Расчет толщины слоя ППУ при напылении

Для пользователей сайта разработан специальный сервис, который называется «Калькулятор напылёнщика». Его предназначение — помочь в расчете всех важных параметров перед началом утепления.

К этим параметрам относятся:

• толщина слоя ППУ,
• расход компонентов,
• стоимость по средней цене.

Калькулятор создан опытными специалистами и гарантирует точность. Чтобы приступить к началу расчета показателей нажмите здесь.

Необходимая толщина слоя ППУ при напылении

Один из первых вопросов, с которым сталкивается владелец бизнеса в области теплоизоляции, в том числе и в области напыления пенополиуретана (ППУ), является вопрос расчета требуемой толщины слоя теплоизоляционного материала. Действительно, в задаче очень много переменных — климатическая зона, тепловлажностные условия внутри помещения, назначение помещения, какой частью строительной конструкции является область утепления, требуемая температура в помещении, сопротивление теплопередаче существующей строительной конструкции, свойства теплоизоляционного материала, влагонакопление и некоторые другие факторы. Особенно трудно приходится, когда напыление ППУ применяется только лишь для отдельной части строительной конструкции, а не для всего помещения.

С одной стороны, велик соблазн угодить Заказчику и предложить меньший слой теплоизоляционного материала, чтобы войти в его бюджетные ожидания и быть конкурентоспособным относительно других вариантов теплоизоляционных материалов. Но с другой стороны, недостижение самой цели утепления грозит потерей репутации, финансовыми издержками на проведение дополнительных работ или даже судебным процессом. В некоторых же случаях, наблюдается и обратная ситуация — Заказчик не верит, что сравнительно небольшой слой ППУ сможет гарантировать желаемую теплоизоляционную защиту. На наш взгляд, и в том и в другом случае твердым основанием может стать научный и доказательный подход к расчету требуемой толщины теплоизоляционного слоя.

Попробуем, не уходя в научные дебри, разобраться вместе в том, как это сделать.

Проведение теплотехнических расчетов

Любые и даже упрощенные теплотехнические расчеты ограждающих конструкций должны основываться на следующих нормативных документах:

• СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» — скачать
• СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий» — скачать
• ГОСТ Р 54851–2011 «Конструкции строительные ограждающие неоднородные. Расчет приведенного сопротивления теплопередаче» — скачать
• СТО 00044807-001-2006 «Теплозащитные свойства ограждающих конструкций зданий» — скачать

Как видите, расчеты сложны и требуют времени для изучения и внедрения. Благо в наше время существует возможность перевести эти сложные формулы и длинные таблицы в гораздо более понятные программы расчета, в которые лишь нужно внести исходные данные и выбрать применяемые материалы с их толщиной. Так существуют онлайн калькуляторы и отдельные программные продукты, устанавливаемые на персональный компьютер.

Одним из наиболее полных онлайн теплотехнических калькуляторов является «SmartCalc» . При расчетах он оперирует данными и условиями из всех четырех вышеуказанных нормативных документов. При этом он позволяет использовать как существующую базу данных материалов с их свойствами, так и дополнять ее своими материалами. Кроме определения требуемой толщины теплоизоляционного слоя он позволяет оценить, не будет ли накапливаться избыточное количество влаги в конструкции во время эксплуатации, а также оценить тепловые потери.

В качестве бесплатного программного продукта для ПК часто используют программу для теплотехнического расчета «Теремок» . Программа проводит расчеты на основе всех необходимых нормативных документов. Интерфейс управления программой очень простой. Программа дает возможность проводить расчеты в 2-ух режимах — расчет требуемой толщины теплоизолятора и проверка запроектированного «пирога» конструкции.

Отдельного внимания требует программный продукт для специалистов — «Temper-3D», который предназначен для расчета температурных полей и теплового сопротивления зданий и сооружений. Помимо функций, заложенных в вышеперечисленных программах, «Temper-3D» позволяет провести трехмерный тепловой анализ для каждого отдельного узла или сечения и вывести графическую 3D картину распределения температур, а также составить документацию с результатами расчета и выводами, рассчитать мощность отопительных приборов.

