Коэффициент теплопроводности кирпичной кладки

Обновлено: 19.05.2024

Теплопроводность и теплоемкость кирпича

Теплопроводность и теплоемкость кирпича – важные параметры, позволяющие определиться с выбором материала для возведения жилых зданий, сохраняя в них необходимый уровень тепла. Удельные показатели рассчитываются и приводятся в специальных таблицах.

Теплопроводность кладки

По ГОСТ 26254 определяют λ для кирпичных и блочных кладок. Для этого действуют следующим образом:

За время наблюдений определяют показания (средние арифметические) для всех термопар и типломеров.
Для поверхностей кладок, которые находятся внутри и снаружи зданий и сооружений, вычисляется средневзвешенная температура по результатам испытаний. Принимается в расчет площадь растворных швов горизонтального и вертикального участков, а также площадь тычкового и ложкового участков.
Определяют для кладки термическое сопротивление.
Коэффициент теплопроводности кладки вычисляется по значению термического сопротивления.

Коэффициент теплоотдачи кирпича: общие сведения

Коэффициент теплоотдачи кирпича

Теплопроводность кирпича характеризуется способностью проводить энергию тепла. Такой «талант» принято выводить в специальном показателе. Каждый вид будет представлять свои данные в этом отношении:

Клинкерный кирпич теплопроводность имеет в диапазоне от 0,8 до 0,9 Вт/м К.
Теплопроводность силикатного кирпича зависит от количества содержащихся в нем пустот (для щелевого он будет равен 0,4 Вт/м К), у имеющего технические пустоты цифра поднимается до 0,66, а у полнотелого варианта данные уже будут составлять 0,8 Вт/м К.
Керамический кирпич коэффициент теплопроводности также имеют разный (в зависимости от представленного вида): коэффициент теплопроводности полнотелого кирпича дает цифры от 0,5 до 0,8, щелевой имеет 0,34-0,43, а поризованный — 0,22 Вт/м К. Теплопроводность керамического кирпича с порами внутри будет равна примерно 0,57 Вт/м К (однако даже эти цифры могут зависеть от пор, расположенных в нем).

В рамках этого анализа обязательно надо отметить, что коэффициент теплопередачи кирпича еще не самый высокий — газобетон, к примеру, еще лучший проводник. Чтобы возводимые здания были по-настоящему теплыми, нужно при возведении сочетать многие составляющие, главным из которых будет количество пор.

В ряде случаев коэффициент λ оставляет желать много лучшего. К тому же нарушение технологии строительства может привести к изменению теплоотдачи в большую сторону. Если применять жидкий раствор при возведении стены из щелевого кирпича, то связующий материал проникнет в пустоты и отрицательно скажется на показателях теплосбережения (сопротивление теплопередаче уменьшится).

Читать еще: Приспособление для кладки кирпича

Что делать, чтобы увеличить сопротивление теплоотдаче?

Методы уменьшения теплопередачи стены:

Применение более энергосберегающих материалов (кирпичей с большей степенью пустотности).
При строительстве из щелевого кирпича применять густой раствор.
Прокладывание во внутреннем слое теплоизолирующих материалов. На рынке представлен огромный выбор теплоизоляции. Из наиболее популярных можно назвать стекло- и минераловатные материалы, пенополистирол, керамзит и другие. При применении утеплителей необходимо обеспечить пароизоляцию стены, чтобы избежать разрушения материалов.
Оштукатуривание поверхности.

Что влияет на показатели?

Теплопроводность кладки из кирпича зависит не только от качества изделия, но и от смеси, с помощью которой укладывается конструкция.

Но все же решающую роль в выборе стройматериала играет его характеристика. Теплопроводность красного кирпича отличается в зависимости от таких факторов, как:

Пустотелость. Чем больше пустот в изделии, тем выше его теплоизоляционные качества.
Плотность. Высокое значение этого показателя прибавляет стройматериалу прочности, но уменьшает способность удерживать тепло.
Структура и форма пористости. Большое количество мелких и замкнутых пор снижает теплопроводность материала.
Состав. Стройматериалы, образованные из тяжелых атомов и атомных групп, снижают теплопроводность.

