Лекции по утеплению зданий: расчет минимально допустимой толщины пенопласта

Правильное, грамотное утепление здания, с точки зрения теплофизических законов, – это не простое приклеивание утеплителя к фасаду, а, прежде всего, определенный алгоритм расчета минимально требуемой толщины этого самого утеплителя.

Строительный портал ProfiDom.com.ua представляет третий материал из цикла: «Лекции по утеплению зданий»

ProfiDom.com.ua напоминает, что в Украине действует ДБН В.2.6-31:2016 «Теплова ізоляція будівель», согласно которому установлены минимально допустимые значения  сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций жилых и общественных зданий. То есть, в этом ДБН установлены минимально требуемые теплофизические характеристики слоя утепления, при которых, в квартирах, становится, по-настоящему тепло.

Поскольку территория Украины делится, согласно ДБН В.2.6-31:2016 делится на 4 климатические зоны (см. лекцию № 2), требования по энергоэффективности зданий, в этих зонах, естественно, различные. И в первой температурной зоне Украины, к которой относится Киев, минимальная толщина утеплителя должна быть не менее 100 миллиметров. Только, начиная с этой цифры и выше, вы получите эффект, на который рассчитываете.

Однако, во многих случаях, когда принимается решение – утеплить квартиру снаружи, заказчиком ставятся следующие вопросы:

• достаточно ли 50 миллиметровой толщины утеплителя?
• нужно ли тратить деньги на 100 миллиметровый утеплитель?
• дает ли какой-либо ощутимый эффект увеличение толщины утеплителя свыше 50 миллиметров?

Вот, мы и рассмотрим, что происходит при увеличении толщины утеплителя, свыше 50 миллиметров (для первой температурной зоны Украины).

Напомним, что мы говорили в предыдущем материале – для расчета грамотного утепления требуется знать следующие величины:

• сопротивление теплопередаче (термическое сопротивление) ограждающей конструкции, то есть, несущей стены здания;
• коэффициент теплопроводности ограждающей конструкции здания;
• коэффициент теплопроводности материала, который планируется к использованию в качестве утеплителя;
• коэффициент теплопроводности материала ограждающей, то есть, несущей конструкции;
• толщина стены ограждающей (несущей) конструкции.

Кроме того, что сопротивление теплопередаче (термическое сопротивление) ограждающей конструкции равняется сумме сопротивлений теплопередаче материалов, из которых она состоит.  Это означает, к примеру, что, если кирпичная стена утеплена традиционным пенополистиролом, значит, ее сопротивление теплопередаче слагается из суммы этих величин -  кирпича и пенополистирола.

Из этих характеристик материалов и законов теплофизики можно рассчитать, к какому эффекту приводит увеличение толщины утеплителя.

Однако, в ДБН В.2.6-33:2018 «Конструкції зовнішніх стін із фасадною теплоізоляцією. Вимоги до проектування», а также ДБН В.1.1.7-2016 «Пожежна безпека об'єктів будівництва» говорится, что:

• жилые здания, высотой до 9 метров (до трех этажей - относятся к малоэтажным зданиям) и до 26,5 метров (до восьми этажей  - относятся к многоэтажным зданиям) допустимо утеплять, как пенополистиролом, так и минеральной или каменной ватой;
• жилые здания, высотой более, чем 26,5 метров (девятиэтажные и выше – относятся к зданиям повышенной этажности, высотным и т.п.) утепляются, исключительно, минеральной или каменной ватой.

Таким образом, возможны четыре, самых распространенных, варианта утепления:

• пенополистирол на кирпичном фасаде;
• пенополистирол на панельном фасаде;
• минеральная вата на кирпичном фасаде;
• минеральная вата на панельном фасаде.

Сразу оговоримся: расчет эффективности увеличения толщины утеплителя будет производиться на 1 кв.м утепляемой поверхности. 

Вариант первый. Пенополистирол на кирпичном фасаде

Согласно ДБН В.2.6-31:2016 «Теплова ізоляція будівель», упомянутые выше теплофизические характеристики несущей кирпичной стены и пенополистирола разной толщины, можно свести в следующую таблицу:

Причем, приведенные в таблице рассчитанные годичные затраты тепла, измеряемые в гигакалориях в год, складываются из двух величин: нормативной, которая должна соответствовать ДБН В.2.6-31:2016, а также реальной (сверхнормативной) – из-за утечек тепла:

Вышеприведенные цифры, соотношение нормативных и сверхнормативных затрат тепла на 1 кв. м кирпичного фасада, можно представить в виде графика

Обратите внимание, что при толщине утеплителя в 50 мм, нормативные и реальные затраты тепла на обогрев одного квадратного метра стены, практически, равны.

Отсюда, следует очень важный вывод: утепление кирпичной стены пенопластом, толщиной в 50 мм не дает абсолютно никакого эффекта.

Только, при увеличении толщины утеплителя свыше 50 миллиметров, наступает ощутимый эффект. При увеличении толщины утеплителя в два раза – до 100 мм, сверхнормативные затраты тепла снижаются в 3,5 раза, а при дальнейшем увеличении  - уже при 140 мм, теплопотери сводятся к нулю.

Вариант второй. Пенополистирол на панельном фасаде

В этом случае, все расчеты аналогичны, только теплофизические характеристики, согласно ДБН В.2.6-31:2016 «Теплова ізоляція будівель», несущей панельной стены и пенополистирола разной толщины, имеют следующие значения:

В данном случае, также, рассчитанные годичные затраты тепла, измеряемые в гигакалориях в год, складываются из двух величин: нормативной, которая должна соответствовать ДБН В.2.6-31:2016, а также реальной (сверхнормативной) – из-за утечек тепла:

Вышеприведенные цифры, соотношение нормативных и сверхнормативных затрат тепла на 1 кв. м панельного фасада, можно представить в виде графика

Отсюда, также, следует очень важный вывод: при утеплении панельного фасада 50 миллиметровым слоем пенопласта, эффект от утепления, практически, равен нулю

При 100 миллиметрах, сверхнормативные затраты тепла снижаются в 3,43 раза. При дальнейшем увеличении слоя утеплителя, уже при 140 мм – теплопотери настолько малы, что ими можно пренебречь.

В следующей публикации мы рассмотрим, что происходит при утеплении домов минеральной ватой, и какой эффект наблюдается при увеличении ее толщины на ограждающей конструкции.

(Продолжение следует)