Как рассчитать толщину пенопласта для утепления стен?

Утепление пенопластом снаружи: как не выбросить деньги на ветер

Пенопласт, пенополистирол, экструдированный пенополистирол – суть один материал, и он – самый популярный утеплитель в России.

Несмотря на его хрупкость, горючесть, нестойкость к ультрафиолету, большинство домовладельцев используют именно его. Рассмотрим, какая толщина пенопласта для утепления стен снаружи нужна, чтобы не выбрасывая лишних денег, создать комфортные условия для жизни.

Энергоэффективный дом – утепление экструзионным пенополистиролом. Рекомендации специалиста

Обратите внимание на геотермальные тепловые насосы FORUMHOUSE

Геотермальный тепловой насос EU (старт/стоп)

Геотермальный тепловой насос IQ (псевдоинвертор)

Геотермальный тепловой насос IQ (инвертор)

Это часть учебного курса по «Утеплению экструдированным пенополистиролом». Полностью пройти курс можно в Академии FORUMHOUSE.

Постоянное увеличение цен на энергоносители, желание возвести комфортный и экономичный дом привело к всплеску интереса к строительству энергоэффективного жилья. Но как разобраться в море утеплителей, ведь у каждого из них есть свои особенности? Экструзионный пенополистирол — материал, неизменно набирающий обороты на рынке утепления, и в этой статье при помощи специалистов мы поможем разобраться, как сделать расчёты при утеплении этим материалом.

Итак, мы рассмотрим:

• Базовые принципы энергоэффективного (энергопассивного) строительства.
• Расчёты необходимой толщины экструзионного пенополистирола (XPS).
• «Дышащие» стены — миф или реальность.
• Какие инженерные системы нужны энергоэффективному дому.

Энергоэффективность: базовые принципы

У обычного, неподготовленного застройщика при упоминании словосочетания «энергоэффективное жилище» в голове возникает образ коттеджа премиального класса, требующего значительных вложений. Отсюда — нежелание вкладываться в строительство хорошо утеплённого и энергоэффективного дома.

Практика говорит об обратном. Если обобщить опыт, то можно сказать, что строительство энергоэффективного дома увеличивает смету строительства на 15-20%. При этом эксплуатация такого жилища, в среднем, обходится на 50-75% дешевле в сравнении с традиционным строительством.

Если построить энергоэффективный дом, то экономия вложенных в его строительство средств начинается уже в первый отопительный сезон.

Чтобы разобраться в базовых принципах строительства энергоэффективного дома, надо понять, на что в доме тратится энергия.

Основные потребители энергии — электроприборы, система ГВС и система отопления. Т.к. на территории нашей страны превалирует холодный климат, то львиная доля расходов (до 70%) в стандартном доме, с большими теплопотерями, уходит на отопление.

Основные источники теплопотерь в здании — пол, стены, окна, двери, кровля и система вентиляции.

«Мостик холода» — это конструкционная часть здания (бетонные перемычки, стыки в стенах и т.д.), через которые, из-за низкого термического сопротивления этого узла или материала, происходят теплопотери.

Для наглядности процентное соотношение теплопотерь представлено на следующем рисунке.

Об энергоэффективности дома можно судить по коэффициенту сезонного использования тепловой энергии – Е.

В европейских странах для определения класса энергоэффективности дома используется коэффициент ЕР. За отправную точку берётся ЕР = 1 и энергетический класс D, т.е. стандартный.

Основная задача по дополнительной теплоизоляции здания — повышение энергоэффективности и, как следствие, снижение затрат на отопление. Это приводит к экономии средств и снижению стоимости владения домом в долгосрочной перспективе.

Как выбрать утеплитель и рассчитать его толщину

Разобравшись в базовых характеристиках энергоэффективного дома, можно перейти к определению оптимальной толщины утеплителя. Судя по запросам на портале, это один из лидирующих вопросов среди наших пользователей при строительстве тёплого и комфортного дома.

