Загрузка...Теплосопротивление стен по регионам
Расчет теплопроводности стены
Чтобы определить, какой толщины возводить стену при постройке дома, нужно научиться рассчитать теплопроводность стен. Этот показатель зависит от используемых строительных материалов, климатических условий.
Нормы толщины стен в южных и северных регионах будут различаться. Если не сделать расчет до начала строительства, то может оказаться так, что в доме зимой будет холодно и сыро, а летом слишком влажно.
Чтобы этого избежать, нужно высчитать коэффициент сопротивления теплопередачи материала для постройки стен и утеплителя.
Для чего нужен расчет
Чтобы сэкономить на отоплении и способствовать созданию здорового микроклимата в помещении, нужно правильно рассчитать толщину стен и утеплительных материалов, которые будем использовать при строительстве. По закону физики, когда на улице холодно, а в помещении тепло, то через стену и кровлю тепловая энергия выходит наружу.
Если неправильно рассчитать толщину стен, сделать их слишком тонкими и не утеплить, это приведет к негативным последствиям:
- зимой стены будут промерзать;
- на обогрев помещения будут затрачиваться значительные средства;
- сместиться точка росы, что приведет к образованию конденсата и влажности в помещении, заведется плесень;
- летом в доме будет так же жарко, как и под палящим солнцем.
Чтобы избежать этих неприятностей, нужно перед началом строительства просчитать показатели теплопроводности материала и определиться, какой толщины возводить стену, и каким теплосберегающим материалом ее утеплять.
От чего зависит теплопроводность
Проводимость тепла рассчитывают исходя из количества тепловой энергии, проходящей через материал площадью 1 кв. м. и толщиной 1 м при разнице температур внутри и снаружи в один градус. Испытания проводят в течение 1 часа.
Проводимость тепловой энергии зависит от:
- физических свойств и состава вещества;
- химического состава;
- условий эксплуатации.
Теплосберегающими считаются материалы с показателем менее 17 ВТ/ (м·°С).
Выполняем расчеты
Расчет толщины стен по теплопроводности является важным фактором в строительстве. При проектировании зданий архитектор рассчитывает толщину стен, но это стоит дополнительных денег. Чтобы сэкономить, можно разобраться, как рассчитать нужные показатели самостоятельно.
Скорость передачи тепла материалом зависит от компонентов, входящих в его состав. Сопротивление передачи тепла должно быть больше минимального значения, указанного в нормативном документе «Тепловая изоляция зданий».
Рассмотрим, как рассчитать толщину стены в зависимости от применяемых в строительстве материалов.
δ это толщина материала, используемого для строительства стены;
λ показатель удельной теплопроводности, рассчитывается в (м2·°С/Вт).
Когда приобретаете стройматериалы, в паспорте на них обязательно должен быть указан коэффициент теплопроводности.
Значения параметров для жилых домов указаны в СНиП II-3-79 и СНиП 23-02-2003.
Допустимые значения в зависимости от региона
Минимально допустимое значение проводимости тепла для различных регионов указано в таблице:
| № | Показатель теплопроводности | Регион |
|---|---|---|
| 1 | 2 м2•°С/Вт | Крым |
| 2 | 2,1 м2•°С/Вт | Сочи |
| 3 | 2,75 м2•°С/Вт | Ростов—на—Дону |
| 4 | 3,14 м2•°С/Вт | Москва |
| 5 | 3,18 м2•°С/Вт | Санкт—Петербург |
У каждого материала есть свой показатель проводимости тепла. Чем он выше, тем больше тепла пропускает через себя этот материал.
Показатели теплопередачи для различных материалов
Величины проводимости тепла материалами и их плотность указаны в таблице:
| Материал | Величина теплопроводности | Плотность |
|---|---|---|
| Бетонные | 1,28—1,51 | 2300—2400 |
| Древесина дуба | 0,23—0,1 | 700 |
| Хвойная древесина | 0,10—0,18 | 500 |
| Железобетонные плиты | 1,69 | 2500 |
| Кирпич с пустотами керамический | 0,41—0,35 | 1200—1600 |
Теплопроводность строительных материалов зависит от их плотности и влажности. Одни и те же материалы, изготовленные разными производителями, могут отличаться по свойствам, поэтому коэффициент нужно смотреть в инструкции к ним.
Расчет многослойной конструкции
Если стену будем строить из различных материалов, допустим, кирпич, минеральная вата, штукатурка, рассчитывать величины следует для каждого отдельного материала. Зачем полученные числа суммировать.
В этом случае стоит работать по формуле:
Rобщ= R1+ R2+…+ Rn+ Ra, где:
R1-Rn- термическое сопротивление слоев разных материалов;
Ra.l– термосопротивление закрытой воздушной прослойки. Величины можно узнать в таблице 7 п. 9 в СП 23-101-2004. Прослойка воздуха не всегда предусмотрена при постройке стен. Подробнее о расчетах смотрите в этом видео:
На основании этих подсчетов можно сделать вывод о том, можно ли применять выбранные стройматериалы, и какой они должны быть толщины.
Последовательность действий
Первым делом, нужно выбрать строительные материалы, которые будете использовать для постройки дома. После этого рассчитываем термическое сопротивление стены по описанной выше схеме. Полученные величины следует сравнивать с данными таблиц. Если они совпадают или оказываются выше, хорошо. 
Если величина ниже, чем в таблице, тогда нужно увеличить толщину утеплителя или стены, и снова выполнить подсчет. Если в конструкции присутствует воздушная прослойка, которая вентилируется наружным воздухом, тогда в учет не следует брать слои, находящиеся между воздушной камерой и улицей.
Как выполнить подсчеты на онлайн калькуляторе
Чтобы получить нужные величины, стоит ввести в онлайн калькулятор регион, в котором будет эксплуатироваться постройка, выбранный материал и предполагаемую толщину стен.
