Утепление балкона изолоном: расчёт из 6 шагов

Настоящий материал дополняет статью «Балконы и лоджии: ошибки утепления изолоном». Читайте в заметке про ошибки утепления балконов и лоджий. В ней мы показали, что теплоизоляция из 1 см изолона несёт холод, сырость, плесень, потерю здоровья, и поэтому назвали такую технологию Дилетантской. Данный расчёт утепления балкона из 6 шагов подтверждает наши выводы. В его подготовке нам помогали консультации доктора технических наук Жучкова Анатолия Витальевича, за которые мы выражаем ему особую благодарность.

В наших расчётах много технической информации, тем не менее, она необходима, чтобы к Дилетантской технологий можно было применить излюбленную фразу её же автора:"Никогда, никогда, никогда, так не делай!"

БАЛКОНЫ И ЛОДЖИИ: ОШИБКИ УТЕПЛЕНИЯ ИЗОЛОНОМ

У НАС ФАКТЫ, А У ВАС?

Посмотрим правде в глаза. Чем оперируем мы, доказывая, что утеплять балконы и лоджии 1 см изолона – это бред той ещё кобылы? У нас консультации признанных специалистов, ссылки на ГОСТы, теплотехнические расчёты. Всё это вы найдёте ниже. А на что опирается автор Дилетантской технологии? Видимо на свои фундаментальные знания. Это из его "научных докладов":

  • использовать пенополистирол для утепления лоджий – самое тупое решений 21 века;
  • спросите у туристов, насколько изолон тёплый;
  • поверьте мне, я знаю, что говорю.

Ну и в довесок:"Вот этими руками я сделал огромное количество теплых лоджий". Интересно, а сколько людей потом переделывали после этих рук, когда мёрзли зимой или начались проблемы со здоровьем?

ДИЛЕТАНСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ В РАЗРЕЗЕ

Подкрепляя своей лажей утепление лоджий, автор Дилетантской технологии предлагает схему, показанную на рисунке 1. На ней представлен разрез балкона (лоджии), который присоединяют к квартире. Для этого демонтируют оконно-дверной блок и устанавливают балконное остекление, утепляют ограждающие конструкции, на пол укладывают электроподогрев.

Ошибки утепления изолоном балконов и лоджий 2

Рисунок 1

В результате стены и перекрытия, собранные по Дилетантской технологии, приобретают следующую структуру (слои снаружи>внутрь):

  • Потолок – плита перекрытия, 1 см изолона, слой воздушной прослойки+деревянный каркас, декоративные ПВХ-панели;
  • Стена (балконный парапет или ограждение) – кирпич, обкладка из газоблока, 1 см изолона, слой воздушной прослойки+деревянный каркас, декоративные ПВХ-панели;
  • Пол – плита перекрытия, слой минеральной ваты "по принципу, чем больше, тем лучше"+деревянный каркас, настил из ДСП, электрический тёплый пол, напольное покрытие.

ПРИВЯЗКА НА МЕСТНОСТИ

Технология утепления балконов или лоджий – это перечень материалов и операций, которые можно применить в любой квартире. Поэтому, для полноты теплотехнических расчётов привяжем Дилетантскую технологию к реальной планировке. Будем использовать аналог типовой квартиры с балконом, частичный план которой показан на рисунке 2. Помимо прочего, здесь красным цветом обозначен демонтируемый оконно-дверной блок, а также внутренние перегородки из гипсолита (пазогребня), которые после переустройства остаются без изменений.

Ошибки утепления изолоном балконов и лоджий 2

Рисунок 2

Расчётные величины

Напоминаем, в расчётах мы должны учесть множество данных, список которых приводим ниже.

1. Рассматриваем условия для квартиры в Москве, для которой:

• tн=-25°C – расчетная температура наружного воздуха (температура холодной пятидневки с обеспеченностью 0,92);

• tв=20°C – расчетная температура внутреннего воздуха;

• продолжительность отопительного периода – 205 суток;

• средняя температура воздуха отопительного периода – -2,2?С;

• количество градусо-суток отопительного периода (ГСОП) – 4551°С*сут;

• Rнорм – норма сопротивления теплопередаче для ограждающих конструкций – 2,99 м2°C/Вт.

