Як розрахувати товщину утеплювача для покрівлі?

Дах - найсерйозніше джерело тепловтрат у будинку. Саме через неї може випаруватися до 20% дорогоцінного тепла. У цій статті ми розповімо, як підібрати оптимальну товщину матеріалу для її утеплення – щоб не плакати над рахунками за опалення, ні над кошторисом на зведення покрівлі.

Від чого залежить товщина теплоізолятора?

• Чим суворіші кліматичні умови в регіоні будівництва, тим товщі має бути шар утеплювача;
• Чим кращі теплоізоляційні властивості самого утеплювача, тим тоншим може бути його шар.

Ці два висновки, заснованих на звичайному здоровому глузді, виражаються у вигляді математичної формули:

де:
α_ут - Товщина теплоізоляційного шару, м;
R 0 _прище – наведений опір теплопередачі покриття, м 2 · °С/Вт, тобто здатність огороджувальної конструкції чинити опір потоку тепла і не випускати його назовні;
λ_ут - Коефіцієнт теплопровідності утеплювача, Вт / (м · ° С).

У цій формулі якість самого матеріалу визначається параметром_ута вплив кліматичних умов враховується за допомогою значення R 0 _прище.

Величина наведеного опору теплопередачі залежатиме від тривалості опалювального сезону та перепаду температур зовні та всередині будинку. Ці відомості можна знайти у нормативних документах:

• СП 50.13330.2012 «Тепловий захист будівель»;
• СП 131.13330.2018 «Будівельна кліматологія»;
• СП 23-101-2004 "Проектування теплового захисту будівель".

Теплорахунок здійснюється за даними найхолоднішої п'ятиденки року, тобто «із запасом».

Приклад розрахунку товщини утеплювача

Давайте проаналізуємо утеплення даху в містах із найвищими та найнижчими вимогами до опору теплопередачі покриття. У нашій таблиці це Новосибірськ (5,59) та Грозний (3,73).

Візьмемо для прикладу мінеральну вату із середнім коефіцієнтом теплопровідності 0,035 Вт/(м · °С). Підставивши це значення у формулу, отримаємо товщину утеплювача 0,190 м для Новосибірська та 0,125 м для Грозного. Якщо для порівняння підрахувати необхідну товщину найефективнішого утеплювача на будівельному ринку - поліізоціанурату (PIR), коефіцієнт теплопровідності якого становить всього 0,022 Вт/(м · °С), то для Новосибірська ми отримаємо значення 0,119 м, а для Грозного - всього 0,079 м.

Більш тонкий розрахунок

Довідкове значення опору теплопередачі, в строгому сенсі, відноситься не до шару утеплювача, а конструкції цілком. Свій внесок у опір витоку тепла роблять всі шари покрівельного «пирога». Деякі з них можна знехтувати, а деякі – не варто.

Так, фінішне покриття покрівлі можна не брати до уваги, оскільки воно відокремлено від решти конструкції вентзазором. А ось до оздоблювального матеріалу стелі потрібно придивитися уважніше. Стеля часто зашивають деревними або дерев'яними матеріалами, які мають непогані теплоізоляційні властивості. Їх можна також включити до розрахунків.

Розглянемо випадок, коли стеля мансарди підшитий деревинно-стружковою плитою завтовшки 15 мм.Коефіцієнт теплопровідності цього матеріалу, згідно з довідковими даними, дорівнює 0,15 Вт/(м · °С).

Підставимо ці дані у формулу і знайдемо значення R. Так ми знайдемо внесок цього шару в загальний опір тепловтрат.

0,015 = (R - 0,16) · 0,15
R = 0,26 м 2 · ° С/Вт

Тепер повторимо наші розрахунки для Новосибірська та Грозного, але з урахуванням теплоізолюючих властивостей обшивки.

α_ут = (5,59 - 0,26 - 0,16) · 0,035 = 0,181 м (Новосибірськ)
α_ут = (3,73 - 0,26 - 0,16) · 0,035 = 0,116 м (Грозний).

Результати показують, що обшивка стелі мансарди дерев'яною плитою зменшила розрахункову товщину утеплювача менше ніж на 1 сантиметр. Найчастіше цієї величиною можна знехтувати.

В один шар чи кілька?

Допустимо, необхідна товщина шару мінеральної вати за розрахунками склала 20 см. У продажу є плити товщиною 20 см і товщиною 10 см. Як краще вчинити? Утеплити дах в один шар, або в два - тоншим матеріалом?