В сервис занесены сведения по каждой отдельной климатической зоне:
- t воздуха;
- средняя температура в отопительный сезон;
- длительность отопительного сезона;
- влажность воздуха.
Температура и влажность внутри помещения — одинаковы для каждого региона
Сведения, одинаковые для всех регионов:
- температура и влажность воздуха внутри помещения;
- коэффициенты теплоотдачи внутренних, наружных поверхностей;
- перепад температур.
Чтобы дом был теплым, и в нем сохранялся здоровый микроклимат, при выполнении строительных работ нужно обязательно выполнять расчет теплопроводности материалов стены. Это несложно сделать самостоятельно или воспользовавшись онлайн калькулятором в интернете. Подробнее о том, как пользоваться калькулятором, смотрите в этом видео:
Для гарантировано точного определения толщины стен можно обратиться в строительную компанию. Ее специалисты выполнят все необходимые расчеты согласно требованиям нормативных документов.
Нормируемое сопротивление теплопередаче по СНиП – таблица
Чтобы построить теплый дом – требуется утеплитель. Против этого уже никто не возражает. В современных условиях построить дом, отвечающий требованиям СНиП, без применения утеплителя невозможно.
То есть, деревянный или кирпичный дом, конечно, построить возможно. И строят все также. Однако чтобы соответствовать требованиям Строительных Норм и Правил, его коэффициент сопротивления теплопередаче стен R должен быть не менее 3,2. А это 150 см обычной кирпичной стены.
Для чего, спрашивается, строить «крепостную стену» в полтора метра, когда можно для получения такого же показателя R=3,2 использовать всего 15 см высокоэффективного утеплителя – базальтовой ваты или пенопласта?
А если вы проживаете не в Подмосковье, а в Новосибирской области или в ХМАО? Тогда для вас коэффициент сопротивления теплопередаче для стен будет другим. Каким? Смотрите таблицу.
Таблица 4. Нормируемое сопротивление теплопередаче СНиП 23-02-2003 (текст документа):
Внимательно смотрим и комментируем. Если что-то непонятно, задаем вопросы через ФОРМУ СВЯЗИ или пишем в адрес редактора сайта – ответ будет у вас на электронной почте или в разделе НОВОСТИ.
Итак, в данной таблице нас интересует два вида помещений – жилые и бытовые. Жилые помещения, это, понятно, в жилом доме, который должен соответствовать требованиям СНиП. А бытовые помещения — это утепленные и отапливаемые баня, котельная и гараж. Сараи, кладовые и прочие хозяйственные постройки утеплению не подлежат, а значит, и показателей по теплосопротивлению стен и перекрытий для них нет.
Все требования, регламентирующие приведенной сопротивление теплопередаче по СНиП, разделяются по регионам. Регионы отличаются друг от друга продолжительностью отопительного сезона в холодное время года и предельными отрицательными температурами.
Таблицу, в которой указаны градусо-сутки отопительного сезона для всех основных городов России, можно увидеть в конце материала (Приложение 1).
Для примера, Московская область относится к региону с показателем D = 4000 градусо-суток отопительного периода. Для этого региона установлены следующие показатели СНиП сопротивления теплопередаче (R):
- Стены = 2,8
- Перекрытия (пол 1 этажа, чердак или потолок мансарды) = 3,7
- Окна и двери = 0,35
Чтобы сделать расчет толщины утеплителя, используем формулу расчета и таблицу для основных утеплителей, применяемых в строительстве. Все эти материалы есть на нашем сайте – доступны при переходе по ссылкам.
С расчетами по стоимости утепления все предельно просто. Берем сопротивление стены теплопередаче и подбираем такой утеплитель, который при своей минимальной толщине будет устраивать нас по бюджету и вписываться в требования СНиП 23-02-2003.
Смотрим теперь градусо-сутки отопительного сезона для своего города, в котором вы проживаете. Если вы живете не в городе, а рядом, то можете использовать значения на 2-3 градуса выше, так как фактическая зимняя температура в крупных городах на 2-3 градуса выше, чем в области. Этому способствуют большие теплопотери на теплотрассах и выброс тепла в атмосферу тепловыми электростанциями.
Таблица 4.1. Градусо-сутки отопительного сезона для основных городов РФ (Приложение 1):
Чтобы использовать данную таблицу в расчетах, где фигурирует нормируемое сопротивление теплопередаче, можно взять средние значения внутренней температуры помещений в +22С.
Но тут уж, как говорится, на вкус и цвет – кто-то любит, чтобы было тепло и ставит регулятор по воздуху своего газового котла на +24С. А кто-то привык жить в более прохладном доме и держит температуру помещений на уровне в +19С. Как видите, чем прохладнее постоянная температура в помещении, тем меньше у вас уходит газа или дров на отопление своего дома.
Кстати, доктора нам говорят, что жить в доме при температуре +19С гораздо полезнее, чем при +24С.
Рассчет теплопроводности стен: таблица теплосопротивления материалов
Во многих случаях при выборе материала для строительства дома мы не вникаем, каково теплосопротивление строительных материалов, а полагаемся на «народные» методики. Самые популярные из них: «как у соседа», «как раньше», «смотри, какой толстый слой», и – венец искусства – «вроде, должно быть нормально». Что ж, ваш дом – вам и решать, какому методу отдать предпочтение. Но чтобы точно ответить на вопрос, достаточно ли тепло будет в вашем доме зимой (и достаточно ли прохладно в летний зной), нужно знать теплосопротивление стены. Откуда его можно узнать, как считать теплопроводность стены и как это поможет при ответе на ваш вопрос? Давайте разберемся по порядку.
Итак, немного теории, чтобы определиться с терминами и понять, как рассчитать теплосопротивление стены.
