Что такое теплопроводность и термическое сопротивление
При выборе строительных материалов для строительства необходимо обращать внимание на характеристики материалов. Одна из ключевых позиций — теплопроводность
Она отображается коэффициентом теплопроводности. Это количество тепла, которое может провести тот или иной материал за единицу времени. То есть, чем меньше этот коэффициент, тем хуже материал проводит тепло. И наоборот, чем выше цифра, тем тепло отводится лучше.
Диаграмма, которая иллюстрирует разницу в теплопроводности материалов
Материалы с низкой теплопроводностью используются для утепления, с высокой — для переноса или отвода тепла. Например, радиаторы делают из алюминия, меди или стали, так как они хорошо передают тепло, то есть имеют высокий коэффициент теплопроводности. Для утепления используются материалы с низким коэффициентом теплопроводности — они лучше сохраняют тепло. В случае если объект состоит из нескольких слоев материала, его теплопроводность определяется как сумма коэффициентов всех материалов. При расчетах, рассчитывается теплопроводность каждой из составляющих «пирога», найденные величины суммируются. В общем получаем теплоизоляцонную способность ограждающей конструкции (стен, пола, потолка).
Теплопроводность строительных материалов показывает количество тепла, которое он пропускает за единицу времени
Есть еще такое понятие как тепловое сопротивление. Оно отображает способность материала препятствовать прохождению по нему тепла. То есть, это обратная величина по отношению к теплопроводности. И, если вы видите материал с высоким тепловым сопротивлением, его можно использовать для теплоизоляции. Примером теплоизоляционных материалов может случить популярная минеральная или базальтовая вата, пенопласт и т.д. Материалы с низким тепловых сопротивлением нужны для отведения или переноса тепла. Например, алюминиевые или стальные радиаторы используют для отопления, так как они хорошо отдают тепло.
Факторы, влияющие на теплопроводность
Коэффициент теплопроводности материала зависит от нескольких факторов:
При повышении данного показателя взаимодействие частиц материала становится прочнее. Соответственно, они будут передавать температуру быстрее. А это значит, что с повышением плотности материала улучшается передача тепла.
Пористость вещества. Пористые материалы являются неоднородными по своей структуре. Внутри них находится большое количество воздуха. А это значит, что молекулам и другим частицами будет сложно перемещать тепловую энергию. Соответственно, коэффициент теплопроводности повышается.
Влажность также оказывает влияние на теплопроводность. Мокрые поверхности материала пропускают большее количество тепла. В некоторых таблицах даже указывается расчетный коэффициент теплопроводности материала в трех состояниях: сухом, среднем (обычном) и влажном.
Выбирая материал для утепления помещений, важно учитывать также условия, в которых он будет эксплуатироваться
Основные параметры, от которых зависит величина теплопроводности
Не все строительные материалы одинаково теплоэффективны. На это влияют следующие факторы:
Пористая структура материала говорит о том, что подобное строение неоднородно, а поры наполнены воздухом. Тепловые массы, перемещаясь через такие прослойки, теряют минимум своей энергии. Поэтому пенобетон именно с замкнутыми порами считается хорошим теплоизолятором. Замкнутые поры пенобетона наполнены воздухом, который по праву считается лучшим теплоизолятором
Повышенная плотность материала гарантирует более тесную взаимосвязь частиц друг с другом. Соответственно, уравновешивание температурного баланса происходит намного быстрее. По этой причине плотный материал обладает большим коэффициентом проводимости тепла. Поэтому железобетон считается одним из самых «холодных» материалов. Высокая плотность даёт хорошую прочность железобетону, но также и «обделяет» его теплоэффективностью
Влажность – злокачественный фактор, повышающий скорость прохождения тепла
Поэтому так важно качественно произвести гидроизоляцию необходимых узлов здания, грамотно организовать вентиляцию и использовать максимально инертные к намоканию строительные материалы.
«Холодно, холодно и сыро. Не пойму, что же в нас остыло…» Даже Согдиана знает о том, что сырость и холод − вечные соседи, от которых не спрячешься в тёплом свитере
Зная, что такое проводимость тепла, и какие факторы на неё влияют, можно смело пробовать применять свои знания для расчётов будущих строительных конструкций. Для этого нужно знать коэффициенты используемых материалов.