Далее в статье мы с Вами будем рассматривать упрощенные расчеты, которые позволят произвести предварительную оценку требуемой толщины ППУ, а также приведем примеры расчетов с применением ППУ.

Теплопроводность ППУ при различной плотности

Одним из важнейших показателей, отвечающих за определение толщины слоя теплоизолятора, является его теплопроводность, характеризующаяся через коэффициент теплопроводности. Именно величина этого показателя во многом и определяет насколько эффективен тот или иной утеплитель, а также используется при любых теплотехнических расчетах, даже простейших.

Коэффициент теплопроводности измеряется в Вт/(м•K) и обозначается «ʎ», что в физическом смысле означает количество теплоты, проходящей через 1 куб.м однородного материала за 1 час при разнице температур внутри и снаружи в 1 градус Кельвина. Чем ниже величина этого показателя, тем эффективнее он работает в качестве утеплителя.

Однако, как мы уже хорошо усвоили, пенополиуретан, его свойства и сферы применения в значительной степени зависят от плотности. С коэффициентом теплопроводности все ровно также. Нет плохого или хорошего ППУ, есть сферы его применения в соответствии с его свойствами. Ниже приведена таблица с ориентировочными коэффициентами теплопроводности для различных плотностей ППУ при напылении:

Как видно из таблицы, наиболее эффективно, в качестве теплоизолятора, ППУ ведет себя при плотности от 30 до 50 кг/куб.м. В этом интервале плотностей наблюдается удачное сочетание свойств — малое количество открытых ячеек, способных конвекцией переносить тепло, и малая плотность, не позволяющая теплу передаваться через толщу стенок ППУ.

Для более точного определения коэффициента теплопроводности необходимо запрашивать у поставщика сырья результаты испытаний на конкретную марку ППУ-компонентов или же самостоятельно отдавать образцы на экспертизу в лабораторию строительных материалов.

Сопротивление теплопередаче ППУ

Перед тем как перейти к каким-либо теплотехническим расчетам необходимо ввести понятие сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, называемым также термическим сопротивлением. Сопротивление теплопередаче измеряется в (м²·K)/Вт и обозначается «R», в физическом смысле, характеризует требуемую разницу температур снаружи и внутри однородного материала площадью 1 кв.м для прохождения 1 Вт энергии. Чем выше величина этого показателя, тем эффективнее теплоизоляционные свойства ограждающей конструкции.

Формула расчета проста:

R = d / ʎ ,

где d — это толщина слоя материала в метрах,

ʎ — коэффициент теплопроводности в Вт/(м•K).

Приведем пример расчета сопротивления теплопередаче 10 см ППУ с плотностью 30-40 кг/куб.м, приняв средний коэффициент теплопроводности равным 0,025 Вт/(м•K):

R = d / ʎ = 0,1 / 0,025 = 4 (м²·K)/Вт

Для понимания смысла данных величин приведем пример расчета потерь тепловой энергии с 1 кв.м с кровли изолированной 10 см ППУ с плотностью 30-40 кг/куб.м. Предположим, что среднегодовая температура на улице составляет —5 ˚С, а в доме +20 ˚С. Тогда разница температур составит 25 °С. Потери же тепловой энергии с 1 кв.м с кровли (обозначим их «E») составят:

E_ср = (T_внут — Т_нар) / R = (T_внут — Т_нар) / (d / ʎ) = (20 — (-5)) / (0,1/0,025) = 25 / 4 = 6,25 Вт/м²

Таким образом, мы упрощенно вычислили среднегодовой отток тепла с 1 кв.м кровли в час. Умножив получившееся значение на общую площадь кровли и количество часов в году, мы определим теплопотери всей кровли в год. Разумеется, мы здесь не учитывали такие факторы как оконные и чердачные проемы, сопротивление теплопроводности существующих конструкций, мостики холода и т.д. Но ориентир и схема расчета понятны.

