладка из кирпича | ||||
| Глиняного обыкновенного на цементно-песчаном растворе | 1800 | 0,56 | 0,70 | 0,81 |
| Силикатного на цементно-песчаном растворе | 1600 | 0,70 | 0,76 | 0,87 |
| Керамического пустотного плотностью 1400 кг/м 3 (брутто) на цементно-песчаном растворе | 1600 | 0,47 | 0,58 | 0,64 |
| Керамического пустотного плотностью 1000 кг/м 3 (брутто) на цементно-песчаном растворе | 1200 | 0,35 | 0,47 | 0,52 |
| Силикатного одиннадцати-пустотного на цементно-песчаном растворе | 1500 | 0,64 | 0,70 | 0,81 |
| Силикатного четырнадцати-пустотного на цементно-песчаном растворе | 1400 | 0,52 | 0,64 | 0,76 |
| Дерево | ||||
| Сосна и ель поперек волокон | 500 | 0,09 | 0,14 | 0,18 |
| Сосна и ель вдоль волокон | 500 | 0,18 | 0,29 | 0,35 |
| Дуб поперек волокон | 700 | 0,10 | 0,18 | 0,23 |
| Дуб вдоль волокон | 700 | 0,23 | 0,35 | 0,41 |
| Утеплитель | ||||
| Каменная вата | 130-145 | 0,038 | 0,040 | 0,042 |
| Пенополистирол | 15-25 | 0,039 | 0,041 | 0,042 |
| Экструдированный пенополистирол | 25-35 | 0,030 | 0,031 | 0,032 |
*λА или λБ принимается к расчету в зависимости от города строительства (см. таблица 2).
buildingbook.ru
Информационный блог о строительстве зданий
Пример расчёта толщины утепления стены
Пример расчёта толщины теплоизоляции стены
Необходимые табличные данные и общие сведения о расчёте теплоизоляции стены вы можете найти в статье Расчёт толщины теплоизоляции.
Также табличные значения можно узнать из ссылочных материалов в конце статьи.
Для удобства расчёта скачайте программу в Excel в конце статьи.
Рассмотрим для примера подбор теплоизоляции стены.
Исходные данные:
Район строительства — г. Уфа;
Стена выполнена под штукатурку, пирог выглядит следующим образом:
Толщина несущей стены 380 мм (кладка в полтора кирпича), материал несущей стены — кирпич полнотелый керамический;
Утеплитель — минеральная вата;
Климатические условия
Т.к. здание жилое, то среднюю температуру наружного воздуха, а также продолжительность отопительного периода принимаем согласно таблице 3.1 СП 131.13330.2012 для периода со среднесуточной температурой наружного воздуха не более 8 °С.
Согласно СП 131.13330.2012 Строительная климатология, таблице 3.1 для г.Уфа:
продолжительность отопительного периода zот = 209 дней;
средняя температура наружного воздуха отопительного периода tот =-6 °С (минус 6);
по карте зон влажности приложения В СП 50.13330.2012 определяем что г.Уфа находится в сухой зоне влажности:
Температура и влажность внутри помещения
Согласно ГОСТ 30494-2011 Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях. Таблице 1:
влажность воздуха — 60%, что согласно таблице 1 СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий является нормальным режимом.
Таблица 1 (ГОСТ 30494-2011) — Оптимальные и допустимые нормы температуры и относительной влажности воздуха в обслуживаемой зоне помещений жилых зданий и общежитий
| Период года | Наименование помещения | Температура воздуха, °С | Относительная влажность, % | ||
| оптимальная | допустимая | оптимальная | допустимая, не более | ||
| Холодный | Жилая комната | 20-22 | 18-24 (20-24) | 45-30 | 60 |
| Жилая комната в районах с температурой наиболее холодной пятидневки (обеспеченностью 0,92) минус 31 °С и ниже | 21-23 | 20-24 (22-24) | 45-30 | 60 | |
| Кухня | 19-21 | 18-26 | Не нормируется | Не нормируется | |
| Туалет | 19-21 | 18-26 | Не нормируется | Не нормируется | |
| Ванная, совмещенный санузел | 24-26 | 18-26 | Не нормируется | Не нормируется | |
| Помещения для отдыха и учебных занятий | 20-22 | 18-24 | 45-30 | 60 | |
| Межквартирный коридор | 18-20 | 16-22 | 45-30 | 60 | |
| Вестибюль, лестничная клетка | 16-18 | 14-20 | Не нормируется | Не нормируется | |
| Кладовые | 16-18 | 12-22 | Не нормируется | Не нормируется | |
| Теплый | Жилая комната | 22-25 | 20-28 | 60-30 | 65 |
| Примечание — Значения в скобках относятся к домам для престарелых и инвалидов. | |||||
Таблица 1 (СП 50.13330.2012) — Влажностный режим помещений зданий
| Режим | Влажность внутреннего воздуха, %, при температуре, °С | ||
| до 12 | свыше 12 до 24 | свыше 24 | |
| Сухой | До 60 | До 50 | До 40 |
| Нормальный | Свыше 60 до 75 | Свыше 50 до 60 | Свыше 40 до 50 |
| Влажный | Свыше 75 | Свыше 60 до 75 | Свыше 50 до 60 |
| Мокрый | — | Свыше 75 | Свыше 60 |
Теплопроводность элементов ограждения
Основными теплоизолирующими материалами в данной конструкции являются кирпичная стена и утеплитель. Декоративная штукатурка, клеевой слой имеют малую толщину, поэтому существенно не влияют на общее термическое сопротивление стены и мы не учитываем эти слои в расчёте.
Т.к. согласно карте зон влажности климат в Уфе сухой, а влажность воздуха внутри помещений нормальная, то по таблице 2 СП 50.13330.2012 условия эксплуатации ограждающих конструкций принимаются за «А».
Таблица 2 (СП 50.13330.2012) — Условия эксплуатации ограждающих конструкций
(по таблице 1 СП 50.13330.2012)Условия эксплуатации А и Б в зоне влажности (по приложению В)сухойнормальнойвлажнойСухойААБНормальныйАББВлажный или мокрыйБББ
Коэффициент теплопроводности кирпичной кладки по таблице Т.1 СП 50.13330.2012 при условиях эксплуатации А равен:
Плотность утеплителя для штукатурного фасада должна быть примерно 150 кг/м³, Коэффициент теплопроводности утеплителя по таблице Т.1 СП 50.13330.2012 при условиях эксплуатации А равен:
Если имеются данные испытаний утеплителя конкретного производителя, то можно воспользоваться ими.
Как видим минеральная вата более чем в 16 раз эффективнее кирпичной кладки, поэтому не имеет смысла увеличивать толщину кладки для того, чтобы добиться необходимого термического сопротивления. Толщина кирпичной кладки подбирается исходя из расчёта на прочность и устойчивость.
Расчёт необходимой толщины утепления
Для начала определяем ГСОП по формуле 5.2 СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий:
По формуле таблицы 3 СП 50.13330.2012 определяем требуемое термическое сопротивление ограждающей конструкции
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 2 Comments
Спасибо за проделанную работу!
Весьма доступно для понимания и достаточно информации для выбора вариантов утепления.
Расчет толщины утеплителя для стен
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:
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.
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
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.
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;
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 ;
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.