При выборе стройматериалов руководствуются не только одним свойством удерживать тепло. Учитывается, в каких климатических условиях будет использоваться кирпич и функциональное назначение планируемой конструкции. Для строительства дома лучше подойдет применение двойного пустотелого керамического блока, а для облицовки — лицевого клинкерного кирпича. Преимущество силикатных блоков состоит в невысокой цене, но влаговпитываемость не позволяет его использование в местах с повышенной влажностью. К выбору стройматериалов рекомендуется относиться ответственно, так как от этого зависит качество постройки.

Зависимость от температуры использования

На технические показатели кирпича большое влияние оказывает температурный режим:

Трепельный. При температуре от -20 до + 20 плотность меняется в пределах 700-1300 кг/м3. Показатель теплоемкости при этом находится на стабильном уровне 0,712 кДж/(кг·K).
Силикатный. Аналогичный температурный режим -20 — +20 градусов и плотность от 1000 до 2200 кг/м3 предусматривает возможность разной удельной теплоемкости 0,754-0,837 кДж/(кг·K).
Саманный. При идентичности температуры с предыдущим типом, демонстрирует стабильную теплоемкость 0,753 кДж/(кг·K).
Красный. Может применятся при температуре 0-100 градусов. Его плотность может колебаться от 1600-2070 кг/м3, а теплоемкость – от 0,849 до 0,872 кДж/(кг·K).
Желтый. Температурные колебания от -20 до +20 градусов и стабильная плотность 1817 кг/м3 дает такую же стабильную теплоемкость 0,728 кДж/(кг·K).
Строительный. При температуре +20 градусов и плотности 800-1500 кг/м3 теплоемкость находится на уровне 0,8 кДж/(кг·K).
Облицовочный. Тот же температурный режим +20, при плотности материла в 1800 кг/м3 определяет теплоемкость 0,88 кДж/(кг·K).
Динасовый. Эксплуатация в режиме повышенной температуры от +20 до +1500 и плотности 1500-1900 кг/м3 подразумевает последовательное возрастание теплоемкости от 0,842 до 1,243 кДж/(кг·K).
Карборундовый. По мере нагревания от +20 до +100 градусов материал плотностью 1000-1300 кг/м3 постепенно увеличивает свою теплоемкость от 0,7 до 0,841 кДж/(кг·K). Однако, если нагревание карборундового кирпича продолжить далее, то его теплоемкость начинает уменьшаться. При температуре +1000 градусов она будет равняться 0,779 кДж/(кг·K).
Магнезитовый. Материал плотностью 2700 кг/м3 при повышении температуры от +100 до +1500 градусов постепенно увеличивает свою теплоемкость 0,93-1,239 кДж/(кг·K).
Хромитовый. Нагревание изделия плотностью 3050 кг/м3 от +100 до +1000 градусов провоцирует постепенное возрастание его теплоемкости от 0,712 до 0,912 кДж/(кг·K).
Шамотный. Обладает плотностью 1850 кг/м3. При нагревании от +100 до +1500 градусов происходит увеличение теплоемкости материала с 0,833 до 1,251 кДж/(кг·K).

Читать еще: Кладка барбекю из кирпича пошаговая

Плюсы и минусы силикатного кирпича

Подбирайте кирпичи правильно, в зависимости от поставленных задач на стройке.

Коэффициент теплопроводности, ЭФФЕКТИВНЫЙ срок службы и толщина слоя

Наименование	Коэффициент теплопроводности	Срок службы	Толщина слоя
Пенополиуретан	0,025	50 лет	5 см
Пенополистирол	0,035	15 лет	8 см
Пенопласт	0,04	10 лет	10 см
Минвата, базальтовое волокно	0,045	8 лет	12 см
Стекловата	0,05	5 лет	15 см
Керамзит	0,15	40 лет	35 см

Примеры расчета толщины утеплителей

ДЛЯ ТЕХ КТО СТРОИТ

Для того, чтобы добиться требуемого минимального значения теплосопротивления R=3,0 приведем четыре примера.