Что необходимо учитывать при проведении расчетов
Для любого строительного сооружения предусмотрены специальные нормативные значения, при соблюдении которых конструкция является полностью утепленной. При этом должно быть определенное термическое сопротивление для определенного климатического региона. Можно найти специальные таблицы с данными показателями в СНиП. Также используется специальная карта-схема, позволяющая определить подходящий параметр для своего региона проживания.
Карта-схема для определения требуемого значения сопротивления теплопередаче
При расчетах понадобятся такие данные:
специальный утепляющий материал выбирается из предлагаемого перечня. При этом все показатели нужных коэффициентов уже зафиксированы в программе; важно выявить для какой части помещения будут выполняться такие вычисления. У перекрытий и стен показатели термического сопротивления значительно отличаются, что занесено в программу; вводится показание для термического сопротивления; обязательно указывается, с чем соединен балкон
Фасад выводится на улицу, а остальные части могут иметь разные варианты
Их список также предоставляется в программе. Это также может влиять на необходимую толщину утеплителя; также важны показатели перекрытий и стен – материалы, применяемые для них и толщина. Если перегородки отсутствуют, то толщина стен ставится 0; часто в качестве дополнительного утеплителя применяется фольгированный пенополиэтилен или сокращенно – пенофол. Его отражающая поверхность обращается внутрь помещения, при этом значительно повышаются характеристики теплоизоляции. Кроме того, вспененный пенополиэтилен сам по себе способен утеплять пространство. При этом специальные слои позволяют уменьшить толщину утеплителя; также при выполнении расчетов учитываются и дополнительные слои. Перед тем как приступить к облицовке, стены могут обшиваться пластинами ДСП, фанерой или листами ОСП. У этих материалов есть определенные теплоизоляционные характеристики. Также некоторыми термоизоляционными параметрами обладает и финишная облицовка. Все это необходимо учитывать при выполнении вычислений
Фасад выводится на улицу, а остальные части могут иметь разные варианты. Их список также предоставляется в программе. Это также может влиять на необходимую толщину утеплителя; также важны показатели перекрытий и стен – материалы, применяемые для них и толщина. Если перегородки отсутствуют, то толщина стен ставится 0; часто в качестве дополнительного утеплителя применяется фольгированный пенополиэтилен или сокращенно – пенофол. Его отражающая поверхность обращается внутрь помещения, при этом значительно повышаются характеристики теплоизоляции. Кроме того, вспененный пенополиэтилен сам по себе способен утеплять пространство. При этом специальные слои позволяют уменьшить толщину утеплителя; также при выполнении расчетов учитываются и дополнительные слои. Перед тем как приступить к облицовке, стены могут обшиваться пластинами ДСП, фанерой или листами ОСП. У этих материалов есть определенные теплоизоляционные характеристики. Также некоторыми термоизоляционными параметрами обладает и финишная облицовка. Все это необходимо учитывать при выполнении вычислений.
Итоговый результат отображается в миллиметрах. Это ориентировочная величина, которая подгоняется к стандартным значениям толщин материалов с теплоизоляционными свойствами.
Утепленные стены покрываются финишной отделкой
Чтобы провести утепление балкона или лоджии самостоятельно требуются некоторые строительные навыки, а также определенные знания.
Статья по теме:
Экономьте время: отборные статьи каждую неделю по почте
Грамотный подход к утеплению балкона: калькулятор расчёта толщины теплоизолятора
На чтение: 1 минута Нет времени?
Основным «мостиком холода» на утеплённом балконе является парапет
Поэтому следует именно ему уделить максимальное внимание при проведении работ по созданию теплового контура на балконе
Поэтому не нужно слепо следовать рекомендациям домашних мастеров из других городов. Рассмотрим, какая толщина утеплителя для балкона будет оптимальной в каждом конкретном случае.
Сейчас балкон уже перестаёт быть подсобным помещением для складирования разных пока ещё либо уже не подходящих вещей (просто говоря хлама, который жаль выкинуть). В наше удобное время всё больше владельцев квартир рассматривают его в качестве варианта роста жилых квадратных метров.