2. Разрезы ограждающих конструкций балкона с указанием толщины – ? (каркас в расчетах не учитываем):

• Пол – ж/б плита – ?б=0,2 м, минеральная вата – ?вт=0,1 м, ДСП – ?дсп=0,02 м.

• Стена (рис.3) – полнотелый красный кирпич – ?к=0,125 м, газобетон – ?гз=0,1 м, изолон – ?и=0,01 м, воздушная прослойка, ПВХ панели.

• Потолок (рис. 4) – ж/б плита – ?б=0,2 м, изолон – ?и=0,01 м, воздушная прослойка, ПВХ панели.

Ошибки утепления изолоном балконов и лоджий 2

Рисунок 3

3. Теплофизические характеристики (? или R) материалов по условиям эксплуатации Б:

• оконно-дверной блок – Rод=0,55 м2°C/Вт;

• новое остекление балкона – Rос=0,6 м2°C/Вт;

• ж/б плиты перекрытия – ?б=2,04 Вт/м°C;

• минеральная вата – ?вт=0,045 Вт/м°C;

• ДСП – ?дсп=0,23 Вт/м°C;

• красный кирпич – ?к=0,81 Вт/м°C;

• газобетон – ?гз=0,21 Вт/м°C;

• изолон – ?и=0,036 Вт/м°C;

• воздушная прослойка – Rв=0,14 м2°C/Вт;

• ПВХ панели – Rпвх=0,13 м2°C/Вт;

• гипсолит – ?г=0,3 Вт/м°C.

Принимаем также, что над и под нашим балконом неутеплённые балконы – улица, а сверху, снизу и вокруг комнаты – отапливаемые помещения.

Ошибки утепления изолоном балконов и лоджий 2

Рисунок 4

В наших расчётах мы опирались на:

• СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»;

• СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий;

• СП 131.13330.2018 «Строительная климатология»;

• СТО 17532043-001-2005 «Нормы теплотехнического проектирования ограждающих конструкций и оценки энергоэффективности зданий».

Шаг №1. Оценка тепловых потерь до переустройства

Необходимо учесть, что в расчетном помещении и в помещениях по периметру внутренней перегородки, а также у соседей сверху и снизу температура до реконструкции одинаковая. Раз нет перепада температур, то нет и теплообмена между смежными помещениями. Потоки тепла (потери) направлен только на улицу через оконно-дверной блок и фасадную стену (рис. 5):

1. Qод – потери тепла через оконно-дверной блок: Qод= (tв- tн)(Fод/ Rод)=(20-(-25))(3,3/0,55)=270 Вт, где:

• Fод=3,3 м2 – площадь оконно-дверного блока.

2. Qст – потери тепла через фасадную стену: Qст=qст*Fст, где

• Fст=5,04м2 – площадь фасадной стены без оконно-дверного блока;

• qст – удельный тепловой поток.

qст= ?в*(tв- tсв)=8,7*4=34,8 Вт/м2, где

• ?в=8,7 – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности стены, Вт/(м2°С);

• tсв – температура внутренней поверхности стены (по нормативам tв-tсв=4°С).

Таким образом, Qст=34,8*5,04=175,4 Вт.

3. Qцо – суммарные теплопотери до реконструкции, которые компенсируются центральным отоплением: Qцо=Qод+Qст =270+175,4 =445,4 Вт.

Ошибки утепления изолоном балконов и лоджий 2

Рисунок 5

Шаг №2. Термосопротивление ограждающих конструкций после переустройства

Новая температура в помещении после переустройства – tв’. Она будет ниже, так как теплопотери через присоединённый балкон увеличатся – tв’<tв (рис. 6). Тепло в помещение комната+балкон поступает:

• от радиаторов ЦО (Qцо);

• через «тёплые» перегородки и перекрытия из смежных отапливаемых помещений;

• от электрического ТП на балконе (Qтп).