Багатошарове утеплення має бути більш ефективним за рахунок того, що плити, що лежать вище, перекривають стики нижчележачих і перешкоджають появі «містків холоду». У покрівельній конструкції має бути щонайменше два шари теплоізоляції, щоб перекрити поперечний стик плит.

Однак фахівці НДІМосбуд стверджують, що зменшення кількості шарів утеплювача не так сильно впливає на показники теплоізоляції будівель, як може здатися.

Набагато сильніше якість теплоізоляції впливає акуратність монтажу. В експериментах, проведених фахівцями НДІМосбуд, наявність проміжків товщиною від 2 до 5 мм між плитами утеплювача істотно погіршує теплоізоляційні властивості матеріалу - як при одношаровому, так і при багатошаровому монтажі.

Щоб не заплутатися в коефіцієнтах, нормативах, кліматичних зонах та інших премудростях краще довірити розрахунки професіоналам. Так само як і монтаж. Дахи не прощають помилок і змушують розплачуватись за легковажність нервами, грошима та гарним настроєм.

Якої товщини має бути утеплювач на даху

Утеплення даху є важливим етапом у теплоізоляції всього будинку. Через неї може йти велика кількість тепла, а атмосферні опади можуть збільшувати вологість та викликати утворення плісняви. Щоб уникнути негативних наслідків, роблять утеплення даху та покрівлі. Для цього необхідно заздалегідь підібрати матеріал та розрахувати товщину утеплення.

Як розрахувати кількість матеріалу

Тепле повітря піднімається вгору, тому дах повинен затримувати більшу його частину — утеплювач має бути товщим.

Теплоізоляція даху підвищує комфорт та мікроклімат у приміщенні. Також утеплення покращує термічний опір конструкції, зменшує теплові втрати. Теплоізоляція не нагріває будову, а лише зберігає тепло всередині будинку. Тому важливо розрахувати, скільки шарів утеплювача потрібно для даху, яка потрібна ширина і який купити матеріал.

Усі розрахункові роботи проводяться ще етапі проектування. Необхідно враховувати індивідуальні особливості будівлі, кліматичні умови, властивості утеплювача та призначення кімнат. Заздалегідь проводять розрахунки з урахуванням типу даху та його розмірів.

Укладання покрівельного утеплювача проводиться на крокви. Потрібно прорахувати, скільки плит буде розміщено вздовж і поперек схилу даху. Для цього необхідно врахувати відстань між кроквами, кількість кроків та довжину ската.

Приклад розрахунку кількості мінеральної вати для двосхилим даху

Дах симетричний, кількість крокв дорівнює 7, відстань дорівнює 60 см, довжина ската 5 м. Для укладання обрані плити розмірами 1,17 61 25 см. Можна взяти і рулонну минвату.

Насамперед визначається кількість плит, які будуть укладені в ряд. Для цього довжина схилу (5 м) ділиться на 1,17 і в результаті виходить 4,27 шт. Це значення множиться на крок (7) і в результаті виходить 29,89 плит на одну схил і 59,78 на весь симетричний дах. Отриманий результат округляється у велику сторону і додається запас 15-20%. У результаті на весь дах потрібно близько 70 плит.

Підбір утеплювача

Вибір матеріалу залежить від вимог до утеплення та доступності. Потрібно врахувати вартість самого утеплювача, його перевезення та монтажу. Також ізоляція не повинна мати великої ваги, щоб не створювати зайве навантаження на лаги.

Популярним утеплювачем для даху є екструдований полістирол. Він має добрі показники теплопровідності, завдяки чому для якісної теплоізоляції достатньо нанесення тонкого шару. Пінополістирол має невелику вагу, його легко монтувати та кріпити до поверхні даху. Він має більшу ціну, ніж інші матеріали, але вартість установки, перевезення, а також термін служби окупають її.

До найекономічніших матеріалів відноситься скловата. Технології її виробництва вдосконалені, тому вона має покращені характеристики та властивості. Скловата не схильна до горіння і не виділяє шкідливих речовин. Має низьку теплопровідність, добре пропускає пару.

Мінвата виходить із мінеральних волокон. Це стандартний утеплювач, що укладається плитами. Його основною перевагою є здатність утримувати високі температури протягом тривалого часу.Часто використовується для теплоізоляції покрівлі лазні.

Пінополіуретан наноситься шляхом напилення. Для внутрішнього утеплення використовується м'який спосіб, для зовнішнього жорсткий. Монтаж такого ізолятора можуть займатися тільки професіонали зі спеціальним обладнанням. До плюсів відносяться економічність витрати та можливість нанесення на складні конструкції.

