Толщина стен каркасного дома: конструкция, утепление

Необходимость расчетов

Для чего же необходимо проводить эти вычисления, есть ли от них хоть какая-то польза на практике? Разберемся подробнее.

Оценка эффективности термоизоляции

В разных климатических регионах России разный температурный режим, поэтому для каждого из них рассчитаны свои нормативные показатели сопротивления теплопередаче. Проводятся эти расчеты для всех элементов строения, контактирующих с внешней средой. Если сопротивление конструкции находится в пределах нормы, то за утепление можно не беспокоиться.

В случае, если термоизоляция конструкции не предусмотрена, то нужно сделать правильный выбор утеплительного материала с подходящими теплотехническими характеристиками.

Тепловые потери

Тепловые потери дома

Не менее важная задача – прогнозирование тепловых потерь, без которого невозможно правильно спланировать систему отопления и создать идеальную термоизоляцию. Такие вычисления могут понадобиться при выборе оптимальной модели котла, количества необходимых радиаторов и правильной их расстановки.

Такие расчеты в здании проводятся для всех ограждающих конструкций, взаимодействующих с холодными потоками воздуха, а затем суммируются для определения общей потери тепла. На основании полученной величины проектируется система отопления, которая должна полностью компенсировать эти потери. Если же потери тепла получаются слишком большими, они влекут за собой дополнительные финансовые затраты, а это не всем «по карману». При таком раскладе нужно задуматься об улучшении системы термоизоляции.

Отдельно нужно поговорить про окна, для них сопротивление теплопередаче определяются нормативными документами. Самостоятельно проводить расчеты не нужно. Существуют уже готовые таблицы, в которых внесены значения сопротивления для всех типов конструкций окон и балконных дверей.Тепловые потери окон рассчитываются исходя из площади, а также разницы температур по разные стороны конструкции.

Расчеты, приведенные выше, подходят для новичков, которые делают первые шаги в проектировании энергоэффективных домов. Если же за дело берется профессионал, то его расчеты более сложные, так как дополнительно учитывается множество поправочных коэффициентов – на инсоляцию, светопоглощение, отражение солнечного света, неоднородность конструкций расположение дома на участке и другие.

Облицовка наружных стен дома кирпичом

Облицовка наружных стен дома кирпичом долговечна и, при использовании специального цветного облицовочного лицевого кирпича, а еще лучше клинкерного кирпича. достаточно декоративна. К недостаткам облицовки можно отнести сравнительно большой вес облицовки, высокую стоимость специального кирпича, необходимость уширения фундамента.

Особенно необходимо отметить сложность и дороговизну демонтажа облицовки для замены утеплителя.

Срок службы минераловатных и полимерных утеплителей не превышает 30 — 50 лет. В конце срока службы теплосберегающие свойства стены уменьшаются более чем на треть.

С облицовкой из кирпича следует применять самые долговечные утеплители,

обеспечивая им в конструкции стены условия для максимально длительной работы без замены (минимальное количество конденсата в стене). Рекомендуется выбирать минераловатные утеплители высокой плотности и полимерные из экструдированного пенополистирола, ЭППС.

В стенах с облицовкой из кирпича, выгоднее всего использовать минеральные утеплители из автоклавного газобетона или пеностекла, срок службы которых значительно больше, чем минераловатных и полимерных.

Кладку кирпичной облицовки выполняют в полкирпича, 120 мм. на обычном кладочном растворе.

Стену без вентилируемого зазора, утепленную плитами с высокой плотностью (минвата — более 50 кг/м 3 , ЭППС), можно облицевать кладкой кирпичом на ребро — 60 мм. Это позволит уменьшить общую толщину наружной стены и цоколя.

Кладка кирпичной облицовки связывается с кладкой несущей стены стальной проволокой или арматурной сеткой, защищенными от коррозии, или специальными гибкими связями (стеклопластиковыми и т.п.). По вертикали сетку или связи располагают с шагом 500-600 мм. (высота плиты утеплителя), по горизонтали — 500 мм., при этом количество связей на 1 м 2 глухой стены — не менее 4 шт. На углах здания по периметру оконных и дверных проемов 6-8 шт. на 1 м 2 .

