Оптимальное утепление дома для экономии отопления

Материал и конструкция стен, окон, фундаментов, кровли и перекрытий дома определяет его теплопотери, которые, в свою очередь, и являются исходными данными для определения количества тепла, потребного для обогрева любого здания (или мощности на отопление). Количественно теплопотери определяются на основе проведения теплотехнического расчета, который выполнен по методике, принятой в специализированной программе Oventrop OZC 5.0.

Понятно (и без расчетов) – чем «толще» стены дома и больше утеплителя, тем «лучше» – требуется меньшая мощность отопления (и расходов на него). Также интуитивно ясно, что «утолщать» стены и их утепление до бесконечности неразумно. Для того, чтобы определить оптимальные, с точки зрения затрат на обогрев, соотношения материалов в конструкции частного дома, проведено исследование, основанное на теплотехнических расчетах отопления, выполненных для домов из различных материалов.

Для целей исследования приняты следующие основные исходные данные для расчета отопления (теплопотерь) частного дома:

• площадь дома 179 м.кв., количество этажей - 2;
• расположение дома - в Московской области, расчетная температура наружного воздуха -28 град С (наиболее холодная пятидневка для Московской климатической зоны по СП 131.13330.2012 «Строительная климатология»);
• расчетная температура внутри помещений +22, внутри санузлов +24;
• количество помещений (комнат) -14, из них санузлов - 2;
• количество окон -13, окна Rehau Delight (или аналог), с двухкамерным стеклопакетом;
• двери – 3 шт., в дом и отдельное помещение котельной;
• кровля из мягкой черепицы, перекрытие над 2 этажом – балки + деревянная доска;
• плита основания – железобетон 200 мм;
• толщина стен 370 мм (для дерева – 250 мм), материал – различный;
• утепление дома – материал различный;
• расчетные теплопотери учитывают затраты тепла на естественную вентиляцию (инфильтрацию) воздуха в соответствие в параметрами, принятыми в расчетной программе по умолчанию;
• подбор приборов отопления не производился;
• данные по характеристикам теплопередачи материалов использованы из программы расчета Oventrop OZC (5.0) и технических данных производителей.

Для целей исследования, проведены расчеты теплопотерь дома при использовании разных (наиболее часто используемых) материалов, без утепления и с использованием утепления пола (первого этажа), стен и кровли.

В расчетах отопления использованы следующие материалы конструкции дома:

• стены из сплошного силикатного кирпича, пустотного кирпича, газобетонных блоков, керамических блоков Porotherm и дерева (брус);
• утепление для пола и стен – плиты из пенополистирола (ППС), для кровли – плиты из минеральной ваты (минвата). Толщины утепления приняты, исходя из стандартных размеров материалов, выпускаемых производителями – кратным 50мм.

Результаты расчета отопления дома без утепления

Теплопотери дома без утепления наружных стен, плиты основания, кровли, по результатам расчета составили:

• стены дома из сплошного силикатного кирпича (плюс штукатурка) - теплопотери 45,5 кВт, удельные теплопотери 254 Вт/м.кв.;

​

• стены дома из пустотного кирпича (плюс штукатурка) - теплопотери 37,14 кВт, удельные теплопотери 207 Вт/м.кв.;

​

• стены дома из газобетонных блоков (плюс штукатурка) - теплопотери 30,16 кВт, удельные теплопотери 168,5 Вт/м.кв.;

​

• стены дома из керамики Porotherm (Поротерм) (плюс штукатурка) – теплопотери 26,6 кВт, удельные теплопотери 149 Вт/м.кв.;

​

• стены дома из дерева (клееный брус, бревно) – теплопотери 28,51 кВт, удельные теплопотери 159,2 Вт/м.кв.

​

Результаты расчетов не стали «сюрпризом», теплопотери не утепленных домов весьма значительны, дома из дерева и «теплой керамики» требуют меньше мощности для своего отопления.

​

Рассмотрим результаты расчета теплопотерь (отопления) дома с утеплением наружных стен, плиты основания и кровли материалами различной толщины.

​

Расчеты отопления выполнены для каждого типа утепления отдельно, результаты представлены в таблицах №№1-3. В ячейках таблиц указана мощность, требуемая для отопления дома с утеплением, а также величина ее снижения относительно дома без утепления (эффект, в %).

​

Утепление дома по полу дает небольшой эффект, уменьшая потребную мощность отопления всего на 1-3,5%. Обусловлено это тем, что плита основания дома находится на грунте и теплопотери через нее меньше, чем через стены и кровлю. Наружная температура для плиты по грунту (которая учитывается в расчете) -4°С, в то время, как для стен и кровли эта температура составляет -28°С.