У меня построен дом в Минске из силикатного кирпича. Толщина стены — 0.5 метра. Если температура на улице падает до — 25°C, то дом остывает до 14-15°C. Дом построен ещё в начале 90-х годов. Судя по кладке, дом строили с нарушениями технологии, даже раствор не везде был положен. Затем я дом достроил и отштукатурил. Теперь хочу его утеплить. Думаю взять утеплитель толщиной в 100 мм. Строители же говорят, что и 50 мм хватит. Как правильно рассчитать необходимую мне толщину утепления?

Как уже говорилось выше, теплопотери через стены составляют около 20% от всех теплопотерь. Поэтому, чтобы утеплить дом, нужен качественный и долговечный утеплитель, который со временем не потеряет своих свойств. Чтобы его выбрать, нужно понять, какими качествами он должен обладать.

Эффективный утеплитель – это теплоизоляционный материал, который, обладая малой толщиной, повышает сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (обозначается R), т.е. препятствует переносу тепла из помещения с более высокой температурой (из комнаты) во внешнюю среду с более низкой температурой (на улицу).

Отталкиваясь от этого определения, мы переходим к теплопроводности, т.к. это — основная характеристика утеплителя. Коэффициент теплопроводности выражается в способности материала проводить тепло от более нагретой части к менее нагретой. Рассмотрим этот параметр более подробно.

Любой материал пропускает через себя тепловую энергию. Хороший пример – дерево и сталь. Если нагреть эти два материала, то сталь, из-за высокой теплопроводности, быстро нагреется, в то время как дерево, из-за более низкого коэффициента, останется тёплым. Для наглядности этого процесса представим себе сковородку с деревянной ручкой, поставленную на газовую плиту.

Идём далее. Коэффициент теплопроводности обозначается как λ. У каждого строительного материала – свой коэффициент теплопроводности. Этот коэффициент определяет количество тепловой энергии, проходящей за 1 секунду через 1 кв. м площади материала при разнице температуры в 1°С. λ измеряется — Вт/(м*°С).

Чем меньше коэффициент теплопроводности — (λ), тем меньше теплопередача, т.е. выше термическое сопротивление конструкции — (R). Это напрямую влияет на теплоизоляционные качества ограждающей конструкции.

Зная нормы по теплосопротивлению (R) для разных регионов России (в зависимости от климатической зоны) и коэффициент теплопроводности материала (λ), используемого при возведении стен, можно высчитать необходимую толщину утеплителя.

Таблица. Нормируемое тепловое сопротивление стен.

Примечание: для перекрытий и покрытий нормируемое тепловое сопротивление имеет другие значения. По нормам СП 50.13330 «Тепловая защита зданий» расчёт требуется делать для температуры + 20 °С. (В зимний период в жилых помещениях температура должна поддерживаться на уровне 18…22 °С).

Пример расчёта утепления дома экструзионным пенополистиролом (XPS)

За счёт своих характеристик — низкого коэффициента теплопроводности (0.028-0.034 Вт/(м*°С), высокой прочности на сжатие (200-1000 кПа) и минимального коэффициента водопоглощения (0.2-0.4%) – этот материал применяется для утепления следующих конструкций:

• Пол и перекрытия.
• Фундаменты и цокольные этажи.
• Кровли.

Зная, какие материалы применяются в конструкции стены, можно рассчитать её термическое сопротивление и соответствие нормам.

Например, возьмём стену, сложенную из полнотелого кирпича толщиной в 0.3 метра. По нормативам термическое сопротивление для стен в Московском регионе должно быть: R — 3.065 (м²*°С)/Вт. Отсюда, по формуле находим фактическое сопротивление теплопередачи кирпичной кладки.

d — толщина материала;

λ — коэффициент теплопроводности материала.