Кладку кирпичной облицовки продольно армируют кладочной сеткой с шагом по вертикали не более 1000-1200 мм. Кладочная сетка должна заходить в швы кладки несущей стены.

Для вентиляции воздушного зазора в нижнем ряду облицовочной кладки устраивают специальные продухи из расчета 75 см 2 на каждые 20 м 2 поверхности стены. Для нижних продухов можно использовать щелевой кирпич, положенный на ребро таким образом, чтобы наружный воздух через отверстия в кирпиче имел возможность проникать в воздушную прослойку в стене. Верхние продухи предусматривают в карнизной части стены.

Вентиляционные отверстия также могут быть выполнены путем частичного заполнения цементным раствором вертикальных швов между кирпичами нижнего ряда кладки.

Пример расчета потерь тепла

Если взять, к примеру, стену из материала с коэффициентом теплопроводности 1, то при разности температур с двух сторон этой стены в 1°, потери тепла составят 1 Вт. Если же толщину стены взять не 1 метр, а 10 см, то потери составят уже 10 Вт. В случае, если разность температур будет 10°, то тепловые потери также составят 10 Вт.

Рассмотрим теперь на конкретном примере расчет потери тепла целого здания. Высоту его возьмем 6 метров (8 с коньком), ширину – 10 метров, а длину – 15 метров. Для простоты расчетов берем 10 окон площадью 1 м2. Температуру внутри помещения будем считать равную 25°C, а на улице -15°C. Вычисляем площадь всех поверхностей, через которые происходит потеря тепла:

• Окна – 10 м2.
• Пол – 150 м2.
• Стены – 300 м2.
• Крыша (со скатами по длинной стороне) – 160 м2.

Формула теплопроводности строительных материалов позволяет вычислить коэффициенты для всех частей здания. Но проще использовать уже готовые данные из справочника. Там есть таблица теплопроводности строительных материалов. Рассмотрим каждый элемент по отдельности и определим его тепловое сопротивление. Оно рассчитывается по формуле R = d/λ, где d – толщина материала, а λ – коэффициент его теплопроводности.

Пол – 10 см бетона (R=0,058 (м2*°C)/Вт) и 10 см минеральной ваты (R=2,8 (м2*°C)/Вт). Теперь складываем эти два показателя. Таким образом, тепловое сопротивление пола равняется 2,858 (м2*°C)/Вт.

Аналогично считаются стены, окна и кровля. Материал – ячеистый бетон (газобетон), толщина 30 см. В таком случае R=3,75 (м2*°C)/Вт. Тепловое сопротивление пластового окна – 0,4 (м2*°C)/Вт.

Кровлю будем считать из минеральной ваты толщиной в 10 см и профлиста. Так как металл имеет высокий коэффициент теплопроводности, то профлист в расчет не берем. Тогда R крыши составит 2,8 (м2*°C)/Вт.

Следующая формула позволяет выяснить потери тепловой энергии.

Q = S * T / R, где S – площадь поверхности, T – разница температур снаружи и внутри (40°C). Рассчитаем потери тепла для каждого элемента:

• Для крыши: Q = 160*40/2,8=2,3 кВт.
• Для стен: Q = 300*40/3,75=3,2 кВт.
• Для окон: Q = 10*40/0,4=1 кВт.
• Для пола: Q = 150*40/2,858=2,1 кВт.

Далее все эти показатели суммируются. Таким образом, для данного коттеджа тепловые потери составят 8,6 кВт. А для поддержания оптимальной температуры потребуется котельное оборудование мощностью не менее 10 кВт.

Стекловата

В основе материала — отходы стекла, песок, сода и доломиты. По своим свойствам он похож на базальтовый утеплитель, но отличается тем, что при попадании в глаза или на кожу вызывает сильный зуд, жжение. Микроволокна стекловаты смыть непросто, поэтому при монтаже следует работать только в защитном костюме и маске.