Если внутри тела имеется разность температур, то тепловая энергия переходит от более горячей его части к более холодной. Такой вид теплопередачи, обусловленный тепловыми движениями и столкновениями молекул, называется теплопроводностью.
Итак, теплопроводность – это количественная оценка способности конкретного вещества проводить тепло.
Теплосопротивление – величина обратная теплопроводности. (Хорошо проводит тепло – значит, слабо теплу сопротивляется. Следовательно, обладает высокой теплопроводностью и низким теплосопротивлением).
То есть, при строительстве лучше использовать материалы с низкой теплопроводностью (высоким теплосопротивлением) для лучшего сохранения тепла.
Как рассчитать теплопроводность стены?
Чтобы рассчитать теплосопротивление слоя нужно его толщину в метрах разделить на коэффициент теплосопротивления материалов, из которых он выполнен.
Как рассчитать коэффициент теплопроводности? Эти расчеты делаются в лабораторных условиях. Тем не менее, узнать его несложно: нормальный производитель всегда предоставляет эти данные, указан он и в СНиПе в разделе «Строительная теплотехника», правда, там представлены не все современные материалы. Если вы хотите знать теплосопротивление материалов, таблица с некоторыми из них представлена на данной странице.
Как пользоваться коэффициентом теплопроводности? В СНИПе указано два режима эксплуатации А и Б. Режим А подходит для сухих помещений (влажность меньше 50%) и для районов, удаленных от морских берегов. Для московского региона, например, подходит режим А. Таким образом, теплосопротивление стен по регионам может отличаться.
| Теплосопротивление слоя = | толщина слоя (м) |
Коэффициент теплопроводности материала (  ) |
Теплосопротивление многослойной конструкции считается как сумма теплосопротивлений каждого слоя. (В случае с одним слоем все просто – его теплосопротивление и будет теплосопротивлением всей конструкции.)
Теплосопротивление конструкции = теплососпротивление слоя 1 + теплосоротивление слоя 2 + и т.д.
Единицы измерения теплосопротивления — 
Рассмотрим, как рассчитать толщину стены по теплопроводности на конкретных примерах.
Пример 1
Стена толщиной в полтора кирпича, или, если перевести в международную систему измерения, 0,37 метра (37 сантиметров). Как посчитать теплопроводность стены?
Все, кто имел опыт работы с кирпичом, знают, что кирпич может быть разным. И коэффициент теплопроводности кирпичной кладки, соответственно, тоже разный. Кроме того, теплопроводность кирпичной стены на обычном цементно-песчаном растворе будет ниже, чем коэффициент отдельного кирпича. Как посчитать коэффициент теплопроводности стены в таком случае? Для расчетов будет правильно использовать именно значение для кладки.
| Вид кирпича | Коэффициент теплопро- водности*,  |
Кирпичная кладка на цементно-песчаном растворе, плотность 1800 кг/м³* |
Теплосопроти- вление стены толщи- ной 0,37 м,  |
| Красный глиняный (плотность 1800 кг/м³) | 0,56 | 0,70 | 0,53 |
| Силикатный, белый | 0,70 | 0,85 | 0,44 |
| Керамический пустотелый (плотность 1400 кг/м³) | 0,41 | 0,49 | 0,76 |
| Керамический пустотелый (плотность 1000 кг/м³) | 0,31 | 0,35 | 1,06 |
(*из межгосударственного стандарта ГОСТ 530-2007)
Итак, мы убедились, что не все кирпичи одинаковы. И теплопроводность кирпичной кладки в зависимости от вида кирпича может отличаться в 2 раза. Ваш дом из какого кирпича? А мы рассмотрим самый лучший результат (плотность кирпичной кладки полтора керамических пустотелых кирпича). В данном случае теплосопротивление кирпича 1,06 . Запомним результат и перейдем к следующему примеру.
Пример 2
Допустим, мы хотим построить дачный домик из бруса сечением 15 см. Снаружи и изнутри отделаем вагонкой. Что получим? Коэффициент теплосопротивления дерева поперек волокон (данные из СНиПов) составляет 0,14 . Теперь делаем расчет теплосопротивления стены: толщину материала разделим на коэффициент теплопроводности.
Для бруса (это 0,15 м дерева) теплосопротивление составит (0,15/0,14) 1,07 .
Для вагонки (толщина 20 мм или 0,02 м) – 0,143 . Да, вагонка с двух сторон, значит 0.143 х 2 = 0,286 . Справедливости ради заметим, что на практике теплосопротивлением вагонки чаще всего пренебрегают, так как на стыках она имеет еще меньшую толщину, следовательно, меньшее теплосопротивление материала.
Запомним общее расчетное теплосопротивление стены из 15-исантиметрового бруса, обшитого изнутри и снаружи вагонкой, –
1,356 .
Чтобы не было необходимости делать расчёт теплосопротивления стены для каждого материала, в приведенной здесь таблице мы собрали данные по теплосопротивлению материалов, часто используемых при строительстве домов.