Rф = 0.3/0.81= 0.37 (м²*°С)/Вт

Отталкиваясь от этого значения, определяем разницу между нормативным и фактическим сопротивлением теплопередачи (Rт):

Rт = Rн – Rф = 3.065 — 0.37 = 2.69 (м²*°С)/Вт

Теперь находим необходимую нам толщину утеплителя, которая компенсирует эту разницу. Расчётный коэффициент теплопроводности экструзионного пенополистирола (XPS) — 0.03 Вт/(м*°С). Ставим его в следующую формулу:

d — толщина утеплителя;

Rт — сопротивление теплопередаче;

λ — коэффициент теплопроводности утеплителя.

d = Rт * λ = 2.69 * 0.03 = 0.08 м

Переводим в см, округляем в большую сторону (с учетом кратности толщины выпускаемой теплоизоляции 10 мм) и получаем – 8 см.

Вывод: для приведения значения теплосопротивления кирпичной стены до нормируемого необходимо снаружи стены смонтировать слой экструзионного пенополистирола (XPS) толщиной в 80 мм.

Используя этот упрощённый алгоритм, можно самостоятельно рассчитать необходимую толщину утеплителя. Если конструкция стены состоит из нескольких слоёв, например – штукатурка-газобетон-теплоизоляция-облицовочный кирпич и т.д., то для расчёта и получения общего значения теплосопротивления стены (R) нужно сложить показатели каждого слоя.

Таким образом, тонкий слой утеплителя позволяет достичь требуемого норматива по теплосопротивлению ограждающих конструкций (R). А при утеплении изнутри, за счёт применения эффективного утепления, мы можем уменьшить общую толщину наращиваемой конструкции стены, при этом не «съедая» внутреннюю полезную площадь дома.

Инженерные системы энергоэффективного дома

Главный принцип строительства энергоэффективного дома — это сооружение герметичной (замкнутой), воздухонепроницаемой оболочки внутри здания. Т.е. — строительство своего рода дома-термоса, в котором всё тепло сохраняется и не выводится наружу за счет теплопереноса, который возможен при миграции воздушных масс в так называемых «дышащих стенах». Таким образом, предвидя вопрос застройщиков, можно сразу сказать, что т.н. «дыхание стен», т.е. воздухообмен, между внутренней и наружной средой, который якобы обеспечивает здоровый микроклимат в доме — миф! Несущие конструкции не должны «дышать» и пропускать воздух, они должны сохранять наше тепло внутри. За «дыхание дома» (удаление отработанного и поступление свежего воздуха) должны отвечать соответствующие системы.

Виниловые обои, слой штукатурки, ламинат, клинкерный кирпич и прочие отделочные материалы, даже простая масляная краска — уже сами по себе являются хорошими слоями, обеспечивающими герметичность системы. Поддерживать микроклимат в доме и обеспечивать приток свежего воздуха должна вентиляции, которую, к сожалению, забывают закладывать в проекты. Ведь от качества воздуха и скорости воздухообмена зависит самочувствие человека и уровень комфорта в доме. В коттедже с правильно смонтированной вентиляцией легко дышится.

Современные стандарты регламентируют: весь объём воздуха в жилом помещении должен полностью обновляться один раз за 60 мин.

Здесь кроется «подводный камень». Потери тепла через неэффективную систему вентиляции могут составлять свыше 30%. Т.е. — обеспечивая приток необходимого нам объёма воздуха зимой, мы «выбрасываем» наружу тепло и тратим дополнительную энергию на нагрев вновь поступившего воздуха.

Как поступить? Чтобы не сокращать объём поступающего воздуха, монтируем систему, которая станет подогревать холодный уличный воздух за счет отработанного воздуха, удаляемого из помещений. Эта система называется рекуператор, и она является одним из возможных вариантов устройства системы вентиляции в энергоэффективном доме.

Это часть учебного курса по «Утеплению экструдированным пенополистиролом». Полностью пройти курс можно в Академии FORUMHOUSE.

Основные характеристики

Строительный материал пенопласт состоит из шариков вспененного полистирола, которые спрессованы между собой, и воздуха. К его основным характеристикам можно отнести:

• абсолютно не токсичен, с успехом используется не только в строительной отрасли, но и при изготовлении упаковки бытовых приборов и в пищевой отрасли;
• со временем не теряет своих качеств;
• обладает высокой степенью устойчивости к воздействию влаги, образованию грибка и плесени;
• довольная высокая степень теплоизоляционных свойств;
• имеет маленький вес, что обеспечивает простоту монтажа;
• очень просто можно придать нужные размеры.