Стекловата — негорючий утеплитель, поэтому его применяют для утепления домов и промышленных объектов. Также материалом изолируют межкомнатные перегородки — это позволяет снизить шум в помещении на 40 дБ. Теплопроводность у стекловаты низкая, паропроницаемость тоже, но коэффициент водопоглощения — 30% от объема. Это значит, что при увлажнении теплоизоляционные свойства материала снижаются, и образование мостиков холода неизбежно.

Монтировать стекловату просто, поскольку она эластичная, но сложно избежать швов и зазоров. Со временем материал сжимается, теряет в объеме, что приводит к образованию щелей и утечке тепла. Служит он в среднем от 5 до 15 лет.

Оптимальное соотношение цены и качества — 816 рублей за квадратный метр с учетом работ по монтажу.

Свойства утеплителя

Выбирая утепление необходимо учитывать большой спектр его характеристик. Наиболее важными из них будут:

Схема утепления стен стекловатой.

1. Плотность. От этого показателя в прямой зависимости находится теплопроводность. Чем она плотнее, тем показатель теплопроводности выше. Кроме того, этот показатель во многом является определяющим для различно ориентированных поверхностей.
2. Теплопроводность. Это основной показатель утеплителей. Чем меньше способность удерживать тепло, тем больше требуется материала на утепление. В свою очередь, этот показатель зависит от способности впитывать влагу.
3. Гигроскопичность. Утеплители, у которых этот показатель низкий, плохо впитывают влагу и, соответственно, имеют низкую способность проводить тепло, что влияет, как на потребное количество, так и долговечность.

Кроме того, по своим механическим свойствам утеплители обычно делят на четыре класса:

• насыпной – гранулы или крошка – пеновещества различных фракций;
• вата – непосредственно рулонный материал или различные изделия с ее использованием;
• плиты – пластины различных размеров, изготовленные способом склеивания и прессования;
• пеноблоки – изготавливаются из вспененного бетона, стекла или других материалов с соответствующими свойствами.

Рекомендации и требования к внешнему утеплению стен

Помимо теплопроводности, изолирующие материалы, выбираемые для утепления стен снаружи, должны отвечать таким требованиям:

• соответствие экологическим нормам. Сюда относится наличие выделяемых в воздух вредных веществ (формальдегидные смолы и другое), возможность утилизации остатков без вреда для окружающей среды, особенности производства;
• пожарная безопасность;
• приемлемая паропроницаемость, низкая способность накапливать влагу, малое изменение свойств при изменении влажности;
• стойкость к влиянию внешних факторов (резкие перепады температур, ультрафиолетовое излучение, атмосферная влага);
• простота и удобство монтажа;
• долговечность;
• приемлемая стоимость.

При этом следует отметить: большая часть теплоизолирующих материалов не отвечает всем пунктам требований, только их части.

Рекламируя свою продукцию, производители утеплителя для стен снаружи и внутри сообщают не всю информацию, подают данные так, чтобы покупатель не разобрался в указанных характеристиках или – при недобросовестном подходе – намеренно сообщают неправильные данные. Поэтому покупка изолирующих материалов у непроверенных производителей – риск получить не подходящие для решения задачи утеплители.

При термоизоляции жилья, построенного из оцилиндрованного бревна или бруса, требования к изолирующим материалам немного отличаются. Это связано с особенностями строительства – горизонтальное расположение бревен или бруса требует межвенцового уплотнителя, а не только изоляции по всей площади стены.

• Материал должен сочетаться с древесиной, оптимален выбор натуральных утеплителей для стен дома снаружи (джут, пакля) или специализированных герметиков.
• Оптимален вентилируемый теплоизолирующй слой.
• Пожарная безопасность утеплителя выбирается в соответствии с характеристиками стенового материала: если брус (бревно) не прошли антипириновой обработки, стоит внимательнее отнестись к выбору изолирующего слоя. Желательно, чтобы он не имел способности к возгоранию или затруднял распространение огня.
• Учитывая экологичность деревянных построек, утеплитель для деревянных стен снаружи также должен соответствовать нормам экологии.