1. Rтпк – термосопротивление «теплых» перегородок (?г=0,1м): Rтпк=1/?в+ ?г/?г+1/?в=2/8,7+0,1/0,3=0,563 м2°C/Вт.

2. Rтпер – термосопротивление «теплых» перекрытий: Rтпер=1/?в+ ?б/?б+1/?в=2/8,7+0,2/2,04=0,328 м2°C/Вт.

3. Rогр – термосопротивление стенки под остеклением (балконным ограждением): Rогр=1/?в+Rпвх+Rв+?и/?и+?гз/?гз+?к/?к+1/?н=1/8,7+0,13+0,14+0,01/0,036+0,1/0,21+0,125/0,81+1/23=1,337 м2°C/Вт, где

• ?н=23 – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности стены, Вт/(м2°С).

4. Rпол – термосопротивление нижнего перекрытия на балконе: Rпол=1/?в+?дсп/?дсп+?вт/?вт+?б/?б+1/?н=1/8,7+0,02/0,23+0,1/0,045+0,2/2,04+1/23=2,566 м2°C/Вт.

5. Rпот – термосопротивление верхнего перекрытия на балконе: Rпот=1/?в+Rпвх+Rв+?и/?и+?б/?б+1/?н=1/8,7+0,14+0,13+0,01/0,036+0,2/2,04+1/23=0,804 м2°C/Вт.

ВЫВОД: Термосопротивление ограждающих конструкций заметно ниже норматива – Rнорм= 2,99 м2°C/Вт.

Ошибки утепления изолоном балконов и лоджий 2

Рисунок 6

Шаг № 4. Площади поверхностей ограждающих конструкций

1. «Тёплых» перегородок: Fтпк=2,8(4,5+3+4,5)=33,6 м2.

2. «Тёплых» перекрытий: Fтпер=2*(3*4,5)=27 м2.

3. Стенки под балконным остеклением: Fогр=1,1(1+3+1)=5,5 м2.

4. Остекления: Fос=1,7(1+3+1)=8,5 м2.

5. Пола (потолка) на балконе: Fпол/пот=1,5*3=4,5 м2.

Шаг № 4. Уравнение теплового баланса

Количество тепла поступающего в помещение, должно равняться количеству тепла уходящему с теплопотерями:

Qцо+ Qтп+(tв- tв’)(Fтпк/Rтпк+ Fтпер/Rтпер)=(tв’-tн)(Fогр/Rогр+Fос/Rос+Fпол/Rпол+Fпот/Rпот);

445,4+Qтп+(20- tв’)(33,6 /0,563+27/0,328)=

=(tв’-(-25))(5,5/1,337+8,5/0,6+4,5/2,566+4,5/0,804);

tв’= (Qтп+2644,65) /167,63.

Шаг № 5. Температура в помещении и энергопотребление

1. Без электрического ТП:

tв’=2644,65 /167,63=15,8?С.

Температура воздуха с выключенным ТП 15,8?С

2. Если ТП включен.

Qтп= 0,7qэтп* Fэпол=0,7*150*3=315 Вт, где

• qэтп=150 Вт/м2 – удельная мощность ТП;

• Fэпол=3 м2 – площадь ТП;

• n=0,7 – КПД ТП 70%

tв’=(315+2644,65) /167,63=17,6?С.

Температура воздуха с включенным ТП 17,6?С
В расчетах утепления балкона изолоном, чтобы не усложнять, мы не учли увеличение теплопотерь за счёт теплотехнической неоднородности ограждающих конструкций. В том числе, через мостики холода – крепёж, деревянную обрешётку, оконные откосы, углы. Эти места будут снижать общее термосопротивление, поэтому фактическая температура в помещении комната+балкон будет ниже расчётной.

3. Энергопотребление и расходы на ТП в месяц.

За месяц ТП потребляет: Р=150Вт*3м2*24ч*30дней=324кВт. Если в Москве в 2019 г стоимость 1 кВт=5,47 руб, то

Оплата за ТП 324*5,47=1772 руб/мес.

Шаг № 6. Вероятность выпадения конденсата

Конденсат будет выпадать на переохлаждённых поверхностях, там, где будут соблюдаться условия точки росы. Если в помещении tв’=17,6?С и рекомендованная влажность в пределах 50-55%, то температура точки росы 7-8,4?С.

