Утепление лоджии, результат работыДва года назад я задумал утеплить лоджию…

Поскольку я не строитель, а программист, то пришлось разбираться со всевозможными особенностями и строительства, и утепления помещений. Перекопал много информации в интернете на тему утепления балконов, настилке полов, расчёту теплопроводности материалов, заливке полов и укладке кабеля в стяжку. Теоретический базис был получен, а вот практики естественно не было. Мучали вопросы — достаточной ли будет мощность инфракрасного пола? Или лучше использовать резистивный кабель? Какое напольное покрытие лучше использовать для лоджии? Какие материалы лучше использовать для теплоизоляции? И т.д. Вопросы закономерные, каждый, кто задумывает утеплить балкон или лоджию, сталкивается с ними. Экспериментировать и наступать на собственные грабли как-то не хотелось, потому что любая ошибка — это деньги на ветер. Причём в буквальном смысле. Поскольку город наш северный, зимой бывает очень холодно, то и тепло может улетучиться на улицу, а за электроэнергию придут огромные счета.

Торопиться мне было не куда, поэтому в течении двух лет я наблюдал за теплопотерями в разных условиях, составлял таблицы, выписывал температуру за окном, на лоджии и в квартире, проверял помещение. И постепенно обдумывал следующие шаги по утеплению.

Статью оформляю спустя продолжительное время, по итогам того, что сделано и от чего было решено отказаться. Даю ответы на вопросы — может пригодятся кому-то?

Описанный в этой статье опыт — не экономный. Я долго разбирался в строительных материалах, выбирал самые лучше и качественные. Потому как исходил из простой мысли о том, что «надо попытаться из лоджии сделать жилое помещение». Ниже я приведу расчёты, которые можно было бы использовать в своей калькуляции. Какого-то обобщённого материала на эту тему в Интернете я не находил, поэтому и решил написать подробную статью. К тому же, статья пишется по результатам проведённой работы, в ней упомянуты проблемы, с которыми я столкнулся. Решив их, я приобрёл опыт и хочу им поделиться.

Климат

Начать следует с определения климатических показателей своего региона. Для этого заходим в погодный раздел Яндекса и смотрим климат по своему городу/региону.

Климат Санкт-Петербурга, Яндекс.Погода

В моём случае самым холодным месяцем в году является январь, с минимальным показателем -11 °C, но поскольку это число является усреднённым значением, то на него в расчётах следует ориентироваться только в том случае, если лоджию не планируется делать жилым помещением! На ночную температуру я ориентируюсь не случайно, т.к. зимой тёмное время суток в наш северный город приходит задолго до того, как мы ложимся спать. Ну а поскольку меня интересует максимальная нагрузка на отопительную систему, то в расчётах я учитываю именно нижние температуры воздуха.

Более точные сведения о климате Санкт-Петербурга можно узнать с помощью поисковика и Википедии на этой странице.

Среднемесячная температура, Санкт-Петербург, Википедия

Из таблицы узнаём, что минимальная среднемесячная температура в Санкт-Петербурге -21 °C. На неё тоже будем ориентироваться в расчётах, т.к. помещение планируется делать жилым.

Следующий момент, который очень важно понять: лоджия/балкон — это то помещение, на котором не вырабатывается тепло! Всё тепло, которое попадает на лоджию, теряется в окружающую среду. И тем интенсивнее, чем выше разница температур в помещении и вне помещения.

По сути, при утеплении лоджии/балкона важно решить две задачи: (1) сберечь тепло и (2) сгенерировать тепло. Задача сбережения тепла наиболее важна, т.к. в итоге она экономит наши деньги (о том, как обогреть лоджию см. в конце статьи).

Теплопроводность материалов

Ещё один важный момент — все материалы обладают различной теплопроводностью. И для того, чтобы ответить на вопрос «какой материал лучше?», надо слушать не рекламу, а сравнивать коэффициенты их теплопроводимости. Например, коэффициент теплопроводности (Вт/(м*К)) мелкого керамзита 0.18, а пенополиуретана 0.023. Т.е. чтобы так же эффективно сохранять тепло, засыпая пол керамзитом, его слой должен быть в 0.18/0.023=7.8 раз больше, чем слой пенополиуретана.  Т.е. вместо 8 см слоя полиуретана, надо насыпать 62 см керамзита. С другой стороны, пенополиуретан менее долговечен нежели керамзит, поэтому при его использовании нельзя забывать о вентиляции и влагоизоляции.