Таблица теплосопротивления материалов
| Материал | Толщина материала (мм) |
Расчетное теплосо- противлениеа (м² * °С / Вт) |
| Брус | 100 | 0,71 |
| Брус | 150 | 1,07 |
| Кладка из красного кирпича (плотность 1800 кг/м³) |
380 (полтора кирпича) |
0,53 |
| Кладка из белого силикатного кирпича | 380 (полтора кирпича) |
0,44 |
| Кладка из керамического пустотелого кирпича (плотность 1400 кг/м³) | 380 (полтора кирпича) |
0,76 |
| Кладка из керамического пустотелого кирпича (плотность 1000 кг/м³) | 380 (полтора кирпича) |
1,06 |
| Кладка из красного кирпича (плотность 1800 кг/м³) |
510 (два кирпича) |
0,72 |
| Кладка из белого силикатного кирпича | 510 (два кирпича) |
0,6 |
| Кладка из керамического пустотелого кирпича (плотность 1400 кг/м³) | 510 (два кирпича) |
1,04 |
| Кладка из керамического пустотелого кирпича (плотность 1000 кг/м³) | 510 (два кирпича) |
1,46 |
| Кладка на клей из газо- пенобетонных блоков (плотность 400 кг/м³) | 200 | 1,11 |
| Кладка на клей из газо- пенобетонных блоков (плотность 600 кг/м³) | 200 | 0,69 |
| Кладка на клей керамзитобетонных блоков на керамзитовом песке и керамзитобетоне (плотность 800 кг/м³) | 200 | 0,65 |
| Теплоизоляционные материалы | ||
| Плиты из каменной ваты ROCKWOOL ФАСАД БАТТС | 50 | 1,25 |
| Ветрозащитные плиты Изоплат | 25 | 0,45 |
| Теплозащитные плиты Изоплат | 12 | 0,27 |
Снова обратимся к СНиПам: теплосопротивление наружной стены, например, в Московской области должно быть не меньше 3 . Помните цифры, которые мы получили? В Российской Федерации нет районов, для которых эта величина составляла хотя бы 1,5 (не говоря уже о значениях еще ниже). Для сравнения приведем такие данные: в Германии эта норма определена не менее 3,4 , в Финляндии — не менее 5 (это, разумеется, уже не по нашим СНиПам, а по их регламентирующим документам).
Эти требования — для домов постоянного проживания. Если дом (как написано в СНиПах) предназначен для сезонного проживания, либо отапливается менее 5 дней в неделю, эти требования на него не распространяются.
Итак мы можем сделать вывод, что в домах со стенами в 1,5 кирпича, либо из бруса в 15 см проживать постоянно… нежелательно. Но ведь живем же! Да, только цена отопления 1 м³ из года в год становится все выше. Со временем все домовладельцы перейдут к эффективному утеплению домов — экономические соображения заставят заранее рассчитать теплопроводность стены и выбрать наилучшее техническое решение.
Изменение нормативов по коэффициентам сопротивления теплопередаче в регионах
Валерий Козионов, технический эксперт Декёнинк РУС, комментирует изменение нормативов в обновленной редакции основополагающего документа в области энергосбережения зданий СП 50.13330 «Тепловая защита зданий» и новые требования к энергоэффективности светопрозрачных конструкций.
Для чего нужны более теплые стены и более теплые окна, зачем повышать нормативный коэффициент сопротивления теплопередаче конструкции? На первый взгляд – всё очевидно. Тем не менее, давайте разберемся.
Для начала, немного основ строительной физики. Если наружная стена (или ограждающая конструкция в виде окна) в течении продолжительного времени подвержена действию постоянных температур, но со стороны помещения и со стороны улицы температуры различные (стационарное состояние), то благодаря разности температур (градиенту температур) через строительную конструкцию образуется тепловой поток от высшего энергетического уровня к низшему. Тепловая энергия течет от тепла к холоду.
В зависимости от теплотехнических характеристик системы наружной стены, выраженной через коэффициент теплопроводности материала стены l (лямбда), Вт/(м °С) в поперечном сечении стены устанавливается характерное распределение температур.
В более сложных ситуациях (многомерные тепловые потоки) по сравнению с невозмущенной зоной стены (одномерные тепловые потоки) как, например, область присоединения окна к наружной стене, изображение распределения температур может быть представлено только частично. Поэтому предлагается изображение изотерм. Изотерма – это линия, образованная точками с одинаковой температурой. Изотермы рассчитываются и изображаются с помощью программ по методу конечного элемента. На основании расчета изотерм могут быть определены тепловые потоки и распределение температур в поперечном сечении строительной конструкции.
Рис.1 Пример распределения температур и прохождения изотерм в однослойной (монолитной) и многослойной наружной стене Повышая нормативный коэффициент сопротивления теплопередаче R0 (м 2 °С/Вт), законодатели предписывают архитекторам, проектировщикам и строителям применять материалы и конструкции с более низкой теплопроводностью, которые с одной стороны сохраняют все более ценную энергию для подогрева помещения зимой или для охлаждения их летом, а с другой – повышают температуру на поверхности ограждающих конструкций со стороны помещения, предотвращая риск образования конденсата и грибка и связанные с ними проблемы.
Немного о конденсате и грибке. Воздух обладает свойством в зависимости от своей температуры максимально насыщаться определенным количеством воды в форме водяного пара (объем насыщения). При этом тёплый воздух может насытиться большим количеством воды, чем холодный.
Относительная влажность воздуха обозначает содержание влаги в воздухе по отношению к объему насыщения (= максимально возможное количество). Например, содержание влаги в количестве 8,65 г/м 3 при 20°С соответствует относительной влажности 50%. Для воздуха помещения с температурой 20°С и относительной влажностью 50% это означает, что в воздухе содержится 50% максимально возможного количества воды (17,3 г/м 3 ) в форме водяного пара.
Конденсат образуется в том случае, если воздух из-за охлаждения более не в состоянии сохранять первоначальное количество воды. Температура, при которой начинается этот процесс, называется температурой точки росы или точкой росы.
Рис. 2 Таблица температуры точки росы в зависимости от температуры и относительной влажности (выдержка из DIN 4108-3, таблица А.4) При температуре воздуха 20 °С и относительной влажности 50 % температура точки росы составляет 9,3 °С или округлённо 10 °С (→ 10 °С – изотерма для оценки опасности образования конденсата на поверхности конструкции).
Во избежание конденсата, 10°С — изотерма должна находиться внутри конструкции.