Сравнение основных показателей

Чтобы понять, насколько эффективным будет тот или иной утеплитель, необходимо сравнить основные показатели материалов. Это можно сделать, просмотрев таблицу 1.

Материал	Плотность кг/м3	Теплопроводность	Гигроскопичность	Минимальный слой, см
Пенополистирол	30-40	Очень низкая	Средняя	10
Пластиформ	50-60	Низкая	Очень низкая	2
Пенофол	60-70	Низкая	Средняя	5
Пенопласт	35-50	Очень низкая	Средняя	10
Пеноплекс	25-32	низкая	низкая	20
Минеральная вата	35-125	Низкая	Высокая	10-15
Базальтовое волокно	130	Низкая	высокая	15
Керамзит	500	Высокая	Низкая	20
Ячеистый бетон	400-800	Высокая	Высокая	20-40
Пеностекло	100-600	Низкая	низкая	10-15

Таблица 1 Сравнение теплоизоляционных свойств материалов

Из приведенных видов лидером в рейтинге считается пенопласт. Материал имеет неоспоримые достоинства, в том числе доступную стоимость.

При этом многие отдают предпочтение пластиформу, минеральной вате или ячеистому бетону. Это связанно с индивидуальными предпочтениями, особенностями монтажа и некоторыми физическими свойствами.

Сравнение утеплителей. Таблица теплопроводности

Сегодня производители теплоизоляционных материалов предлагают застройщикам действительно огромный выбор материалов. При этом каждый уверяет нас, что именно его утеплитель идеально подходит для утепления дома. Из-за такого разнообразия стройматериалов, принять правильное решение в пользу определенного материала действительно довольно сложно. Мы решили в данной статье сравнить утеплители по теплопроводности и другим, не менее важным характеристикам.

Стоит сначала рассказать об основных характеристиках теплоизоляции, на которые необходимо обращать внимание при покупке. Сравнение утеплителей по характеристикам следует делать, держа в уме их назначение

Например, несмотря на то, что экструзия XPS прочнее минваты, но вблизи открытого огня или при высокой температуре эксплуатации, стоит купить огнестойкий утеплитель для своей же безопасности.

Какими бывают габариты материала?

В случае если теплоизоляционный материал очень тонок, сквозь стенку просачивается холод и сырость, но и излишняя толщина также ни к чему.

Стандартными габаритами материала считаются такие:

• 75 мм;
• 150 мм;
• 60 мм;
• 200 мм;
• 70 мм;
• 80 мм;
• 50 мм;
• 15 мм.

Например, точка росы, которая располагается снаружи сооружения, сместится немного вовнутрь стенки, вследствие того, что теплоизоляционный материал не сможет ее удержать. В итоге – на плоскости стенки станет появляться конденсат, она станет медленно отсыревать, рушиться, будет появляться плесень и грибок.

Очень толстый слой теплоизоляции приведет к неоправданным расходам. Любой хороший хозяин желает построить не просто качественный и надежный дом, но и сэкономить по максимуму, а толстый слой изоляции стоит неплохих денег. Также при большой толщине термоизоляции не соблюдается естественная вентиляция изнутри стенок, вследствие чего внутри здания становится весьма душно и дискомфортно. Кроме того, в случае если утепление выполняется на внутренней части стенки, толстый слой материала заберет весьма большое количество свободного места, уменьшив квадратуру комнаты как визуально, так и физически.