Главным «мостиком холода» на утеплённом балконе является парапет
Потому следует конкретно ему уделить наибольшее внимание при проведении работ по созданию термического контура на балконе
На выбор теплоизолятора конкретное воздействие оказывают наибольшие минусовые характеристики зимних температур в вашем регионе.
Грамотный подход к утеплению балкона: калькулятор расчёта толщины теплоизолятора
На чтение: 1 минута Нет времени?
Так уж повелось в нашей стране, что зимы у нас морозные, осень дождливая и ветреная, и даже летом некуда деться от вездесущих сквозняков. Мечта каждого хозяина, имеющего балкон или лоджию, создать на этой, на первый взгляд, неприглядной территории настоящий оазис или зону отдыха. Вопрос лишь в том, как правильно и точно рассчитать расход материалов, чтобы распланировать траты и не переплатить лишнего. Специально для наших читателей редакция HouseChief.ru разработала удобный и наглядный калькулятор, который поможет домашним мастерам без специальной подготовки точно рассчитать необходимую толщину утеплителя для балкона или лоджии.
Тёплый балкон чаще всего это многослойная конструкция, которую нужно грамотно рассчитать
Какой подобрать материал: советы редакции HouseChief.ru
Когда появляется вопрос, чем утеплять балкон или лоджию не мастер, наверное, скажет, тем, что доступнее. Но наша редакция пытается проповедовать правильный подход, благодаря этому советуем держаться таких правил:
- Правило первое. Не нужно экономить на материале. Иначе нужно будет оплачивать за работу и за демонтаж. Исходя из этого, выгода тут очень относительная.
- Второе правило. Подбирайте инновационные материалы. Они намного легче и обладают очень высокими устойчивыми к износу параметрами. Например, пенофол очень хорошо подходит для утепления внутри балкона. Этот материал для строительства отлично удерживает тепло и выполняет эффект тепловой бани. Среди прочих положительных качеств – он довольно тонкий, это именно то, что необходимо для экономии свободного места.
- Третье правило. Если вам необходим крепкий материал с высокими шумозащитными и свойствами против вандалов (например, ваш балкон расположен на нижнем этаже), то свой выбор остановите на пенополиуретане. Этот материал не горючий, сохраняет тепло, безопасный в плане экологии. Впрочем, не всем подойдёт формат заливки – его напенивают. Если вам удобнее работать с традиционными материалами, берите бухту Изовера. Он обладает прекрасными утеплительными и шумозащитными параметрами.
- Правило четвёртое. Для внешней отделки применяйте термически стойкие и пожаробезопасные материалы. Это разновидность утепления имеет собственные минусы и плюсы. Среди достоинств – вы экономите площади, «точка росы» выносится на наружную поверхность конструкций ограждения, исходя из этого уменьшается риск проявления грибков и плесени. С другой стороны, отделка с внешней стороны должна обязательно быть согласована с жильцами, для подобных работ необходимо взять разрешение архитектурно-строительной комиссии при муниципалитете.
Если у вас есть навык утепления конструкций балкона, то милости просим в комментарии. Многим нашим читателям будет интересно почитать практические советы «бывалых» специалистов.
Определяем необходимую толщину утеплителя
Правильный расчет теплоизоляции повысит комфортность дома и уменьшит затраты на обогрев. При строительстве не обойтись без утеплителя, толщина которого определяется климатическими условиями региона и применяемыми материалами. Для утепления используют пенопласт, пеноплекс, минеральную вату или эковату, а также штукатурку и другие отделочные материалы.
Как рассчитать утепление самостоятельно
Чтобы рассчитать, какая должна быть у утеплителя толщина, необходимо знать величину минимального термосопротивления. Она зависит от особенностей климата. При ее расчете учитывается продолжительность отопительного периода и разность внутренней и наружной (средней за это же время) температур. Так, для Москвы сопротивление передаче тепла для наружных стен жилого здания должно быть не меньше 3,28, в Сочи достаточно 1,79, а в Якутске требуется 5,28.