Наряду с достоинствами есть существенный недостаток. Этот материал хорошо горит, при этом выделяются токсичные материалы, которые очень опасны для здоровья человека. Этот факт следует учитывать при утеплении стен пенопластом.

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.

Стеновой пирог наружного утепления

Строение стенового пирога при наружном способе утепления довольно просто.

Поскольку для наиболее эффективного протекания вывода пара из материала стены требуется как можно более плотное прилегание утеплителя, то никакие пленочные материалы между стеной и пенопластом не устанавливается.

С наружной стороны тоже никакой гидрозащиты не делается, если в качестве облицовки используется «мокрый» метод — нанесение штукатурки или декоративной облицовочной плитки или подобных материалов с применением цементных смесей.

Если же используется вентилируемый фасад, то промежуток между пенопластом и фасадом по технологии должен составлять не менее 40 мм, поэтому для защиты утеплителя от влажного воздуха можно (но необязательно) установить слой гидрозащитной паропроницаемой мембраны с выходом наружу.

Состав стенового пирога:

• Наружная поверхность стены.
• Утеплитель (пенопласт).
• Слой штукатурки или облицовочная плитка, приклеенная на соответствующую смесь.

Для вентилируемых фасадов:

• Внешняя поверхность стены.
• Слой пенопласта.
• Слой паро- гидрозащитной мембраны.
• Контробрешетка, создающая вентиляционный зазор.
• Вентилируемый фасад.

Виды пенопласта для утепления дома

Чтобы понять, какой нужен пенополистирол для конкретных видов работ, стоит внимательно изучить разновидности материала. Классификацию теплоизоляторов для стен и пола дома проводят по следующим признакам:

• сырье для изготовления;
• плотность;
• размеры.

В зависимости от используемого сырья выделяют такие виды пенопласта, как полиуретановый, поливинилхлоридный (ПВХ) и полиэтиленовый. Первый обладает высокой эластичностью и представляет собой поролон, активно применяемый в мебельной промышленности. В строительстве из такого пенопласта изготавливается монтажная пена.

Пенопласт полиэтиленовый выпускается в виде листов и используется для упаковки хрупких вещей. Привычный строительный пенопласт – это ПВХ. Пенополистирол такого типа подходит как утеплитель дома изнутри и снаружи.

Плотность пенопласта является важным показателем. Именно от нее зависит область использования материала (можно ли его применять в конструкции стен, пола, фундамента и т.п.). Пред тем как покупать пенопластовый утеплитель для дома, лучше ознакомиться какой он бывает в зависимости от рассматриваемого признака:

1. ПСБ 50 представляет собой материал с высокой плотностью. В строительстве он встречается нечасто из-за желания заказчиков снизить финансовые затраты. Такой материал подойдет в качестве утепления снаружи и изнутри. Такой материал допускается укладывать в составе пола помещений с постоянным пребыванием людей, расположением мебели и оборудования.
2. ПСБ 35 подойдет для изоляции стен дома снаружи и изнутри. Утеплитель такого типа также можно укладывать в пирог пола чердака при условии наличия прочной бетонной стяжки. Плотность пенополистирола 35 является самой распространенной.
3. ПСБ 25. Плотность материала позволяет использовать его в качестве утепления стен со стороны помещения. При укладке необходимо обеспечить зазор между теплоизолятором и материалом отделки. Для пола и наружного утепления применять настоятельно не рекомендуется.
4. ПСБ 15 – минимальная плотность, используемая в строительстве. Лучше всего такой тип подойдет для теплоизоляции временных сооружений (например, бытовок), контейнеров и вагонов.

