Как рассчитать толщину утеплителя для кровли?

Крыша – самый серьезный источник теплопотерь в доме. Именно через нее может улетучиться до 20% драгоценного тепла. В этой статье мы расскажем, как подобрать оптимальную толщину материала для ее утепления – чтобы не плакать ни над счетами за отопление, ни над сметой на возведение кровли.

От чего зависит толщина утеплителя?

• Чем суровее климатические условия в регионе строительства, тем толще должен быть слой утеплителя;
• Чем лучше теплоизоляционные свойства самого утеплителя, тем тоньше может быть его слой.

Эти два вывода, основанных на обычном здравом смысле, выражаются в виде математической формулы:

α_ут = (R⁰_прив – 0,16) · λ_ут

где:
α_ут – толщина теплоизоляционного слоя, м;
R⁰_прив – приведенное сопротивление теплопередаче покрытия, м² · °С/Вт, то есть способность ограждающей конструкции сопротивляться потоку тепла и не выпускать его наружу;
λ_ут – коэффициент теплопроводности утеплителя, Вт/(м · °С).

В этой формуле качество самого материала определяется параметром λ_ут, а влияние климатических условий учитывается с помощью значения R⁰_прив.

Величина приведенного сопротивления теплопередаче будет зависеть от длительности отопительного сезона и перепада температур снаружи и внутри дома. Эти сведения можно найти в нормативных документах:

• СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»;
• СП 131.13330.2018 «Строительная климатология»;
• СП 23-101-2004"Проектирование тепловой защиты зданий".

Теплорасчет осуществляется по данным самой холодной пятидневки года, то есть «с запасом».

Пример расчета толщины утеплителя

Давайте проанализируем утепление крыши в городах с самыми высокими и самыми низкими требованиями к сопротивлению теплопередачи покрытия. В нашей таблице это Новосибирск (5,59) и Грозный (3,73).

Возьмем для примера минеральную вату со средним коэффициентом теплопроводности 0,035 Вт/(м · °С). Подставив это значение в формулу, получим толщину утеплителя 0,190 м для Новосибирска и 0,125 м для Грозного. Если для сравнения подсчитать требуемую толщину самого эффективного утеплителя на строительном рынке – полиизоцианурата (PIR), чей коэффициент теплопроводности составляет всего 0,022 Вт/(м · °С), то для Новосибирска мы получим значение 0,119 м, а для Грозного – всего 0,079 м.

Более тонкий расчет

Справочное значение сопротивления теплопередаче, в строгом смысле, относится не к слою утеплителя, а к конструкции целиком. Свой вклад в сопротивление утечке тепла вносят все слои кровельного «пирога». Некоторыми из них можно пренебречь, а некоторыми – не стоит.

Так, финишное покрытие кровли можно не принимать в расчет, так как оно отделено от остальной конструкции вентзазором. А вот к отделочному материалу потолка нужно присмотреться повнимательней. Потолок часто зашивают древесными или древесно-стружечными материалами, которые имеют неплохие теплоизоляционные свойства. Их можно тоже включить в расчеты.

α_ут = α_мат.1 + α_мат.2

Рассмотрим случай, когда потолок мансарды подшит древесно-стружечной плитой толщиной 15 мм. Коэффициент теплопроводности этого материала, согласно справочным данным равен 0,15 Вт/(м · °С).

Подставим эти данные в формулу и найдем значение R. Так мы найдем вклад этого слоя в общее сопротивление теплопотерям.

0,015 = (R – 0,16) · 0,15
R = 0,26 м² · °С/Вт

Теперь повторим наши расчеты для Новосибирска и Грозного, но с учетом теплоизолирующих свойств обшивки.

α_ут = (5,59 – 0,26 – 0,16) · 0,035 = 0,181 м (Новосибирск)
α_ут = (3,73 – 0,26 – 0,16) · 0,035 = 0,116 м (Грозный).

Результаты показывают, что обшивка потолка мансарды древесно-стружечной плитой уменьшила расчетную толщину утеплителя меньше чем на 1 сантиметр. В большинстве случаев этой величиной можно пренебречь.

В один слой или в несколько?

Допустим, необходимая толщина слоя минеральной ваты по расчетам составила 20 см. В продаже есть плиты толщиной 20 см и толщиной 10 см. Как лучше поступить? Утеплить крышу в один слой, или в два - более тонким материалом?

Многослойное утепление должно быть более эффективным за счет того, что вышележащие плиты перекрывают стыки нижележащих и препятствуют появлению «мостиков холода». В кровельной конструкции должно быть как минимум два слоя теплоизоляции, чтобы перекрыть поперечный стык плит.

Однако специалисты НИИМосстрой утверждают, что уменьшение количества слоёв утеплителя не так уж сильно влияет на показатели теплоизоляции зданий, как может показаться.

Гораздо сильнее на качество теплоизоляции влияет аккуратность монтажа. В экспериментах, проведенных специалистами НИИМосстрой, наличие зазоров толщиной от 2 до 5 мм между плитами утеплителя существенно ухудшает теплоизоляционные свойства материала - как при однослойном, так и при многослойном монтаже.

Чтобы не запутаться в коэффициентах, нормативах, климатических зонах и прочих премудростях, лучше доверить расчеты профессионалам. Равно как и монтаж. Крыши не прощают ошибок и заставляют расплачиваться за легкомыслие нервами, деньгами и хорошим настроением.