1. Не считая окон, самые холодные места внутри помещения – поверхность отделки потолка, где Rпот=0,804 м2°C/Вт, а также наружные углы.

Температура ПВХ обшивки потолка 11,5?С

Удельный тепловой поток через потолок на балконе: qпот=(tв’-tн)/Rпот=(17,6-(-25))/0,804=52,98 Вт/м2.

tпот= tв’-qпот/?в=17,6-52,98/8,7=11,5°C – конденсата не будет.

Температура угла 5,9?С – конденсат!

tуг=tв’-(tв’-tн)/(Ro*?в)2/3 (СТО 17532043.001.2005), где

Ro – термосопротивление наиболее холодной стены (перекрытия) прилегающей к углу.

Для потолочного угла балкона утепленного 1 см изолона:

tуг=17,6-(17,6-(-25))/(0,804*8,7) 2/3=5,9?С – конденсат уже при относительной влажности 46-47%.

2. Через стыки ПВХ панелей воздух из помещения может просачиваться под облицовку, где также будет охлаждаться.

Температура стены под обшивкой 5,3?С – конденсат!

Удельный тепловой поток через стену на балконе: qогр=(tв’-tн)/Rогр=(17,6-(-25))/1,337=31,86 Вт/м2.

Температура поверхности изолона на стене под ПВХ панелями: tи=tв’-qогр(1/?в+ Rпвх+ Rв)=17,6-31,86(1/8,7+0,13+0,14)=5,3?С – конденсат уже при относительной влажности 44-45%.

Температура потолка под обшивкой -2,8?С – лёд!

Температура поверхности изолона на потолке под ПВХ панелями: tи=tв’-qпот(1/?в+ Rпвх+ Rв)=17,6-52,98(1/8,7+0,13+0,14)=-2,8?С – конденсат уже при относительной влажности 25%, намерзание льда.

ВЫВОД: расчет утепления балкона показывает выпадение конденсата на отделке и, что особенно опасно, под ней. Влага под обшивкой не будет испаряться, что приведёт к плесени и гниению деревянной обрешётки.

ТАК СКОЛЬКО ЖЕ ИЗОЛОНА НУЖНО?

Переплат за свет, мокрых углов и стылости в помещении можно избежать, если использовать для теплоизоляции утеплитель достаточной толщины. Он должен обеспечивать сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций не ниже нормативного – Rнорм= 2,99 м2°C/Вт. Найдём требуемый расчётный слой изолона для рассмотренных стен и потолка :

?и=(Rнорм-(1/?в+Rпвх+Rв+ ?гз/?гз+ ?к/?к+1/?н))*?и=(2,99-(1/8,7+0,13+0,14+0,1/0,21+0,125/0,81+1/23))0,036=0,07 м.

На стене – 7 см

?и=(Rнорм-(1/?в+Rпвх+Rв+?б/?б+1/?н))*?и=(2,99-(1/8,7+0,13+0,14+0,2/2,04+1/23))0,036=0,09 м.

На потолке – 9 см

ВЫВОД: С учётом мостиков холода и условия кратности размеров теплоизоляции балкон необходимо утеплять изолоном с толщиной слоя не менее 10 см.

В идеале, после подбора толщины утеплителя следует проверить, какой будет температура в помещении, вероятность выпадения конденсата и дополнительные затраты на обогрев. Возможно, придётся немного увеличить слой теплоизоляции, чтобы компенсировать усиленные теплопотери через широкое остекление балкона.

В заключение

В своих исследованиях мы немного упростили стандартную методику теплорасчётов. Тем не менее, она вполне подходит для проверки систем теплоизоляции с другой структурой или из других материалов. В тоже время, используя полученные здесь результаты, помните – они основаны на Дилетантской технологии, проверочный расчёт которой доказал, что:

Ошибки утепления балконов и лоджий изолоном 2

Владельцем исключительных прав на все фотографические изображения, размещенные на сайте, является Николаев А.А. ©.
Использование фотографических изображений, размещенных на сайте, другими лицами в целях извлечения прибыли или без такой цели запрещено.