Именно поэтому важно уметь рассчитывать толщину теплоизоляции. Ещё один весьма значимый момент – определение толщины теплоизолятора зависит напрямую от сырья, из которого изготовлена стенка. Исходя из этой информации, можно сделать вывод о теплопроводимости и теплотехнических свойствах этой части сооружения

Такие данные дают возможность квалифицировать теплоотдачи на любом квадратном метре площади. Абсолютный перечень данных материалов указан в СНиП No2-3-79. Плотность утеплителя бывает разной, но обычно используют от 0,6 – 1000 кг/м3

Исходя из этой информации, можно сделать вывод о теплопроводимости и теплотехнических свойствах этой части сооружения. Такие данные дают возможность квалифицировать теплоотдачи на любом квадратном метре площади. Абсолютный перечень данных материалов указан в СНиП No2-3-79. Плотность утеплителя бывает разной, но обычно используют от 0,6 – 1000 кг/м3

Ещё один весьма значимый момент – определение толщины теплоизолятора зависит напрямую от сырья, из которого изготовлена стенка. Исходя из этой информации, можно сделать вывод о теплопроводимости и теплотехнических свойствах этой части сооружения. Такие данные дают возможность квалифицировать теплоотдачи на любом квадратном метре площади. Абсолютный перечень данных материалов указан в СНиП No2-3-79. Плотность утеплителя бывает разной, но обычно используют от 0,6 – 1000 кг/м3.

В современном строительстве зачастую используют пеноблоки, на которые распространяются определенные требования к термоизоляции:

• ГСОП – 6000;
• сопротивление в теплоотдаче и термопередаче стен – свыше 3,5 С/кв. м/Вт;
• сопротивление в теплоотдаче и термопередаче потолков – свыше 6С/кв. м/Вт.

В случае если вы намереваетесь положить некоторое количество слоев теплоизолятора, характеристики сопротивления теплопередачи рассчитываются в виде суммы всех слоев

При этом нужно принимать во внимание теплопроводимость и свойства материала, из которого приготовлены стенки

Миф 3. Все каркасные дома строят по одной технологии

Принципиальная схема стены у всех каркасных домов действительно одинаковая: между стойками каркаса находится утеплитель, защищенный с внутренней стороны пароизоляционной пленкой, с наружной — гидроизоляционной супердиффузной (пропускающей пар) мембраной. С обеих сторон каркас и утеплитель защищены жесткой обшивкой, различным листовым материалом: ориентированно-стружечными плитами (ОСП, OSB), цементно-стружечными плитами (ЦСП), водостойкой фанерой, гипсокартонными листами (ГКЛ). Подобным образом устроены и перекрытия.

Однако у разных типов строений есть существенные отличия в способах возведения, материалах и нюансах конструкции. Каркасные дома являются сборными, поскольку их монтируют из заранее изготовленных конструкций, комплект которых привозят на стройплощадку. Производство конструкций обязательно должно быть заводское — такой подход обеспечит точность размеров и комплектность элементов. При этом технология сборки дома может быть различной:

сборка на стройплощадке

На заранее подготовленный фундамент устанавливают каркас стен, обшивают его, заполняют утеплителем, защищают изоляцией. Таким же образом из заготовленных элементов собирают перекрытия, крышу, затем устанавливают окна, двери и т. д. Время сборки на стройплощадке — 3-12 недель. Работа требует тщательности и неукоснительного соблюдения требований монтажа — проконтролировать это неспециалисту сложно.

Строителство каркасного дома из готовых панелей

заводская сборка (каркасно-щитовые дома)

Сборку стен и перекрытий дома производят еще в заводских условиях на специальных технологических линиях, и на стройплощадку привозят уже готовые панели для дома. Они бывают разной степени готовности: от собранной каркасной конструкции до полностью готовых панелей стен (со вставленными окнами и встроенными инженерными коммуникациями), многослойных плит перекрытий и даже крыши. Сборные элементы должны соответствовать проектным размерам с точностью до миллиметра, и на стройплощадке их лишь скрепляют между собой.