Термосопротивление стены определяется как сумма сопротивления всех слоев конструкции, несущих и утепляющих. Поэтому толщина теплоизоляции зависит от материала, из которого выполнена стена. Для кирпичных и бетонных стен требуется больше утеплителя, для деревянных и пеноблочных меньше
Обратите внимание, какой толщины бывает выбранный для несущих конструкций материал, и какая у него теплопроводность. Чем тоньше несущие конструкции, тем больше должна быть толщина утеплителя
Теплопередача — ее влияние на выбор утеплителя
Основной задачей любого теплоизоляционного материала является уменьшение тепловых потерь. Это свойство имеет определенную характеристику, которая выражается величиной теплопроводности. Она указывает, какое количество тепла проходит через толщину материала в 1 м. Показатели практически всех изолирующих материалов находятся в интервале от 0,03 до 0,05 Вт/м/*К.
Для того чтобы определить какая толщина утеплителя для лоджии необходима для сохранения нужной температуры, применяют коэффициент сопротивления теплопередачи (R). Он является обратной величиной и при его расчете учитывается глубина изолирующего слоя:
R=d/K
Где d – глубина, м; К – теплопроводность.
С помощью этой формулы можно рассчитать нужную толщину утеплителя. Но сначала нужно узнать принятые нормы, которые отличаются в зависимости от климатических условий. Эти параметры регламентируются условиями СНиП 23.02-2003. Согласно им сопротивление теплопередачи наружных стен жилого дома должно соответствовать данным таблицы.
Для расчета необходимо знать значение параметра теплопередачи для материалов изготовления стен:
- Железобетон – 1,56.
- Кирпич монолитный – 0,7.
- Шлакоблок – 0,5.
Зная толщину стены можно рассчитать сопротивление теплопроводности лоджии без утепления. Например, для кирпичной конструкции толщиной 64 см (2,5 кирпича) она будет составлять:
R=0,64/0,7=0,91 м²*С/Вт
Учитывая, что среднее сопротивление теплопроводности по России составляет 3,33, следует выбирать утеплитель такой толщины, чтобы его показатель был не менее 2,42. Если делать утепление лоджии пенополиуретаном, то его толщина должна быть следующей.
D=2.42*0.041=0.099 м или 100 мм
В таблице приведены показатели теплопроводности популярных утеплителей:
С помощью этих данных можно без труда рассчитать оптимальную толщину внутреннего теплового барьера. Этот метод применим только к наружной стене лоджии (парапету). Для боковых стен, пола и потолка не требуется такая же глубина, так как они не имеют прямого контакта с улицей.
Чем утеплить газобетон, минватой или пенопластом
Минеральная (каменная) вата и пенопласт являются основными утеплителями для газобетонных домов. Намного реже применяют газобетон низкой плотности (D200) и напыляемый пенополиуретан.
Утепление нужно проводить только снаружи здания, чтобы точка росы была ближе к внешнему слою стены.
Точка росы – место в стене с нулевой температурой. В этой зоне образуется зона повышенной конденсации (влаги), стена в этом месте постоянно замерзает и оттаивает.
Если сравнивать пенопласт и минвату, то вата является более дорогим и правильным решением для газобетонных стен, всё дело в паропроницаемости. Вата обладает отличной паропроницаемостью, что обеспечивает выведение влаги из стены наружу дома. Таким образом, внутри помещения будет более сухо и комфортно. Толщину утепления минватой можно сделать любую, но экономически целесообразней – от 100 мм.
Пенопласт плохо пропускает пар, удерживая его в стене и создавая повышенную влажность в доме. Более того, утеплять газобетонные стены нужно пенопластом толщиной от 100 мм, чтобы гарантировано сместить точку росы из стены в утеплитель. Иначе, на границе между пенопластом и стеной, влага будет постоянно замерзать и оттаивать, уменьшая срок службы стены.
В общем, рекомендуем использовать минвату или пенопласт толщиной от 100 мм, но предпочтение лучше отдать именно минвате.