Основні вимоги

Теплоізоляція для даху повинна задовольняти такі параметри:

• Висока міра протипожежної безпеки. Матеріал не повинен горіти.
• Звукоізоляція. Утеплювач має додатково захищати приміщення від зовнішніх шумів.
• Паропроникність. Дозволяє створити оптимальний мікроклімат.
• Відповідність нормам ГОСТ та БНіП, а також екологічній та санітарній безпеці.
• Міцність та довговічність.
• Стійкість до деформації.
• Відсутність усадки.
• Невелика вага.

Рекомендується брати утеплювач завтовшки близько 250-300 мм для мансардного даху. Створюються подвійні та потрійні шари, що дозволяють видалити містки холоду на стиках плит.

Параметри, що впливають на товщину утеплювача

Основними критеріями, що визначають товщину теплоізоляції, є особливості матеріалу та даху. Розрахунки проводяться на етапі проектування та враховують таке:

• Питома теплопровідність. Чим вона нижча, тим тонший утеплювач буде потрібний.
• Кліматичні умови місцевості.
• Конструкція покрівлі та даху. На багатосхилих дахах не використовуються об'ємні матеріали.
• Вага утеплювача. Чим він важчий, тим більше потужні крокви потрібні для його утримання.

Правильний підбір матеріалу зменшує витрати на опалення та дозволяє створити комфортні умови у будинку.

Розрахунок товщини

Порахувати необхідну товщину можна за такою формулою:

У ній символом αут позначається товщина ізолятора в метрах, R0прив. – наведений опір теплопередачі, λут - Коефіцієнт теплопровідності.

Визначення товщини при утепленні мансарди

Приміщення під дахом може використовуватися як житлове або нежитлове. Для нежитлового горища досить утеплити лише покриття, що відокремлює стелю будинку від приміщення. У разі житлових мансард потрібна теплоізоляція бічних стін та скатів за їх наявності. У мансардних дахах є три різновиди конструкцій, що захищають - перекриття, скати і стіни фронтонів. Їх потрібна різна ширина утеплювача для покрівлі. На перекриття потрібно товстий шар, а для стін невеликий. Розрахунки кожної поверхні проводяться окремо.

Утеплення стель із холодним дахом

Якщо горище не використовується в холодну пору року, можна утеплити горищне перекриття, залишаючи покрівлю без теплоізоляції. Тоді матеріал кладеться поверх перекриття та закриває торці стін. У разі встановлення ізоляційного шару всередині стіни будуть віддавати тепло назовні.

Утеплення лише перекриттів значно спрощує та прискорює роботу. Виконати укладання на рівну поверхню простіше, ніж фіксувати матеріал на схилах.

Розрахунок за допомогою онлайн калькуляторів

Багато сервісів пропонують будівельні калькулятори, які дозволяють виконати приблизні розрахунки кількості матеріалів, його товщини та вартості всього процесу.Пропонується кілька варіантів підрахунку розмірів утеплювача для даху:

• За загальною площею будівлі. Необхідно внести лінійні розміри будівлі, кількість поверхів, вибраний утеплювач. В результаті виходить значення з великою кількістю похибок, оскільки не враховуються особливості будинку та кліматичні умови.
• За типом проекту. Враховуються архітектурний, конструктивний та інженерний плани будівлі.
• Універсальний калькулятор. Він враховує тип перекриття, матеріали та інші важливі особливості.

Точні цифри, скільки см утеплювача потрібно для даху, може дати лише фахівець, який проведе загальну оцінку будинку та врахує усі нюанси. Калькулятор дає можливість оцінити рівень витрат при використанні того чи іншого виду утеплювача.

Етапи утеплення внутрішньої частини даху

Важлива функція теплоізоляції покрівлі – захист від атмосферних опадів. Для цього необхідно робити укладання на лаги. Покроковий алгоритм теплоізоляції:

• Проектування. Тут вибирається матеріал, розраховуються потрібні значення.
• Укладання гідроізоляції на крокви. Її кріплять за допомогою брусків 3-5 см, які можна розмістити паралельно чи перпендикулярно. Потрібно заздалегідь уточнити, якою стороною потрібно укладати плівку, тому що на деяких різновидах можна стелити її будь-якою частиною нагору. Місця контактів з'єднуються скотчем.
  

При створенні структури важливо створити вентиляційні зазори. Через них приділятиметься зайва волога назовні.

Теплоізоляція покрівлі: вибираємо утеплювач та розраховуємо його товщину.