Коробку возводят в течение 3-7 дней в зависимости от сложности проекта. В большой степени качество строения зависит от заводской работы. Поэтому компания, поставляющая сборные конструкции, должна иметь безупречную репутацию: тогда надежным будет и здание. Собирать дом должна специально обученная бригада. Однако комплект вместе с подробной инструкцией могут поставлять заказчику для самостоятельной сборки. Такая практика встречается как в зарубежном, так и в отечественном каркасном строительстве. Дома различают по материалу каркаса:

Деревянный каркас

Делают из доски, цельного или клееного бруса (который является самым прочным, качественным и дорогим), а также деревянной двутавровой балки (дерево + ОСП + дерево). Стандартное сечение стойки — 50 х 150 мм. От качества дерева зависит долговечность и прочность дома. Главное требование — влажность пиломатериалов должна быть не выше 18%. Дома с деревянным каркасом наиболее распространены.

Металлический каркас

Выполняют из профилей различной конфигурации, собранных на болтах. Они должны иметь антикоррозийное покрытие (быть оцинкованными или окрашенными). Металлический каркас позволяет устраивать большие пролеты перекрытий и проемы в стенах (в этом с ним может сравниться только каркас из клееного бруса).

Строительство каркасного дома из металлического каркаса

Другие различия между каркасными домами состоят в особенностях конструкции стены. Различными могут быть материалы, толщины и количество слоев утеплителя, обшивки, паро- и гидроизоляции, конструкции перекрытий (по балкам, фермам или панелям). Таким образом, обобщенное название «канадские дома», не описывает всего многообразия каркасных строений.

Можно выделить такие их типы:

• дома с деревянным каркасом и утеплителем из базальтовой ваты и толщиной стены 18-25 см (каркасные и каркасно-щитовые);
• дома с металлическим каркасом, утеплителем из базальтовой ваты и толщиной стены 18-25 см (каркасные);
• каркасно-щитовые  дома с утеплителем из пенополистирола и толщиной стены 12-25 см;
• дома премиум-класса с каркасом из клееного бруса, несколькими слоями утеплителя и толщиной стены до 35-40 см.

Резюме: каркасные дома отличаются конструкцией, технологией сборки и теплотехническими свойствами.

Выводы

Для максимально точного расчета толщины утеплителя потолка необходимо учесть еще много факторов, которые были пропущены в данном примере: влажность, функциональность перекрытия, материал стен и кровли. Перед самостоятельным просчетом, обязательно изучите актуальный СНиП и Свод правил тепловой защиты зданий, так как многие значения, приведенные в таблицах выше, могут измениться.

Можно потратить огромное количество времени в попытках самостоятельно ответить на вопрос, какой слой утеплителя нужно на потолок дома. Намного проще будет воспользоваться онлайн-калькуляторами, которые есть на большинстве сайтов строительных компаний и сайтах по продаже стройматериалов.

Теперь, зная все главные показатели и формулы, вы с легкость сможете самостоятельно просчитать и выбрать ту толщину утеплителя для потолка, какая больше подойдет в вашем конкретном случае. Результаты расчета лучше учитывать с запасом, чтобы обезопасить себя от аномальных заморозков и погодных изменений. Но помните, что все зависит в первую очередь от грамотного выбора утеплителя.

Вывод

Правильное использование теплопроводности, как одного из параметров минеральной ваты, позволяет подбирать толщину внутренней или наружной теплоизоляции с учётом поставленных требований. Корректно подобранные характеристики материала дают возможность поддерживать оптимальные микроклиматические условия внутри утепляемых помещений с минимальными затратами на отопление. Но для того чтобы такая защита прослужила как можно дольше, требуется не только использовать подходящий вид минераловатной плиты (для установки снаружи – утеплитель базальтовый, для внутреннего монтажа – стекловата или шлаковая вата), но и предотвратить попадание внутрь материала влаги.

Одним из способов сохранения эксплуатационных характеристик минваты является обустройство ветрозащиты, то есть монтаж специальной плёнки. Её закрепляют прямо поверх утеплителя, устраивая между слоем ветрозащиты и минераловатными плитами вентиляционный зазор. Для повышения уровня защищённости теплоизоляции, отдельные полотна края плёнки склеиваются с помощью специальной соединительной ленты. Результатом станет повышение надёжности и долговечности теплоизоляции, а значит и дополнительная экономия на отоплении.