Терморегуляция и более реальные цифры
Расход энергии электрическими теплыми полами снижается за счет установки терморегулятора. Без него температура поверхности напольного покрытия была бы слишком высокой и не самой комфортной. Термостат отслеживает температуру чистовых полов, включая и отключая подачу электроэнергии по мере необходимости. В зависимости от уровня тепловых потерь, реальный расход падает на 30-40%.
Есть еще один способ экономии – он заключается в отключении теплых полов в то время, когда дома никого нет. Эта методика актуальна в том случае, если пленка используется как вспомогательное оборудование. Если она работает как основное отопление, то отключать ее не имеет смысла – за это время дом остынет, а на его повторный прогрев уйдет примерно столько же электроэнергии, сколько и будет сэкономлено за период отключения.
Итого, даже если пленочные теплые полы будут работать 60% от всего времени (это 14,4 часа в день), то расход электроэнергии составит около 317 кВт (или 216 кВт при работе во вспомогательном режиме).
Давайте посмотрим, что у нас получается в денежном эквиваленте. Так как тарифы на электроэнергию в регионах разные, примем в среднем цифру в 4,5 руб./кВт. За месяц работы в основном режиме расход на пленочные теплые полы составит 1426,5 руб./мес., во вспомогательном – 972 руб./мес.
Пояснения к расчёту
До того, как приступить к делу, изучите конструкцию и используемый материал для всех элементов балкона и их состояние. В некоторых случаях будет необходим их демонтаж. Особенно это касается ограждений из ПВХ конструкций и металла.
Для работы с калькулятором следуйте подсказкам в полях для заполнения
Обратите внимание на размерность. После заполнения всех данных нажмите – «Рассчитать толщину утепления»
В калькуляторе учтен большой ассортимент популярных утеплителей:
- пенопласт;
- пенополистирол (Пеноплекс);
- жидкий пенополиуретан;
- вата на основе базальта;
- стекловата;
- эковата;
- сухой керамзит;
Данные следует рассчитывать отдельно:
- для ограждений и стен;
- потолка и перекрытий пола;
Для правильных результатов важно указать значение требуемого сопротивления теплопередаче. Эти коэффициенты определяются по специальной карте-схеме климатических регионов России и в зависимости от вида утепляемой конструкции (для пола и потолка – смотрите голубые цифры, для стен или парапета – фиолетовые)
Карта-схема определения требуемого сопротивления теплопередаче
Приведем формулу расчёта термического сопротивления материалов, исходя из особенностей вашего региона. В общем виде формула выглядит так:
R = δ / λ, где
δ — толщина используемого материала, м;
Однако, в нашем случае все расчёты будут проводиться автоматически, вам лишь нужно указать требуемый для вашего населенного пункта показатель.
Результат будет несколько различаться и при разных вариантах расположения конструкции по отношению к другим помещениям дома и несущим стенам:
- конструкция не соприкасается ни с какими соседними балконами, либо соседствует с неутеплённым соседним балконом;
- конструкция расположена впритык к соседней утеплённой лоджии;
- балкон «утоплен» и расположен в нише с отапливаемым помещением.
Следует учесть, что некоторые покрытия могут создавать эффект «термоса». К ним относятся к примеру такие материалы, как пенофол. В этом случае только за счёт одного этого материала можно существенно увеличить теплоизоляционные характеристики балкона, а, следовательно, и сэкономить на отделке. Лучше проведите расчёт с ним и без него, а уже потом решайте, что в вашем случае будет лучшим вариантом.
Также на конечный результат может повлиять наличие дополнительных отделочных материалов, которые возьмут часть «работы» на себя.
Утепление потолка
Определяя необходимую толщину для утепления потолка, необходимо знать, что самый распространенный материал для этих целей – минеральная вата.
С учетом, что выпускаемые и реализуемые пласты обладают толщиной в десять сантиметров и пять сантиметров можно сделать самостоятельные расчеты.
- Воспользовавшись формулами или заложив необходимые данные в программу компьютера.
- Сложные климатические условия в помещении могут потребовать дополнительного утеплительного наращивания, от пятнадцати сантиметров до двадцати сантиметров.
- Обычная норма составляет порядка десяти сантиметров. Также нужно будет исходить из того, каким именно способом будут выполняться работы по утеплению.