График эквивалентной теплопроводности материалов

Сведения по теплопроводности интересующих вас материалов см. с помощью поисковика.

Дальше по тексту будут употребляться термины «тепловой мостик» и теплопроводность. Что это такое, объясню на примере. Предположим, вы использовали самые лучшие материалы для утепления помещения, смогли качественно сберечь тепло, довольны результатом своей работы. Образно говоря, если вы просверлите отверстие в стене наружу, то это отверстие и будет тепловым мостиком, через которое тепло будет интенсивно улетучиваться в окружающую среду. Если же в это отверстие вы забьёте металлический штырь, то, поскольку теплопроводность металла раз в 500 выше, чем у утеплителя в помещении, металл тоже будет выполнять функции проводника тепла наружу, тоже будет тепловым мостиком.

Стеклопакеты

Следующий важный момент, который также необходимо понять — лоджия/балкон отличается от обычного жилого помещения огромной площадью устанавливаемых стеклопакетов. В то время, как стены лоджии можно утеплить материалами с низкой теплопроводностью, всё равно тепло будет интенсивнее «улетучиваться» через поверхность стёкол. Что бы там не говорили лукавые рекламщики окон, но увы, с графиком эквивалентной теплопроводности материалов не поспоришь. На графике (см. выше) схематично показана эквивалентная теплопроводность не обычного стекла (1.15 Вт/(м*К)), а теплопроводность конструкций качественных стеклопакетов (0.7 Вт/(м*К)). По графику вы можете самостоятельно убедиться, что она выше, чем теплопроводность кирпичной кладки.

Конечно, в конструкциях стеклопакетов применяются эффективные решения, позволяющие экономить тепло, избавляться от конденсата, возвращать тепло в помещения с помощью «интеллектуального парникового эффекта» и т.д. Хорошую подробную статью на эту тему можно почитать здесь.

Выбирая стеклопакет, я объездил в своём районе все фирмы, предлагающие пластиковые окна (подолгу выслушивал рекламу), и просил показать технические паспорта на предлагаемые изделия. Фирмы, в которых сотрудники не готовы были показать нужные документы или не представляли о чём идёт речь, сразу покидались. В фирмах, которые заботились о качестве своего продукта, сразу вся нужная информация находилась. Искал я информацию по теплосопротивлению (не путать с теплопроводностью). Нашёл окна с сопротивлением 0.70 кв.м °C/Вт — лучший показатель в своём ценовом диапазоне.

Мне предстояло застеклить 7.4 кв.м оконного проёма на лоджии. При разнице температур от -21..-11 °C до комнатной +20 °C (см. выше статистику по климату в Санкт-Петербурге), с каждого квадратного метра остекления будет теряться от 7.4*21/0.70=222 Вт до 7.4*41/0.70=433 Вт в час. Здесь я посчитал теплопотери только стеклопакетов. Но тепло уходит также через пол, стены, потолок лоджии. Теплопотери этих поверхностей будут рассчитаны далее. Они тоже в свою очередь «накрутят» ватты на счётчике электроэнергии.

О том как выбрать ПВХ профиль для стеклопакетов очень подробно и внятно рассказано в этом видеоучебнике Алексея Земскова. Он хоть и рекламный, но его основная мысль: «нет ни хороших, ни плохих профилей, есть только классы — эконом, стандарт и премиум».

Суммарная площадь ПВХ профиля невелика, ею можно пренебречь в расчёте теплопотери на нём. К тому же, считать её не имеет смысла, т.к. эта величина всё равно меньше, чем теплопотеря самого стеклопакета. Поэтому в расчётах будет учитываться только площадь оконного проёма.