Образование грибка является не только следствием образования конденсата. Исследования показывают, что при условиях благоприятных для роста грибка вследствие капиллярной конденсации грибок может образовываться уже ранее. Благоприятные условия – это относительная влажность воздуха ок. 80% установившаяся в течении длительного времени в приповерхностной зоне с подходящей питательной средой (например, домашняя пыль) для грибка.
Рис. 3 Взаимосвязь температуры точки росы и критической температуры для грибка Как видим из вышесказанного, необходимость повышать теплозащитные свойства ограждающих конструкций — это жизненная необходимость, особенно для стран с таким климатом, как в России.
14.12.2018 Минстрой РФ подписал приказ о введении обновленной редакции основополагающего нормативного документа в области энергосбережения зданий СП 50.13330 «Тепловая защита зданий». Редакция была разработана Научно-исследовательским институтом строительной физики РААСН совместно с рядом представителей строительной индустрии, научно-исследовательскими институтами и содержит новые требования к энергоэффективности светопрозрачных конструкций, основанные на длительном цикле натурных испытаний.
Требования к сопротивлению теплопередаче светопрозрачных ограждающих конструкций в России устарели по отношению к качеству продукции, представленной на современном рынке остеклений. Окна, выбранные по старым нормам, не могут обеспечить нужный уровень температур внутренней поверхности, не позволяют эффективно сохранять тепло, применять широкие стеклопакеты для повышения шумоизоляции, создать надежный монтажный шов с перекрытием зон холодных изотерм и тепловых мостов.
Рис. 4 Развитие окон на примере деревянных и деревокомпозитных конструкций Новая редакция учитывает современные материалы, методы остекления и дает возможность экономии энергии за счет новых технологий. Были определены новые требования к сопротивлению теплопередаче светопрозрачных конструкций для всех климатических зон России.
Рис.5 Изменения по определению базовых R0 тр. (м2°С/Вт) для жилых зданий ГСОП рассчитываются по прежней формуле (5.2) СП 50.13330.2012. Базовые значения требуемого сопротивления теплопередаче при ГСОП в интервалах от 2000 до 12000 (°С×сут/год) следует определять методом линейной интерполяции.
Так, согласно изменённому СП 50.13330 требуемое приведенное сопротивление теплопередаче светопрозрачной конструкции R0 тр. (м 2 ° С/Вт), например, для Краснодара (ГСОП = 2538 сут.) составит 0,53 (ранее 0,34).
Приказ об утверждении изменений подписан Министром строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации Владимиром Якушевым 14 декабря 2018 г., а обновлённый СП 50.13330.2012 «СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий» вступит в силу уже через 6 месяцев со дня публикации на сайте Росстандарта.
Новые требования идут в ногу с трендом энергосбережения, позволяют строить более комфортные жилые и административные здания и вступят в силу уже в середине 2019 года, заменив устаревшие нормы 20 летней давности.
Российские производители оконных профилей и стеклопакетов готовы поставлять комплектующие для окон и дверей по новым нормам.
Новые строительные правила предписывают строителям приобретать более дорогие окна и двери и при этом не увеличить стоимость жилья.
Фолькер Гут, генеральный директор Deceuninck в России
— Современные технологии позволяют изготовить доступные по цене окна из многокамерных ПВХ профилей, с 3-мя контурами уплотнителей, увеличенным до 25 мм заглублением стеклопакета и с двухкамерными стеклопакетами с многофункциональными стеклами. Приведенный коэффициент сопротивления такого окна в районе единицы. Одно из таких решений – инновационный профиль Deceuninck «Фаворит Спэйс», который неоднократно отмечался профессиональным сообществом и экспертами как энергоэффективный. Увеличенная ширина профиля 76 мм, 6 воздушных камер и дополнительный 3-й контур уплотнителя в окне «Фаворит Спэйс» надежно сохраняют тепло и спасают от сквозняков. В дополнение ко всему окна «Фаворит Спэйс» экологичны и надежны: их профиль производится без использования свинца и рассчитан на 60 лет эксплуатации.
Рис. 6 Сечение современного окна системы «Фаворит Спэйс» от Декёнинк, производство г. Протвино, Россия Портал ОКНА МЕДИА рекомендует: Руководство строительной компании ЮИТ посетили завод партнера Deceuninck в Екатеринбурге
Формула расчета толщины утеплителя для стен
От чего зависит толщина
Расчет толщины утеплителя для стен должен начинаться с определения основных показателей технологии строительства. К таким показателям относятся толщина существующих стен и материал, из которых они выполнены, материал теплоизолятора, а также климатические условия вашего региона, конструкция и износ стен здания, внутренние размеры помещения и другие, текущие показатели.
Рассмотрим подробнее элементы вычисления для стенового теплоизолятора.
Толщина стен, а также материалы, из которых они возведены, указаны в техпаспорте вашего жилья, ознакомиться с которым можно в ЖЭКе или в управляющей компании. Эти показатели имеют значение, поскольку для каждой климатической зоны существуют свои показатели норм по строительству и последующему теплососпротивлению.
Материал утеплителя важен, поскольку именно от него зависит последующее уменьшение потери тепла вашей квартирой. У каждого материала свой коэффициент теплопроводности, вследствие чего будет различаться и минимально допустимая толщина утеплителя.
Износ и конструкция стен также влияют на процесс утепления, поскольку в зависимости от стороны (наружная или внутренняя) процесс утепления может понадобиться согласовать с коммунальными службами, которые и сообщат вам, насколько сильно повреждена стенка. Если здание давно не подвергалось косметическому ремонту, то кроме более толстого слоя утеплителя, в процессе монтажа большой объем времени отнимет шпаклевка стыков, трещин и укрепление перекрытий.