Характеристики пенопласта с разной плотностью

Размеры листов пенопласта типовые. При необходимости из материала легко вырезать необходимую форму. Габариты назначают в зависимости от площади утепляемой поверхности, ее длины и высоты.

На строительном рынке продаются следующие размеры:

• 2000х1000 мм.
• 1000х1000 мм;
• 1000х500 мм.

Наиболее распространенные размеры – 1000х1000 мм. Такие листы не вызовут проблем при транспортировке, в то же время обладают достаточно большой площадью и позволяют увеличивать скорость выполнения работ. Также весьма популярен типоразмер 1200х600 мм – он отлично подходит под шаг стоек или обрешетки при наружном утеплении.

Размеры плит пенопласта

Сопротивление теплопередаче стены и толщина: расчет

Итак, чтобы понять, какой толщины пенопласт для утепления необходим, нужно вычесть из общего теплосопротивления (Т) значения аналогичных показателей, соответствующих всем входящим в состав стены слоев, кроме утеплительного.

Теплопроводность материалов вы можете найти в технических характеристиках, представленных производителем.

Предположим, мы возвели стену из керамоблоков (их толщина 0,3м). Стены изнутри отделаны слоем гипсовой штукатурки в 2см. Наружная отделка выполнена песчано-цементной штукатуркой слоем в 3см.

Производителем заявлены следующие показатели теплопроводности материалов:

• Керамоблоки – 0,14 (Вт/м* 0 С),
• Гипсовой штукатурки – 0,31 (Вт/м* 0 С),
• Песчано-цементной штукатурки – 1,1(Вт/м* 0 С).

Т₁= 0,3/0,14 + 0,02/0,31 + 0,03/1,1 = 2,14 + 0,06 + 0,02 = 2,22 (Вт/м* 0 С).

Таким образом, мы нашли Т₁. Это сопротивление теплопередаче наших стен без утеплителя. Предположим, что дом строится в Московском регионе. Табличное значение минимального сопротивления, как мы видим, равно 3,28.

Из него мы вычитаем полученное значение и получаем, что коэффициент сопротивления пенопласта должен быть равен:

Чтобы высчитать, какая толщина пенопласта для стены нам необходима, нужно знать его теплопроводность. Это значение можно найти в технической документации к материалу.

Для качественных изделий оно равно 0,039.

Итак, толщина будет считаться по формуле: сопротивление теплопередаче умножается на теплопроводность.

Таким образом получаем: 1,06 * 0,039 = 0,04м.

То есть минимальный слой пенопласта для утепления в данном случае будет составлять 4см.

Утепление пенопластом толщина для «проблемных» стен

Несмотря на «стандартные» варианты, расписанные выше, практика утепления фасадов показывает, что толщины в 50 мм, действительно, часто не хватает . В отдельных случаях, утепление пенопластом слоем в 50 мм может практически не дать желаемых результатов. Для того, чтобы вся работа не пошла «на ветер», для того, чтобы избежать некоторых напрасных трат, нужно все-таки четко понимать свойства теплопроводности стен в зависимости от типа материала.

Утепление пенопластом толщина которого не 50, а 100 мм — вполне оправдана для зданий, стены которых выполнены из железобетона (2500 кг/м3), силикатного кирпича на на цементно-песчаном растворе, керамического пустотного кирпича, а также, в отдельных случаях кладки из керамзитобетонных блоков. Показатели теплоотдачи перечисленных материалов в случае, когда из них выполнены наружные стены достаточно плохие . Имеется ввиду не качество самого стройматериала (бетон, к примеру – обладает исключительной прочностью и является великолепным, современным стройматериалом, из которого сегодня возводятся едва ли не все современные здания), а именно его свойства по удержанию и отдаче тепла. Невзирая на свою прочность и распространенность, для этих материалов теплопотери настолько серьезные, что утепление пенопластом толщина которого 50 мм или меньше – не даст ощутимых результатов. Для утепления таких стен необходимо использовать слой пенопласта для утепления в районе 100 мм.