Расчеты показали, что увеличение толщины слоя утепления по полу не приводит к пропорциональному повышению эффективности. Действительно, «утолщение» слоя утепления в 3 раза не приводит к троекратному повышению эффективности. Исходя из этого, для утепления дома по полу (если его делать) достаточно ограничиться минимальным слоем 50 мм. Исключение составляют дома из дерева и силикатного кирпича.

Для домов из дерева оптимальный прирост эффективности утепления пола достигается при толщине слоя утепления 100 мм.

Для домов из силикатного кирпича утепление пола представляется малоэффективным, поскольку сокращает потребность в отоплении всего на 1 %.

​

Утепление кровли более существенно влияет на потребную мощность отопления дома, сокращая ее на величину от 13% до 26%. Можно заметить, что наибольший «прирост» эффективности наблюдается для толщины слоя утепления 100 мм, дальнейшее увеличение толщины не приводит к пропорциональному росту эффективности.

​

Утепление наружных стен дома «дает» максимальный эффект, поскольку их площадь – самая большая из всех наружных ограждений. Исключение – деревянные дома, стены которых обычно не утепляют из экологических и эстетических соображений (деревянные дома строят затем, чтобы они выглядели именно как «дерево» и обладали естественной экологической чистотой).

Так же, как и в случаях с утеплением пола и кровли, прирост эффективности утепления стен возрастает не пропорционально толщине утеплителя. Максимальный прирост эффективности наблюдается при толщине утеплителя 100 мм.

Рассмотрев полученные результаты расчетов, определим оптимальные варианты утепления конструкции дома, в зависимости из материала его постройки. Под «оптимальным» утеплением будем понимать достижение максимального прироста эффективности (снижения затрат мощности на отопление), а не максимального эффекта.

​

Оптимальные варианты утепления для домов из различных материалов для экономии отопления
​

Для дома из силикатного кирпича:

• пол – нет (улучшение показателей отопления около 1%);
• кровля - минеральная вата 100 мм (улучшение показателей отопления 15,6%);
• стены – плиты из пенополистирола 100 мм (улучшение показателей отопления 43,5%).

Для дома из пустотного кирпича, газобетонных и керамических блоков:

• пол – плиты из пенополистирола 50 мм (улучшение показателей отопления 1,3-2%);
• кровля - минеральная вата 100 мм (улучшение показателей отопления 19-27%);
• стены – плиты из пенополистирола 100 мм (улучшение показателей отопления 11-32%).

Для дома из дерева (брус, бревно):​

• пол – плиты из пенополистирола 100мм (улучшение показателей отопления 3%);
• кровля - минеральная вата 150мм, с учетом того, что стены не утепляются (улучшение показателей отопления 26%);
• стены – нет.

Как же изменится потребная мощность для отопления дома, при использовании наиболее оптимального варианта утепления? Это выясняется проведением расчетов теплопотерь домов с оптимальным утеплением, результаты которых приведены в Таблице №4.
​

​

Полученные результаты расчетов отопления указывают на то, что оптимальное утепление дома позволяет сократить затраты на отопление почти на половину. Это очень значительная величина, которая, помимо затрат на материалы и монтаж отопления (одноразовые), включает также расходы на эксплуатацию, которые с течением времени только увеличиваются.​

​

Итоговые выводы по утеплению дома и экономии отопления

1. Наименьший эффект для отопления «дает» утепление пола 1 этажа, всего 1-3,5%. Этот вид утепления является наименее приоритетным, а для домов из силикатного кирпича без него можно обойтись.

2. Максимальный прирост эффекта сокращения затрат на отопление при утеплении пола и стен достигается при толщине слоя утепления 100 мм. Дальнейшее увеличение толщины утеплителя также приведет к экономии отопления, но не пропорционально затратам.

3. Максимальную экономию отопления дает утепление стен дома (эффект до 46%), именно оно является приоритетным для частного дома, особенно из сплошного кирпича.

4. Для домов из силикатного кирпича оптимально утеплять стены и кровлю утеплителем 100мм, экономия отопления – 56%.

5. Дома из пустотного кирпича, газобетонных и керамических блоков следует утеплять по полу (50мм), стенам и кровле (по 100мм), эффект экономии отопления 53%, 45% и 41%, соответственно.

6. Деревянные дома лучше утеплять по полу (100мм) и кровле (150мм), экономия отопления составит почти треть – около 30%.

7. На утепление дома имеет смысл обратить самое пристальное внимание при его проектировании и строительстве, поскольку эффект от него достаточно весомый – от трети до половины затрат на отопление. И это не только затраты на котел отопления, радиаторы отопления, трубы и прочее, а еще и затраты на эксплуатацию (топливо, обслуживание), которые накапливаются во времени.​