Следует заметить, что толщина утеплителя для наружных стен не рассчитывается с такой щепетильностью, как для внутренних. Причина такому пренебрежению заключается в невозможности предсказать погоду. Если внутри квартиры вы можете определить температурный уровень в зимний период времени по ежегодным показателям во время отопительного сезона, то снаружи погодные условия предсказать невозможно. Потому для внешнего утепления берется толщина, превышающая минимальную минимум в 1,5 раз. Таким образом, вы не потратитесь на лишние материалы и утеплите свои стенки.
Нормы по теплосопротивлению
Выше уже было написано, из каких показателей складываются нормы по теплосопротивлению. Следует помнить, что теплопроводность – это то, насколько хорошо материал проводит тепло, а теплосопротивление – насколько хорошо он тепло задерживает. Потому при выборе материалов стен и утеплителей следует выбрать те, которые обладают высоким коэффициентом теплосопротивления.
Коэффициент теплосопротивления стенки рассчитывается по формуле:
R (теплосопротивление стены) = толщина в метрах / коэффициент теплопроводимости материала в Вт/(м·ºС).
Этот коэффициент не обязательно рассчитывать самостоятельно, поскольку существуют готовые таблицы, где указано требуемое для региона теплосопротивление. Наибольшие требования предъявляются для таких городов, как Анадырь, Якутск, Уренгой и Тында. Наименьшие – для Сочи и Туапсе. В Москве коэффициент должен быть на уровне 3.0 Вт/(м·ºС), в северной столице – 2.9 Вт/(м·ºС).
Требования к теплосопротивляемости предъявляются не только к стенам здания, но также к перекрытиям и окнам. Произвести расчеты можно по той же формуле, но можно найти данные в интернете или в строительной компании.
Учтя все данные мы получим формулу расчета толщины утеплителя для внутренней стены. Выглядит она следующим образом:
Rreg – региональный показатель теплосопротивления (готовые данные или самостоятельный расчет);
δ – толщина теплоизолятора;
k – коэффициент теплопроводности утеплителя Вт/м2·ºС.
Теперь рассмотрим подробнее коэффициенты теплосопротивляемости для несущей стены и параметры, которые влияют на теплоизоляцию.
Коэффициенты теплосопротивляемости для материалов несущей стены:
Материал, из которого возведено здание, имеет прямое влияние на теплосопротивляемость стен. Несущие конструкции располагаются между квартирами и являются внешними стенами самого здания. Стенки внутри квартиры – это перегородки, утепление которых не производится .
Материал, из которого возведено здание, имеет прямое влияние на теплосопротивляемость стен. Несущие конструкции располагаются между квартирами и являются внешними стенами самого здания. Стенки внутри квартиры – это перегородки, утепление которых не производится.
Исходя из всех данных, технологами была составлена таблица теплосопротивляемости, куда были включены данные толщины материала, а также коэффициенты теплопроводности при наличии и отсутствии лишней влаги:
Материал
Плотность,
кг/м 3
Коэффициент теплопроводности
в сухом состоянии λ, Вт/(м· о С)
Расчетные коэффициенты теплопроводности
во влажном состоянии*
Кирпич глиняный обыкновенный на цементно-песчаном растворе
Кирпич силикатный на цементно-песчаном растворе
Кирпич керамический пустотный плотностью 1400 кг/м 3 (брутто) на цементно-песчаном растворе
Кирпич керамический пустотный плотностью 1000 кг/м 3 (брутто) на цементно-песчаном растворе
Дерево сосна и ель поперек волокон
Дерево дуб поперек волокон
Дерево дуб вдоль волокон
Кроме того, были выведены показатели норм по теплопередаче стенок, а также минимальная толщина утеплителя для того или иного региона страны, при условии, что утеплитель будет с теплопроводностью не менее 0,40 Вт/(м·ºС). Эти данные можно найти в Интернете или в строительной компании, которая занималась возведением вашего строения.
В целом, коэффициенты теплосопротивляемости для несущих конструкций зависят от региона строительства, каждый из которых имеет свои требования к теплопроводимсти (о чем речь уже шла выше). Эти коэффициенты разные, но в общем, все регионы делятся на две больших категории – А и Б. Кроме разницы дневных температур, существует разница между образованием точки росы в обоих группах. К группе А относятся более сухие города с устойчивым климатом, такие как Архангельск (3,6), Краснодар (2,3), Чита (4,1). К группе Б относятся северные города и города, расположенные в переходных климатических поясах – Брянск (3,0), Калининград (2,7), Хабаровск (3,6).
Перечислим города, которые относятся к группе Б: Калининград, Курск, Брянск, Владимир, Орел, Калуга, Москва, Новгород, Рязань, Санкт-Петербург, Смоленск, Тула, Иваново, Самара, Чебоксары, Ярославль, Пермь, Архангельск, Мурманск, Сыктывкар, Хабаровск, Благовещенск, Салехард, Игарка.
Города, относящиеся к группе А: Архангельск, Астрахань, Барнаул, Белгород, Волгоград, Воронеж, Владикавказ, Грозный, Екатеринбург, Иркутск, Кемерово, Краснодар, Красноярск, Курган, Кызыл, Липецк, Махачкала, Нальчик, Новосибирск, Омск, Оренбург, Пенза, Ростов-на-Дону, Саранск, Саратов, Ставрополь, Тамбов, Тюмень, Ульяновск, Улан-Удэ, Уфа, Челябинск, Чита, Элиста, Якутск.
Разные утеплители также обладают разной теплопроводностью, о показателях которой можно узнать в строительном магазине. Например, показатель пенопласта – 0, 037 Вт/М×К, потому минимальная толщина пенополистирола для утепления стен должна составлять 160 мм. А толщина экструдированного пенополистирола – пеноплекса – для утепления стен должна составлять 120 мм, поскольку он более плотный и лучше хранит тепло в помещении.
