Итоговое значение зависит от того, какой вид теплоизоляции используется, поскольку различные материалы имеют разное сопротивление передаче тепла. Еще в расчетах учитывается климатический регион, который определяет среднесуточную температуру в зимний период: чем холоднее зима, тем более толстым должен быть утеплитель. Для большего понимания темы предлагаем разобрать, как вычисляют толщину утеплителя крыши, и приведем примерные значения для самых распространенных видов теплоизоляции.
Какой показатель отражает степень теплоизоляции крыши
Одна из основных характеристик всех ограждающих конструкций, к которым относятся наружные стены и крыша дома, — это сопротивление теплопередаче, обозначаемое буквой R и измеряемое в м2⸱°C/Вт. Именно этот параметр отражает уровень теплоизоляционных свойств конструкции.
Чем выше R, тем меньший тепловой поток проходит через крышу, а значит тем меньше теплопотери. Но это не значит, что нужно добиваться того, чтобы сопротивление теплопередаче было как можно выше. Это нерационально с точки зрения финансовых затрат.
Требуемое и фактическое сопротивление теплопередаче всего пирога кровли
Строительные нормы для каждого региона устанавливают минимальное значение сопротивление теплопередаче R, которое называют требуемым — Rтр. Именно на него нужно ориентироваться при разработке пирога стен и кровли. При расчете для конкретной крыши получается фактическое значение — Rф. Его сравнивают с требуемым и делают вывод, сможет ли ограждающая конструкция эффективно препятствовать потерям тепла.
Для того чтобы крыша на 100% выполняла функцию теплозащиты, нужно, чтоб ее фактический параметр Rф был больше требуемого по нормативам Rтр.
Фактический показатель Rф — это общее значение для всей крыши. Его рассчитывают, складывая сопротивление теплопередаче каждого слоя в пироге кровли — R0, R1, R2 и т. д. Еще сюда добавляют сопротивление пристенного слоя воздуха внутри и снаружи — Rв и Rсн, которые для упрощенного расчета можно взять равными суммарно 0,16 м2⸱°C/Вт.
В итоге формула выглядит так:
Rф = R0 + R1 + R2 + …+ Rn + Rв + Rсн,
где n — это количество слоев в конструкции кровли. Например, если слоев 6, то в сумме будет 6 слагаемых плюс Rв и Rсн.
Как рассчитать толщину утеплителя крыши
При расчете толщины утеплителя крыши нужно руководствоваться основным правилом, по которому Rф должно быть больше Rтр. Значение Rтр определяется по таблице 3 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий», представленной на картинке ниже.
Определить Rтр
В СП 50.13330.2012 уже определены минимальные значения сопротивления теплопередачи для разных регионов. Отсюда и берется значение Rтр для расчетов. Поскольку нам нужно определить величину для крыши, мы смотрим на 4-й столбик, где приводятся числа для покрытий.
Как видно из таблицы, значение Rтр зависит еще от одного параметра — градусосуток отопительного периода, которые определяются регионом. ГСОП вычисляют по простой формуле:
ГСОП = (tв – tср) ⸱ z,
где tв — нормативная температура внутри помещения (жилое — 18 °C, угловые и торцевые комнаты — 20 °C), а также tср — средняя температура за отопительный сезон, z — длительность отопительного сезона в днях (число дней со среднесуточной температурой менее 8 °C).
Последние 2 параметра можно найти в интернете — примеры значений для разных городов представлены в таблице и на карте.
Например, для Москвы ГСОП будет равно 18 – (–3,1) ⸱ 214 = 4500 °C⸱сут./год. По таблице 3 это значение ближе к 4000, поэтому Rтр в 4-м столбике для нашего примера составит 4,2 м2⸱°C/Вт.
Вычислить толщину утеплителя
Итак, у нас есть Rтр, которое в нашем примере равно 4,2 м2⸱°C/Вт. Получается, что Rф для крыши должно получиться не менее этого значения. Для выполнения расчета можно приравнять Rтр к Rф, и тогда мы сможем получить минимальную толщину утеплителя, которая обеспечит кровле нужную теплозащиту.
Сопротивление отдельного слоя кровли (те самые R0, R1 …Rn) можно определить по формуле R = β/λ, где β — толщина слоя (м), а λ — коэффициент теплопроводности (Вт/м⸱°С), который можно найти в справочниках, интернете или характеристиках, указанных производителем.
Теплопроводность известна для всех слоев кровли, если ее пирог уже выбран. Неизвестной остается только толщина утеплителя. Для примера возьмем крышу с конструкцией как на рисунке, где использована традиционная стропильная система, есть пароизоляция, утеплитель в виде базальтовой ваты, гидроизоляция и отделка в виде металлочерепицы.
В расчете будут учитываться 4 слоя (толщина β и коэффициент теплопроводности λ взяты как средние значения для подобных материалов, точные необходимо брать у производителя конкретного материала):
- пароизоляция — 0,17 мм и 0,038 Вт/м⸱°С;
- базальтовая вата — толщина неизвестна, 0,039 Вт/м⸱°С;
- гидроизоляция — 2 мм и 0,032 Вт/м⸱°С;
- металлочерепица — 0,5 мм и 52 Вт/м⸱°С.
Получается следующая формула:
Rф = Rтр = 0,00017/0,038 + X/0,039 + 0,002/0,032 + 0,0005/52 + 0,16 = 4,2 м2⸱°C/Вт.
Отсюда можно вычислить толщину утеплителя X:
X = (4,2 – 0,00017/0,038 – 0,002/0,032 – 0,0005/52) ⸱ 0,039 = (4,2 – 0,0045 – 0,063 – 0,00001 – 0,16) ⸱ 0,039 = 0,155 м или 15,5 см.
Получается, что в рассматриваемом примере кровля будет иметь в качестве утеплителя базальтовую вату толщиной не менее 15,5 см. Если использовать для теплоизоляции экструдированный пенополистирол с λ = 0,030 Вт/м⸱°С, то минимальная толщина слоя составит уже 12 см. Как видите, при использовании утеплителя с меньшим коэффициентом теплопроводности (т. е. материал хуже пропускает тепло) толщина слоя уменьшилась. Учитывая это и пользуясь с формулой, вы с легкостью подберете конкретную теплоизоляцию для строительства дома в определенном регионе.