При теплотехнических расчетах ограждающих конструкций в строительстве ориентирами выступают требуемые значения сопротивления теплопередаче всего «пирога» конструкции (обозначим как «R_треб»). Т.е. сопротивление теплопередаче конструкции должно быть не ниже требуемого. Эти требуемые значения можно найти в таблицах в вышеприведенных нормативных документах (СНиП, ГОСТ, СТ и СТО). Причем цифры будут отличаться в зависимости от климатической зоны, влажностных условий эксплуатации помещения и его назначения, а также какой частью здания является рассчитываемая конструкция (стена, перекрытие, крыша, фундамент, окно и т.д.).

Упрощенный теплотехнический расчет

Итак, теперь мы готовы к упрощенному расчету требуемой толщины слоя ППУ при напылении. Еще раз хочу обратить Ваше внимание, что расчет не академический, а лишь ориентировочный, и никак не учитывает накопление избыточного количества влаги в конструкции во время эксплуатации.

Путем нехитрых превращений преобразуем формулу:

d_ппу = (R_треб — R_констр) • ʎ_ппу = (R_треб — d_констр / ʎ_констр) • ʎ_ппу,

где d_ппу — требуемый слой ППУ в метрах,

R_треб — требуемое сопротивление теплопередаче в (м²·K)/Вт,

R_констр — сопротивление теплопередаче существующей ограждающей конструкции в (м²·K)/Вт,

ʎ_ппу — коэффициент теплопроводности ППУ в Вт/(м•K),

ʎ_констр — коэффициент теплопроводности существующей ограждающей конструкции в Вт/(м•K).

Задача. Возьмем для примера существующее жилое помещение (коттедж) в г. Казани с нормальным влажностным режимом эксплуатации, стена которого представляет собой кладку из полнотелого силикатного кирпича толщиной 380 мм (в 1,5 кирпича) на цементно-песчаном растворе. Вопрос — какой минимальный слой ППУ с плотностью 30-40 кг/куб.м потребуется для эффективной теплоизоляции фасадных стен?

Решение. Примем следующие допущения:

R_треб = 3,21 (м²·K)/Вт — берем из справочных данных в соответствии с климатической зоной Казани и требованиям к данному типу помещения;

ʎ_ппу = 0,025 Вт/(м•K) — средняя величина из справочных данных для ППУ с плотностью 30-40 кг/м³;

ʎ_констр = 1,05 Вт/(м•K) — из справочных данных для полнотелого силикатного кирпича на цементно-песчаном растворе.

Произведем расчет:

d_ппу = (R_треб — d_констр / ʎ_констр) • ʎ_ппу = (3,21 — 0,38 / 1,05) * 0,025 = 0,07 м

Ответ: для эффективной теплоизоляции фасадных стен данного помещения потребуется слой ППУ толщиной всего в 7 см. Проверку нашего решения на онлайн калькуляторе «SmartCalc» можно увидеть по ссылке.

Необходимость упрощенных вычислений

При помощи приведенных в данной статье инструментов и формул можно вести с Заказчиком конструктивный и доказательный диалог по выбору утеплителя и его толщины, ссылаясь на конкретные нормативные документы. Несмотря на кажущуюся сложность расчетов, однажды углубившись в них вы вскоре поймете, что упрощенные вычисления можно произвести в течение всего пары минут. А некоторые цифры вполне нетрудно запомнить, и аппретирование ими в процессе переговоров с Заказчиком из памяти только добавит Вам плюсы.

Дополнительно по данной теме смотрите:

• Напыление ППУ — что это?
• Теплоизоляция (термоизоляция, тепловая изоляция)
• Плотность ППУ

Смотрите видео: контроль толщины ППУ