Ниже приведу рекомендации тем, кто занимается остеклением лоджии:

  • поскольку оконные проёмы остекления велики, то желательно выбирать однокамерные стеклопакеты (двух-, трёхкамерные той же площади будут иметь весьма приличный вес) — 1 кв.м. листового оконного стекла весит 10.5 кг;
  • однако и однокамерные блоки тоже весят довольно много, поэтому ПВХ профиль и конструкция замков должны быть очень качественными, не рекомендую выбирать профиль эконом класса. К примеру, вес створок стеклопакета у меня на лоджии около 26 кг, и этот вес должна выдерживать фурнитура, в том числе и при порывах ветра;
  • для того, чтобы и однокамерные блоки имели высокую эффективность при сохранении тепла, рекомендую выбирать т.н. «интеллектуальное стекло», т.е. блоки с аргоном вместо вакуума и серебряным напылением, для экономии домашнего тепла (они дороже, но уменьшат счета за электроэнергию, см. пример с пояснениями ниже);
  • под потолком должна быть вставка не менее 10 см для того, чтобы хватило места для утепления потолка, закрепления облицовки и встраивания светильников;
  • по краям, где стеклопакет примыкает к стене здания также должны быть вставки 5-7 см для того, чтобы хватило места для крепежа утеплителя и облицовки;
  • глубина подоконника (с тыльной стороны) должна быть не менее 8 см, также для крепежа утеплителя и облицовки;
  • для того, чтобы защитить и окно, и стену от проникновения воды во время дождя, не забудьте про установку оконных отливов как в нижней части стеклопакета, так и в верхней (отливы также препятствуют возникновению тепловых мостиков, т.е. также экономят деньги на отоплении помещения).

Для лоджии я выбрал стеклопакеты с заполнением 4-16Ar-4LowE — однокамерные, толщиной 24 мм с напылением и аргоном, теплосопротивлением 0.70 кв.м. °C/Вт.

Для сравнения, стеклопакеты в квартире, установленные застройщиком, имеют заполнение 4-10-4-10-4 — двухкамерные, толщиной 32 мм, теплосопротивлением 0.48 кв.м. °C/Вт. Т.е. эти двухкамерные стёкла почти в 1.5 раза менее энергоэффективнее, чем «специализированные» и более лёгкие однокамерные.

Так что перед покупкой стёкол разберитесь в предметной области и не ведитесь на речи рекламщиков!

Утепление лоджии/балкона

Разумеется, все работы следует проводить только после того, как на лоджии (на балконе) будут установлены стеклопакеты.

Рекомендую подробную статью с хорошими фотографиями на тему утепления стен балкона с помощью пенополиуретана, и его облицовки с помощью ламинированных ПВХ панелей. Как это происходило у меня, показано на фотографиях ниже.

Утепление стен лоджии/балкона, теплоизоляция, влагоизоляция Утепление стен лоджии/балкона, теплоизоляция, влагоизоляция, проводка Утепление стен лоджии/балкона, теплоизоляция, влагоизоляция, проводка

Утепление стен лоджии/балкона, теплоизоляция, влагоизоляция, проводка Утепление стен лоджии/балкона, теплоизоляция

Утепление стен лоджии/балкона, теплоизоляция Утепление стен лоджии/балкона, облицовка Утепление стен лоджии/балкона, проводка

Утепление стен лоджии/балкона, проводка, облицовка потолка Утепление стен лоджии/балкона, проводка, облицовка потолка

Внешние стены лоджии утеплялись 5 см листами пенополиуретана, внутренние 2 см листами, все щели и металлические конструкции запенивались, чтобы не появились тепловые мостики. С помощью фольгированной плёнки из вспененного полипропилена делалась влагоизоляция. На потолок дополнительно были установлены 4 см листы полипропилена. Каркас для ПВХ панелей изготавливался из обычных реек. Вместе с установкой каркаса из реек проводилась электропроводка.

Пол утеплялся 10 см листами пенополиуретана. Лаги делались из 4 см брусков, поверх которых были уложены листы ДСП. Чтобы листы не тёрлись друг о друга и не скрипели, между ними был оставлен зазор, заполненный гибким пластиком. Хороший видеоучебник по установке тёплого пола с использованием минеральной ваты см. у Алексея Земскова.

