Хорошо утеплённая крыша – один из факторов, снижающих плату за отопление дома. Но как правильно выбрать утеплитель и какой толщины должен быть теплоизоляционный слой?
Понятно, что чем холоднее климат в регионе, тем толще должен быть теплоизоляционный слой кровли. Но при проектировании и строительстве дома необходимо указать точное название материала и толщину теплоизоляции. Ведь чрезмерно толстый теплоизоляционный слой – это лишние расходы. Существуют нормативные документы, позволяющие точно рассчитать толщину утеплителя крыши в зависимости от климата и используемого материала.
Параметр, характеризующий степень теплоизоляции крыши
Один из этапов разработки проекта – подбор материалов для обустройства пирога кровли. Каждый из этих материалов характеризуется рядом параметров. О теплоизоляционных свойствах материала судят по значению сопротивления теплопередаче. Сопротивление теплопередаче всей кровли обозначается как R. Величина измеряется в м²⸱°C/Вт.
Чем больше значение R крыши, тем меньше теплопотери на этом участке. Чтобы узнать фактическое значение Rф всего кровельного пирога, складывают сопротивления теплопередаче всех материалов, из которых состоит крыша. К полученной величине добавляют сопротивления теплопередаче пристенного слоя воздуха внутри и снаружи (Rв, Rсн).
Таким образом, для кровли, состоящей из последовательно уложенных n материалов
Rф = R0 + R1 + … + Rn + Rв + Rсн,
- где R0, R1, … , Rn – значения сопротивлений теплопередаче отдельных слоёв кровли;
- Rв – сопротивление теплопередаче пристенного слоя воздуха внутри;
- Rсн – сопротивление теплопередаче пристенного слоя воздуха снаружи.
На практике сумму Rв + Rсн принимают за константу, равную 0,16 м²⸱°C/Вт.
Поэтому
Rф = R0 + R1 + … + Rn + Rв + 0,16 м²⸱°C/Вт.
Каждую из этих величин можно найти по формуле:
Ri = βi / λi, где βi – толщина слоя i (измеряется в метрах), а λi — коэффициент теплопроводности (измеряется в Вт/м⸱°С). Значения λ для каждого материала – константы, их легко найти в справочниках.
Казалось бы, каждая строительная компания должна стремиться к тому, чтобы величина Rф была как можно больше.
Однако материалы стоят довольно дорого. Имеет ли смысл стремиться к постоянному увеличению сопротивления теплопередаче крыши, если кровельный пирог обеспечивает вполне приемлемую для конкретного региона теплоизоляцию? И каким должно быть приемлемое значение сопротивления теплопередаче?
Расчёт толщины утеплителя
Существует нормативный документ СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий», где рассчитаны минимальные значения сопротивлений теплопередаче в зависимости от климатических условий в регионе. Минимальное значение сопротивления теплопередаче для региона обозначается как Rтр – то есть R требуемое. Сопротивление теплопередаче каждого строящегося здания не должно быть меньше Rтр для данного региона. В документе приведена таблица для определения Rтр:
Rтр кровли определяется по столбцу «Покрытий и перекрытий над проездами».
Расчёт Rтр кровли для конкретного региона
В приведённой таблице Rтр кровли зависит от параметра, который называется «Градусо-сутки отопительного периода» (ГСОП). Чтобы вычислить ГСОП, необходимо знать:
- количество дней отопительного сезона (в такие дни среднесуточная температура должна быть ниже +8 °C, обозначим величину как Z);
- среднюю температуру в регионе за период отопительного сезона (tср);
- нормативную температуру внутри помещения (tв = +18 °C).
Тогда ГСОП определяется по формуле:
- ГСОП = (tв – tср) ⸱ Z.
Значения tср и Z указаны в таблице:
Например, ГСОП для Воронежа:
- ГСОП = 18–(–3,1)⸱196 = 4135,6 °C⸱сут./год
В таблице нет точного значения Rтр крыши для рассчитанного нами ГСОП, зато есть значение для случая, когда ГСОП=4000 °C⸱сут./год. Таким образом, Rтр для Воронежа составляет 4,2 м²⸱°C/Вт.
Расчёт минимальной толщины утеплителя
Предположим, что в качестве утеплителя будем использовать минеральную вату. Её толщину нам нужно рассчитать. Для этого из Rтр нужно вычесть значения R для пароизоляции, гидроизоляции и металлочерепицы, а также константу 0,16.
Толщина:
- пароизоляции – 0,17 мм;
- гидроизоляции – 2 мм;
- металлочерепицы – 0,5 мм.
Коэффициент теплопроводности (λ, Вт/м⸱°С):
- пароизоляции – 0,038;
- гидроизоляции – 0,032;
- металлочерепицы – 52.
- базальтовой ваты – 0,039.
Обозначим величину сопротивления базальтовой вате как Rx:
Rx = 4,2 – ( 0,00017/0,038 + 0,002/0,032 + 0,0005/52 + 0,16) = 3,97
Rx = βx / λx,
где βx – толщина слоя базальтовой ваты;
λx – коэффициент теплопроводности базальтовой ваты.
βx = 3,97*0,039 = 0,155
Минимальная толщина базальтовой ваты должна составлять 155 мм (15,5 см). Если в качестве утеплителя использовать экструдированный пенополистирол (коэффициент теплопроводности составляет 0,030 Вт/м⸱°С), то минимальная толщина утеплителя должна быть 120 мм.
Используя приведённый алгоритм, легко рассчитать минимальную толщину слоя любого утеплительного материала.