Виды и область применения утеплителей

Каждый тип изоляции в зависимости от величины сопротивления теплопередаче, прочности, способности сохранять форму при нагрузке имеет свою область применения. Для расчета эффективной толщины теплоизоляционного слоя первоначально нужно определить:

1) Какие конструктивные элементы здания нужно утеплять. Важен тип изолируемой конструкции (вертикальная, горизонтальная, наклонная) и воспринимаемая нагрузка.

2) Из возможных вариантов выбирают утеплитель с лучшим коэффициентом теплопроводности, соответствующий пожарной безопасности, удобный при монтаже.

Ставить на первое место низкую стоимость теплоизоляционных материалов, грубая ошибка частных застройщиков. Пренебрегая коэффициентом сопротивления теплопередаче стройматериалов, из которых построены ограждающие конструкции дома не возможно, выбрать лучший утеплитель.

Виды и назначение теплоизоляционных материалов:

• Жёсткие плитные и листовые утеплители: минеральная вата, пенопласт, экструдированный пенополистирол − способны воспринимать нагрузку без изменения формы. Используются для утепления фасада под штукатурку, плоской кровли, пола под стяжку, монолитного и сборного железобетонного перекрытия. Утеплять жёсткими теплоизоляционными материалами конструкции под обшивку технически возможно, но неоправданно дорого.

• Мягкие утеплители: базальтовая (каменная) вата, стекловата в рулонах и плитах, пенопласт низкой плотности – используются только в не нагруженных каркасно-обшивных конструкциях. Такие материалы применяют звукоизоляции и утепления, внутренних перегородок, наружных стен в системах вентилируемых фасадов, под сайдинг, вагонку, гипсокартон и прочие виды зашивки, для теплоизоляции пола на лагах, перекрытия холодного чердака по деревянным балкам, скатных крыш и мансардных кровель.

• Распыляемые материалы (жидкий пенополиуретан, эковата, пеноизол и пр.) – создают теплоизоляционный слой, не способный воспринять нагрузку. Поэтому применяются для утепления горизонтальных, наклонных и вертикальных конструкций под обшивку.

• Засыпная теплоизоляция (керамзит, шарики пенопласта, гранулированное пеностекло и пр.) применяется для горизонтального утепления обшивных конструкций. Сыпучие утеплители не стоит использовать для пола под стяжку из-за сложности выполнения работ.

Оптимальная область применения строительных материалов для утепления различных элементов здания приведена в таблице 1.

Таблица 1 – Какой утеплитель можно выбрать для теплоизоляции конструкций дома

Выбрать удобный для монтажа размер утеплителя Вы можете в каталоге теплоизоляционных материалов беларуских и иностранных производителей.

Как рассчитать толщину утепления крыши и чердака

Формулы расчета сопротивления для крыш используют те же, но минимальное термосопротивление в этом случае немного выше. Неотапливаемые чердаки укрывают насыпным утеплителем. Ограничений по толщине здесь нет, поэтому рекомендуется увеличивать ее в 1,5 раза относительно расчетной. В мансардных помещениях для утепления крыши используют материалы с низкой теплопроводностью.

Преимущества пенополистирольной теплоизоляции

По эксплуатационным свойствам пенопласт уступает экструдированному пенополистиролу. Более совершенная производственная технология позволила получить утеплитель с однородной мелкоячеистой структурой, обладающей высокой стойкостью к внешним воздействиям, в том числе значительным деформационным нагрузкам.

В отличие от недолговечного пенопласта с ресурсом до 15 лет, качественный экструдированный пенополистирол может эксплуатироваться на протяжении 40-50 и более лет.

Для расчета толщины и плотности стенового утеплителя разработаны таблицы, позволяющие без математических выкладок определить уровень теплоизоляции: бетонных, кирпичных и деревянных конструкций в разных климатических зонах.

При этом учитываются свойства самого эффективного утеплителя для фасада и теплопроводность изолируемых стен и перекрытий.

Заказывайте монтаж пенопластовой теплоизоляции в нашей компании и в вашем доме будет комфортно и тепло круглый год!