В итоге получились конструкции, теплосопротивление которых считается обычным суммированием коэффициентов каждого из материалов, с учётом толщины слоёв, разумеется:

Внешняя стена (5.9 кв.м.):
0.22 (кирпич)+1.43 (пенополиуретан)+0.03 (полипропилен)+0.03 (облицовка)=1.71 кв.м. °C/Вт

Потолок (4.1 кв.м.):
0.13 (бетон)+0.89 (полистирол)+0.27 (полипропилен)+0.03 (облицовка)=1.32 кв.м. °C/Вт

Пол (4.1 кв.м.):
0.13 (бетон)+2.89 (пенополиуретан)+0.1(ДСП)=2.99 кв.м. °C/Вт

С учётом того, что лоджия под нами застеклена, и с учётом наблюдения температуры на застеклённой, но не утеплённой лоджии, получаем следующие теплопотери:

Внешняя стена — от 5.9*21/1.71=72 Вт    до    5.9*41/1.71=141 Вт.

Потолок — от 4.1*21/1.32=113 Вт    до    4.1*41/1.32=222 Вт.

Пол — от 4.1*12/2.99=16 Вт    до    4.1*32/2.99=44 Вт.

Итого, для того, чтобы обогреть лоджию в ночное и вечернее время, в среднем надо от 0.42 до 0.84 кВт⋅ч. В дневное время от 0.3 до 0.71 кВт⋅ч. Все расчёты приведены на самое холодное время года — январь, с учётом минимальных температур, зафиксированных в нашем городе.

Установка отопительной системы на лоджии/балконе

После утепления стен, площадь лоджии значительно уменьшилась, до 3.6 кв.м. Проведя нехитрые расчёты получаем, что на каждый кв.м пола надо уложить 233 ваттную отопительную систему. Это верхний предел для плёночных инфракрасных полов. А с учётом неправильной формы нашей лоджии и невозможности равномерно разместить листы инфракрасного пола, от такого типа отопления пришлось отказаться. К сожалению, я понял это поздно, и пол пришлось переделывать. К тому же инфракрасный пол можно укладывать только под ламинат, использование которого на балконе весьма проблематично — если не уследить за окнами в дождливую погоду, то пол может набухнуть и испортиться.

Т.ч. ламинат на лоджии рекомендую использовать только в том случае, если её не планируется делать жилой и только в случае её аккуратного использования. К тому же, нельзя забывать, что отопление с помощью тёплого пола не позволяет загромождать поверхность различными вещами (устраивать склад на балконе, заваливая поверхность пола). При таком обращении отопительная система может перегреться и выйти из строя.

Для того, чтобы уложить более мощный резистивный кабель понадобилась цементная стяжка. Поскольку пол был сделан надёжно и не качался, то цемент решено было налить поверх ДСП, предварительно уложив влагоизоляцию.

Утепление лоджии/балкона, тепло/влагоизоляция Утепление лоджии/балкона, заливка стяжки

Утепление лоджии/балкона, укладка кабеля, заливка стяжки Утепление лоджии/балкона, укладка кабеля, заливка стяжки

Утепление лоджии/балкона, укладка плитки Утепление лоджии/балкона, плитка, затирка швов

Стяжка заливалась 5 см слоем под кабелем и 1.5 см слоем поверх.

В качестве нагревательного элемента был выбран кабель TASSU9, 900 Вт, 40 м. Равномерно распределив его по поверхности пола, получил мощность по 250 Вт/кв.м, что немного выше рассчётной. В качестве терморегулятора — программируемый датчик ECO16LCD с возможностью задать план обогрева утро/день/вечер/ночь и рабочий день/выходной. Его программирование позволит сократить расход энергии минимум на треть, чтобы выключать пол в ночное время.

Итак, мощность смонтированного пола на 7% выше максимальной расчитанной мощности, и на 160% выше средней расчитанной мощности.

Результат

По питерским тарифам на электроэнергию наш пол будет «кушать»:

  • 10 часов днём * 2.39 р. * 0.3 кВт/ч = 7.17 руб;
  • 4 часа вечером * 2.39 р. * 0.42 кВт/ч = 4.02 руб;
  • 2 часа ночью * 1.44 р. * 0.42 кВт/ч = 1.21.

Итого 30 рублей в сутки в штатном режиме.

В дальнейшем планирую подключить к терморегулятору датчик присутствия людей в квартире (на кухне), так чтобы в случае отсутствия людей он автоматически переходил в режим энергосбережения. Думаю смогу сэкономить 5-7 рублей в сутки.

Вот что в итоге получилось:

Утепление лоджии, результат работы

Собаке тоже понравилось:

Собака на лоджии, смотрит в окно Собака на лоджии, смотрит в окно