Параметры сохранения теплоизоляции
Кроме вышеперечисленных данных следует учесть и другие, влияющие на теплоизоляцию:
- повреждения несущих конструкций;
- «мостики холода» и трещины в перекрытиях;
- влаго-, паро – и поздухопроницаемость утеплителя;
- экологичность и пожаробезопасность материалов и другое.
Примерный расчет толщины стен из однородного материала
Все эти формулы необходимы в случае, если вы хотите полностью самостоятельно произвести все расчеты. Однако, в Интернете несложно найти онлайн-калькулятор толщины утеплителя, которые дают более точный результат, поскольку высчитывают не только на основании теплопроводности стен и теплоизолятора, но и на основании данных об отделочных материалах и воздушной подушке.
Предположим, у вас в Якутске находится дом из силиката, который вы решили утеплить средним пенополистиролом. Стенки отделаны гипсокартоном. При расчете в ручную вы получите показатель около 150 мм (воздушная прослойка 20 мм). Расчет онлайн-калькулятором при всех данных определяет 135 мм.
Видео «Толщина утеплителя для стены из пенобетона»
Видеоролик содержит информацию от опытного строителя, который объясняет нюансы нанесения теплоизоляции на поверхности из пенобетона.
Теплосопротивление материалов — практические расчеты
Теплосопротивление — (R-value) характеристика ограждающего слоя (стены, перекрытия и пр.), показывающая, насколько данный материал сопротивляется потерям тепла. Теплосопротивление R и теплопроводность k — обратные величины, большое теплосопротивление означает, что слой сопротивляется потерям тепла и у него маленькая теплопроводность. Однако теплосопротивление учитывает еще и толщину конструкции
R = d / k (град/Вт), где d — это толщина слоя (в метрах), а k — теплопроводность (Вт*м/град).
Теплосопротивление — очень удобная величина, т.к.
- Легко посчитать, сколько тепла уходит через стены или перекрытия: Q = (площадь) * (разница температур) / R
- При многослойных стенах величины R нужно просто сложить: Rобщ = R1+R2+R3…
По современным стандартам для каждого региона РФ определены минимальные значения R для стен и перекрытий жилого дома. Например, для Московской области это: R-стен=3,0 град/Вт, R-пер=3,9 град/Вт, R-окон=0,5 град/Вт (СНиП 23-01-99).
Как практически использовать теплосопротивление
Посмотрим, сколько реально тепла будет терять ваш дом при соблюдении стандартов. Возьмем небольшой уютный 2-этажный домик размером 8,12х9,25 метров (см.рисунок). Будем считать, что температура внутри дома везде равна +20 градусов, снаружи -30 градусов, т.е. разница температур равна 50 градусов.
Посчитаем вначале самый простой вариант, где стены и перекрытия соответствуют госту, а потом учтем некоторые «хитрости».
Без окон без дверей, но по ГОСТам
Сначала мы не будем учитывать окна, двери и вентиляцию и будем считать, что тепло уходит только через стандартные стены и перекрытия.
Площадь всех внешних стен равна периметру, умноженному на высоту: S=34,75 x 5,54=192,5 кв.м. Площадь нижнего и верхнего перекрытий 2 х 75 = 150 кв.м. Теплосопротивление берем по госту: R-стен=3,0; R-перекр=3,9. Потери тепла Qоб=(192,5/3+150/3,9)х50=102,63х50=5131 Вт. При -30 градусах на улице мощность отопительных приборов должна превышать 5 кВт. При цене 4 руб/кВт*час за 1 день мы потратим 492 рубля, а за месяц — аж 15000 рублей!
Люди, которые никогда не топили большой дом в лютые морозы, ужаснутся от этих цифр, те же, кто жил в плохо утепленных домах зимой, посмотрят на эти расчеты с оптимизмом и потребуют доказательств.
Будем оптимистами
Прежде всего -30 градусов С — температура, которая бывает не каждый год. Средняя месячная температура в Московской области показана в таблице:
| I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII | Год | |
| Дмитров | -10,4 | -9,5 | -4,4 | 4,3 | 11,5 | 15,7 | 17,5 | 15,7 | 10,3 | 4,0 | -2,4 | -7,2 | 3,8 |
| Кашира | -10,9 | -9,8 | -4,6 | 4,6 | 12,2 | 16,3 | 17,8 | 16,5 | 11,0 | 4,1 | -2,3 | -7,0 | 4,0 |
| Москва | -8,4 | -7,8 | -2,5 | 6,0 | 12,8 | 16,9 | 18,5 | 16,6 | 11,1 | 5,0 | -1,6 | -5,9 | 5,1 |
Сам город Москва теплее, чем область, поэтому лучше брать среднее между Дмитровым и Каширой. Усредняя и суммируя от мая по сентябрь, получаем за зиму:
| месяц | средн. темп | разница с +20 | Ср.мощность кВт | кВт*час в месяц |
| сентябрь | 10,6 | 9,4 | 0,96 | 695 |
| октябрь | 4,0 | 16,0 | 1,64 | 1222 |
| ноябрь | -2,4 | 22,4 | 2,30 | 1655 |
| декабрь | -7,1 | 27,1 | 2,78 | 2069 |
| январь | -10,7 | 30,7 | 3,15 | 2344 |
| февраль | -9,7 | 29,7 | 3,05 | 2048 |
| март | -4,5 | 24,5 | 2,51 | 1871 |
| апрель | 4,4 | 15,6 | 1,60 | 1153 |
| май | 11,8 | 8,2 | 0,84 | 626 |
| ВСЕГО | 13683 |
За 8 месяцев отопительного сезона мы потратим 4*13683=54732 рублей, в пересчете на 12 месяцев — 4560 руб/мес.
Для тех, кто думает, что это много, можно сказать, что деревянный дом со стенами толщиной 20 см (R=1,54) и перекрытиями, утепленными минватой толщиной 15 см (R=2,50+0,35+0,19=3,04) потребует на 70% больше, т.е. 92976 рублей/год или 7750 руб/мес.