При утепленні покрівлі важливо підібрати відповідний теплоізоляційний матеріал та розрахувати його товщину. Якщо встановити надто тонкий шар утеплювача, то взимку в будинку буде холодно, а влітку спекотно.Якщо поставити занадто товстий шар теплоізоляції, це призведе до непотрібних витрат. У зв'язку з цим ми розповімо про те, який утеплювач найкраще підійде для теплоізоляції даху і як правильно розрахувати його товщину.

Який утеплювач вибрати

На будівельному ринку представлений великий асортимент теплоізоляційних матеріалів і не завжди очевидно, який саме краще вибрати. Щоб вам було простіше визначитися, розповімо про найбільш популярні з них. До них відносяться:

• Мінеральна (кам'яна) вата.
• Мінеральна вата на основі розплаву кварцу.
• Пінополістирол.
• Екструдований пінополістирол.
• Пінополіуретан.

Про склад цих матеріалів, їх переваги і недоліки йтиметься далі.

Мінеральна (кам'яна) вата

Кам'яна вата є розплавленим у спеціальній печі базальтом. У зв'язку з цим її часто називають базальтовою. З розплавленого каменю формують тонкі нитки, які з'єднують між собою та запікають при температурі 200 °С. Затверділий нарізають матеріал на плити утеплювача.

Головна перевага кам'яної вати – низька теплопровідність. Чим вона нижча, тим краще матеріал утримує тепло в будинку. Теплопровідність кам'яної вати - всього 0,035-0,042 Вт/(м·К). Це дуже добрий показник. Наприклад, 200 мм такого утеплювача утримує тепло так само надійно, як і бетонна стіна завтовшки 3,5 метра. До інших переваг кам'яної вати відносяться її висока паропроникність і низька гігроскопічність. Це означає, що вона добре пропускає вологе повітря і при цьому не намокає. Важливо, що клас горючості кам'яної вати - НГ. Це означає, що вона не горить і сприяє поширенню пожежі.

Мінеральна вата на основі розплаву кварцу

Мінеральна вата на основі розплаву кварцу на вигляд схожа на кам'яну, але відрізняється за складом. Таку вату виготовляють із кварцового піску, вапняку та переробленого скла. Ці інгредієнти плавлять за високої температури і витягують у волокна. Потім їх з'єднують між собою та остуджують. З отриманого матеріалу формують плити чи рулони.

Теплопровідність кварцової вати така ж низька, як і у кам'яної – 0,038-0,046 Вт/(м·К). Як і базальтовий утеплювач, матеріал на основі розплаву кварцу добре дихає і не намокає при контакті з вологим повітрям. Також він не горить і не виділяє отруйних речовин. Різниця в тому, що кварцова вата пружніша, і її частіше випускають у рулонах. Кам'яну вату, як правило, виготовляють у вигляді плит.

Пінополістирол (ППС)

Пінополістирол виготовляють методом пропарювання: мікрогранули полімерного матеріалу поміщають у форму, а потім впливають на них водяною парою. Внаслідок цього гранули збільшуються і заповнюються повітрям. Бульбашки повітря не пропускають теплову енергію, завдяки чому пінополістирол відрізняється низькою теплопровідністю, що дорівнює 0,037–0,042 Вт/(м·К).

Крім хороших теплоізоляційних властивостей, до переваг пінополістиролу відносяться доступна ціна, мала вага і стійкість до намокання. Значний недолік - практично нульова паропроникність. Це означає, що якщо під покрівлею, що утеплює пінополістирол, не організувати якісну вентиляцію, то на її внутрішній обробці можуть з'явитися вогкість і пліснява. Інша вада пінополістиролу — це горючість. Такий матеріал відноситься до групи горючості Г3, а це означає, що він легко спалахує і при цьому виділяє токсичні речовини.

Екструдований пінополістирол (ЕППС)

Такий утеплювач на вигляд і малої ваги нагадує пінополістирол. Різниця в тому, що ЕППС роблять методом екструзії: гранули полістиролу при високому тиску змішують з піноутворювачами, а потім видавлюють з екструдера. Завдяки цьому ЕППС більш щільний за структурою та відрізняється підвищеною міцністю.

Переваги екструдованого пінополістиролу - низька теплопровідність дорівнює 0,029 Вт/(м·К) і стійкість до намокання, яка в 10 разів краща, ніж у звичайного пінополістиролу. Недоліки – низька паропроникність та висока горючість. Через те, що ЕППС не пропускає пар, на внутрішній облицювання покрівлі може з'явитися пліснява. Що стосується горючості, то екструдований пінополістирол відноситься до класу Г4. Це означає, що він, як і звичайний пінополістирол, добре горить і виділяє токсичні речовини.