Стены дома из силикатного кирпича, толщина стены 0,38 м. R= 0,44.

2,56 х 0,025 = 6 см ППУ.

Все материалы кроме ППУ еще нужно крепить к поверхности. Керамзит нужно засыпать. ППУ наносится сразу в готовом виде.

Стены дома из деревянного бруса 150 мм. R=1,07.

1,93 х 0,025 = 5 см ППУ.

Стены дома из пено- газобетонного блока 40 см. R= 1,1

1,9 х 0.025 = 5 см ППУ.

Утепление крыши из листового металла (профнастил, металлочерепица) или ангаров. R=0,1

2,9 х 0,025 = 7 см ППУ.

Таким образом, сооружение из металла, утепленное ППУ слоем 7 см приобретает требуемое значение теплосопротивления R=3,0 и пригодно для круглогодичного проживания.

Используя пенополиуретан в качестве утеплителя можно значительно снизить затраты на строительство за счет возведения стен меньшей толщины, менее массивного фундамента и т.д.

В таком теплом доме абсолютно не нужны громоздкие и дорогие водные системы отопления в виде электрических или газовых котлов, труб и радиаторов. Для обогрева 80 кв.м. достаточно несколько нагревателей с общей потребляемой мощностью 3 КВт. и бензиновый генератор на 5 КВт для аварийных случаев.

Если же средства позволяют построить кирпичный дом, то ППУ позволить существенно снизить первоначальные затраты на фундамент и кирпич, а затем существенно сократить расходы на отопление.

По ценам на электроэнергию в 2015 году расходы на дом в зимний период составляют не более 5 000 руб/мес.

Теплотехнические испытания кладок из различных строительных материалов

Оптимизация защитных функций внешней оболочки здания – одна из актуальных задач строительства, решение которой должно приводить к сокращению потерь тепловой энергии и уменьшению затрат на эксплуатацию здания. С целью определения эксплуатационной эффективности наружных стеновых конструкций в климатической камере проводились теплотехнические испытания кладок из крупноформатных пустотелых керамических блоков, полнотелого обычного кирпича, кладок из щелевых и полнотелых керамзитобетонных блоков. Предлагаем результаты данных испытаний и рекомендации, сформированные на их основе.

Задача оптимизации защитных функций наружных стеновых конструкций многогранна, поскольку необходимо повышение как их энергетической, так и эксплуатационной эффективности. Повышение уровня тепловой защиты наружных ограждающих конструкций реализуется путем:

применения эффективных теплоизоляционных материалов;
минимизации мостиков холода;
минимизации накопления влаги;
повышения герметичности здания.

Поскольку необходимо решать задачу сокращения как тепловых потерь, так и затрат на проведение последующих капитальных ремонтов зданий, необходимо знание о долговечности используемых материалов, физико-механические свойства которых в эксплуатационных условиях могут значительно изменяться. Кроме того, зачастую широко рекламируемые новые материалы не соответствуют заявленному качеству, не в полной мере удовлетворяют спектру климатических параметров России.

В климатической камере были проведены теплотехнические испытания кладок из крупноформатных пустотелых керамических и керамзитобетонных блоков. Для сравнительного анализа одновременно испытывались кладки из крупноформатных пустотелых керамических блоков и полнотелого обычного кирпича; кладки из щелевых и полнотелых керамзитобетонных блоков. На следующем этапе испытаний эти кладки последовательно утеплялись плитами из каменной минеральной ваты, пенополистирола, пеностекла.

Подготовка к теплотехническим испытаниям

В климатической камере ОАО «НИИМосстрой» смонтированы четыре фрагмента наружных ограждающих конструкций размером 1 500×1 500 мм и толщиной кладок 380 мм каждая (рис. 1):

кладка из пустотелых крупноформатных керамических блоков;
кладка из полнотелого обыкновенного глиняного кирпича;
кладка из щелевых керамзитобетонных блоков;
кладка из полнотелых керамзитобетонных блоков.