Плохая новость: окна пожирают тепло
По стандарту окна должны иметь теплосопротивление 0,5, т.е. они теряют тепло в 6 раз больше, чем стены (в расчете на 1 кв.м). В нашем домике 10 больших окон (1,25х1,4), 3 маленьких (0,6х1,0) и входная дверь, всего 21,3 кв.м. Потери при -30 градусах: Qокон=(21,3/0,5)х50=2130 Вт. Если быть точным, то мы должны уменьшить площадь стен, но все равно получится 1775 Вт, т.е. окна и входная дверь увеличивают теплопотери еще на 35%.
Производители современных окон стараются улучшать конструкции для уменьшения потерь тепла. Некоторые утверждают, что их окна имеют теплосопротивление R=0,7 или даже 1,0 хотя независимые испытания у нас в России проводят редко.
Плохая и хорошая новость: вентиляция
Человек в процессе своей деятельности выделяет очень много вредных веществ. Даже когда он спит, он дышит и выделяет углекислый газ и еще около 400 вредных веществ. Когда он готовит еду, использует воду или занимается спортом, он загрязняет окружающую среду еще больше. Основная задача — выкинуть все это подальше, прежде всего воздух, заменив его на чистый.
При правильной вентиляции в нашем домике, если в нем живут 3 человека, потребуется заменять около 100 куб.м воздуха в час. Многие скажут, что нужно гораздо больше, но тут я готов поспорить. Удаляемый воздух уходит вместе с теплом, а новый воздух надо подогревать, а это при -30 градусах Qвент=100х50/2,98=1678 Вт, т.е еще 33% дополнительной мощности.
Где же тут хорошая новость, скажете вы. Их целых две. Первую я уже упомянул, нормы и принципы расчета вентиляции, принятые в СНиПах, безнадежно устарели, по ним вам пришлось бы тратить в 3-5 раз больше энергии на вентиляцию. Вторая новость: современные системы вентиляции умеют возвращать часть тепла, которая уходит с удаляемым воздухом (это называется рекуперация) и уменьшать мощность для нагрева воздуха в 2-4 раза.
Еще одна хорошая новость: СИП-панели
СИП-панели теплее, чем это требуется по ГОСТам, поэтому дома из них не нужно дополнительно утеплять. Рассмотрим тот же самый домик 8,12х9,25 метров, но сделанный из СИП-панелей. Обычно стены делают из панелей с толщиной утеплителя 150, а перекрытия — 200 мм. Кроме утеплителя каждая панель содержит 2 слоя OSB-фанеры толщиной 12 мм, которые также дают свой вклад в теплосопротивление. Коэффициент теплопроводности для ППС-утеплителя равен 0,041 Вт*м/град, для OSB — 0,18 Вт*м/град, поэтому Rстен=0,15/0,041+2х0,012/0,18=3,79, Rпер=0,2/0,041+2х0,012/0,18=5,01. Позже мы еще учтем отделку, которая увеличивает R и внутренний деревянный каркас, который уменьшает R. Площадь стен мы сразу возьмем за вычетом окон и наружной двери, а сами окна возьмем более теплыми с коэффициентом R=0,7. В результате при -30 градусах за окном мы получим:
Qстен = 50х(192,5-21,3)/3,79 = 50х45,17 = 2259 Вт (32%)
Qпер = 50х2х75/5,01 = 50х29,94 = 1497 Вт (22%)
Qокон = 50х21,3/0,7 = 50х30,43 = 1521 Вт (22%)
Qвент = 50х100/2,98 = 50х33,56 = 1678 Вт (24%)
Qоб = 50х139,1 = 6955 Вт (100%)
Мы можем видеть, что разница температур везде идет первым множителем, т.е. если за окном теплее, то и энергии надо тратить меньше — пропорционально этой разнице. Теперь мы можем вместо таблицы для стандартного дома без окон и дверей написать новую — для дома из СИП-панелей с окнами и вентиляцией:
| месяц | средн. темп | разница с +20 | кВт | кВт*час в месяц |
| сентябрь | 10,6 | 9,4 | 1,31 | 941 |
| октябрь | 4,0 | 16,0 | 2,23 | 1656 |
| ноябрь | -2,4 | 22,4 | 3,12 | 2243 |
| декабрь | -7,1 | 27,1 | 3,77 | 2805 |
| январь | -10,7 | 30,7 | 4,27 | 3177 |
| февраль | -9,7 | 29,7 | 4,13 | 2776 |
| март | -4,5 | 24,5 | 3,41 | 2536 |
| апрель | 4,4 | 15,6 | 2,17 | 1562 |
| май | 11,8 | 8,2 | 1,14 | 849 |
| ВСЕГО | 18545 |
Если топить электричеством по цене 4 руб/Квт*час, получается 74180 руб. в год или 6180 руб/мес.
Дополнительные хитрости
Есть факторы, которые позволяют уменьшить теплопотери или затраты на отопление.
- Внутренняя отделка стен 2-мя слоями гипсокартона не только повышает пожаробезопасность, но и увеличивает теплосопротивление, делая стены на 4% теплее. Еще больший эффект даст любая внешняя облицовка стен (даже без утеплителя).
- Вентиляцию можно отключать в отсутствие жильцов.
- Увеличение толщины СИП-стен на 50 мм делает стены на 24% теплее, но требует немного больше денег при строительстве.
Есть и факторы, которые увеличивают теплопотери:
- Каркасная стена СИП-дома содержит внутри деревянные элементы, которые имеют более высокую теплопроводность. Это делает стены примерно на 9% холоднее.
- Самым плохим фактором могут быть сквозняки в районе входной двери и тамбура, но это уже тема другой публикации.