Это также может сказаться на общей толщине материала в зависимости от того, будет утепление внутренним или внешним, или комбинированным.
Обзор утеплителей
Трудно определить, какой лучший утеплитель для лоджии — минеральная вата, пенопласт или пенополиуретан. Каждый из них имеет хорошие физические характеристики энергосбережения и может быть установлен в качестве основного изолирующего слоя. Но помимо этого следует учитывать ряд других, не менее важных показателей. Они характеризуют эксплуатационные свойства материала:
- Влагостойкость. Утеплитель не должен впитывать жидкость. Идеальный вариант, она либо задерживается на поверхности, либо проходит через слой материала, не концентрируясь в нем.
- Прочность. Вторичный показатель, который существенен в случае установки плит. Нередко они же являются основой для чистовой отделки лоджии.
На основе этих параметров можно выделить ряд материалов, которые оптимально подходят в качестве теплоизоляции.
Пенопласт
Это недорогой полимерный материал, изготавливаемый методом термической обработки гранул газонаполненного полимера. В результате этого получаются плотные листы, которые могут отличаться геометрическими размерами и удельной плотностью. Преимущества использования пенопласта:
- Низкий показатель теплопередачи. Для самого распространенного вида с плотностью 25 кг/м³ он составляет 0,034.
- Доступная стоимость и большое разнообразие размеров.
- Легкий монтаж, который может осуществляться с помощью механического крепежа или на клеевой основе.
Главным недостатком пенопласта является его горючесть. Этот фактор следует учесть при утеплении лоджии, и обеспечить надежную защиту изолирующего слоя от возможного возгорания.
Пенополиуретан
В зависимости от способа производства и применения он разделяется на два вида – жидкий и твердый. Другое название твердой разновидности – поролон. Это газонаполненный тип пластмассы, который отличается мягкостью, так как на 90 % состоит из воздуха. В качестве утеплителя лоджии применяется редко, так как не может обеспечить должную жесткость и герметичность на стыках.
Жидкий пенополиуретан (ППУ) получают путем смешивания 2-х компонентов – изоционала и полиола. Под давлением вещества поступают в управляющее устройство, где происходит формирование ППУ. При этом жидкость переходит в фазу пенного состояния с дальнейшим затвердением. В ее структуре формируются множественные пустотелые ячейки, которые оказывают влияние на формирование низкого коэффициента теплопроводности.
Стоимость аренды профессиональной установки велика и для небольшой площади лоджии финансово невыгодна. Лучше альтернативой будет приобретение одноразовых комплектов, в которых базовые компоненты хранятся в баллонах под давлением, а их смешивание происходит в рукояти пистолета.
При монтаже ППУ следует соблюдать технику безопасности. Работы необходимо проводить в защитном костюме и помнить, что при формировании пены происходит тепловое выделение – температура может подняться до 90°С.
Кроме этих утеплителей можно применять следующие виды тепловой изоляции:
Базальтовая вата. Полностью природный материал без химических добавок. Состоит из волокон базальта, вода беспрепятственно проходит через его структуру, не задерживаясь в материале. Может быть различной плотности, которая влияет на теплопроводность. Продается в рулонах и плитах.
Вспененный полиэтилен. Применяется для дополнительной гидро и теплоизоляции. Он также относится к группе газосодержащих полимеров, но из-за особенности производства не может иметь большую толщину. Обладает хорошими звукоизоляционными характеристиками, прост в установке.
Итак, чем лучше утеплить лоджию внутри – пенопластом, минеральной ватой или ППУ? Это зависит от выбранной технологии и метода монтажа энергосберегающего слоя. Необходимо помнить, что помимо вышеперечисленных материалов требуется профессиональная организация гидроизоляции помещения и проведение подготовительных работ для окончательной отделки. Все это планируется в едином комплексе, где завершение каждого этапа неразрывно связано с началом следующего. Об этом предлагаем прочесть в статье «Последовательность утепления лоджии: основные правила«.
Поэтому следует знать, как утеплить лоджию изнутри, а уже потом выбирать оптимальный вид теплоизоляции.
<center>
</center>