Пінополіуретан

Пінополіуретан являє собою піноподібну суміш поліолу (багатоатомного спирту) і поліізоціонату (гідроксильної смоли). Такий утеплювач випускають у балонах та в процесі утеплення покрівлі наносять за допомогою розпилювача.

До головної гідності пінополіуретану належить його вкрай низька теплопровідність, що дорівнює 0,019–0,035 Вт/(м·К). Крім того, при нанесенні він припадає навіть у невеликі щілини, завдяки чому забезпечується надійна теплоізоляція покрівлі. Також він відрізняється високою вологостійкістю та не виділяє отруйних речовин. Недоліки пінополіуретану такі ж, як і у ППС та ЕППС - горючість (Г3) та низька паропроникність.

Вибравши утеплювач для даху та дізнавшись його теплопровідність, можна розрахувати його товщину. Про те, як це зробити, йтиметься далі.

Як розрахувати товщину утеплювача

Відразу варто відзначити, що коли ми говоримо про товщину утеплювача для даху, ми маємо на увазі загальну товщину всіх його шарів. Така товщина залежить від двох значень:

• Здатність покрівельного покриття чинити опір теплопередачі. Вона залежить від місцезнаходження будинку. Опір теплопередачі у вашому місті можна дізнатися у таблиці, розташованій нижче.

• Коефіцієнт теплопровідності утеплювача. Про цей показник ми розповідали раніше. Кожен утеплювач має власний коефіцієнт теплопровідності, тому наведемо всі значення в одній таблиці.

Знаючи здатність покрівельного покриття чинити опір теплопередачі та коефіцієнт теплопровідності утеплювача, можна розрахувати товщину утеплювача для теплоізоляції покрівлі. Для цього скористайтеся наступною формулою:

α_ут = (R 0 прив - 0,16) х λ_ут

Значення літер та цифр у цій формулі такі:

α_ут - Товщина утеплювача (м).

R 0 прище - Наведений опір теплопередачі покриття (м 2 · ° С / Вт).

λ_ут - Коефіцієнт теплопровідності утеплювача (Вт / (м · К)).

Наведемо приклад розрахунку. Уявіть, що ви живете у Воронежі та хочете утеплити дах мінеральною (кам'яною) ватою. Щоб розрахувати товщину утеплювача для покрівлі, виконайте такі дії:

1. За таблицею 1 визначте опір теплопередачі покриття (R 0 прив). У Воронежі воно дорівнює 4,46 м 2 · ° С / Вт.
2. За таблицею 2 визначте середній коефіцієнт теплопровідності утеплювача (λ_ут). Показник кам'яної вати – 0,038 Вт/(м·К).
3. Вставте значення у формулу та розрахуйте загальну товщину утеплювача для покрівлі.

α_ут = (4,46 - 0,16) х 0,038

Таким чином, для ефективної теплоізоляції покрівлі у Воронежі вам знадобиться шар утеплювача з кам'яної вати завтовшки 16 см.

Наведена вище формула підійде для розрахунку товщини всіх утеплювачів.

Скільки шарів утеплювача знадобиться

З загальною товщиною утеплювача для покрівлі А тепер давайте визначимо кількість його шарів. Плити і рулони теплоізоляції бувають різної товщини. кам'яною ватою знадобиться матеріал завтовшки 15 см, то ви можете укласти 1 шар утеплювача товщиною 15 см або 2 шари утеплювача товщиною 10 та 5 см.

Якщо ви вирішите встановити два шари утеплювача для покрівлі, краще зробити це так, щоб стики плит не збігалися, інакше з'являться «містки» холоду.

Це стосується не тільки кам'яної вати, а й інших утеплювачів у плитах та рулонах: мінеральної вати на основі розплаву кварцу, пінополістиролу та екструдованого пінополістиролу.

Підсумок

Для теплоізоляції покрівлі використовують мінеральну (кам'яну) вату, мінеральну вату на основі розплаву кварцу, пінополістирол, екструдований пінополістирол та пінополіуретан.

Товщина утеплювача для даху залежить від здатності покрівельного покриття чинити опір теплопередачі та коефіцієнту теплопровідності утеплювача._ут = (R 0 прив - 0,16) х λ_утПри теплоізоляції покрівлі в кілька шарів укладайте утеплювач у шаховому порядку. Завдяки цьому між плитами не виникнуть «містки» холоду.