После изготовления фрагментов кладок их наружная и внутренняя поверхности затирались штукатурным раствором толщиной не более 5 мм и плотностью 1 200 кг/м 3 . Для проведения сравнительного анализа процедуры возведения кладок, измерений всех теплотехнических характеристик строго следовали рекомендациям соответствующих нормативных документов: ГОСТ 530, ГОСТ Р 54853, ГОСТ Р 54852 1 .
На следующем этапе указанные выше кладки последовательно утеплялись плитами из каменной минеральной ваты толщиной 90 мм, плитами из пенополистирола толщиной 100 мм, плитами из пеностекла толщиной 100 мм (рис. 1) и проводились их теплотехнические испытания.

Теплотехнические испытания

При проведении теплотехнических испытаний (согласно ГОСТ 530 и ГОСТ Р 54853) в качестве основных средств измерений использовались измерители плотности тепловых потоков и температуры ИТП-МГ4.03 «ПОТОК» с семью модулями по десять каналов каждый, многофункциональный прибор Testo-435, тепловизор Therma CAM P65 и другие вспомогательные измерительные приборы и оборудование. Все используемое в испытаниях оборудование и средства измерения аттестованы и прошли поверку в установленном порядке.

При проведении испытаний температура и относительная влажность воздуха в отсеках климатической камеры поддерживалась автоматически с точностью ±1 °С и ±5 % соответственно.

Схема размещения датчиков температуры и тепловых потоков составлялась на основе предварительно проведенного термографирования поверхности кладок (согласно ГОСТ Р 54852). Температурное поле снималось с целью выявления теплопроводных включений и термически однородных зон, их конфигурации и размеров. Для определения теплотехнических характеристик ограждающей конструкции датчики температуры и тепловых потоков устанавливались как в центре термически однородных зон, так и в местах с теплопроводными включениями, в зонах поверхности горизонтального и вертикального швов кладки.

Приведенное термическое сопротивление теплопередаче кладки определялось как средневзвешенное значение R пр _К по формуле (1) (см. Формулы), а приведенное сопротивление теплопередаче кладки R пр _о по формуле (3).

Фрагменты кладок испытывались в два этапа: на первом этапе кладки выдерживали и подсушивали в течение двух недель до влажности не более 6 %; на втором этапе кладки дополнительно высушивали до влажности менее 1 %.

Влажность изделий в кладке определялась методом взятия проб и приборами неразрушающего контроля (прибор GANN UNI-2 с датчиками МВ 35 и В60) в соответствии ГОСТ 21718 2 , а средняя плотность материалов кладок – с ГОСТ 7025 3 (табл. 1).

Измерения теплотехнических характеристик кладок

Результаты измерений теплотехнических характеристик кладок на втором этапе испытаний приведены в табл. 2. Средние значения температуры воздуха в теплом t_срв и холодном t_срн отсеках климатической камеры измерялись на расстоянии 0,1 м от поверхностей кладок, равны соответственно 19,7 и –28,1 0 С. Среднее значения коэффициента теплоотдачи с внутренней стороны кладок α_срв равно 8 Вт/(м 2 ·К), с внешней стороны α_срн – 17,5 Вт/(м 2 ·К).

По результатам полученного в испытаниях приведенного термического сопротивления теплопередаче кладки R пр _К по формуле (5) определяется величина эквивалентного коэффициента теплопроводности кладки λ_экв.

Далее по данным, полученным на двух этапах теплотехнических испытаний, определяются (согласно ГОСТ 530):

значение эквивалентного коэффициента теплопроводности кладки на один процент влажности Δλ_экв по формуле (6);
коэффициент теплопроводности кладки в сухом состоянии λ_о по формуле (7) (результаты в табл. 3, где для сравнения приведены значения коэффициентов теплопроводности кладок и из других источников).

Результаты и анализ теплотехнических испытаний

Результаты теплотехнических испытаний кладок из обыкновенного глиняного кирпича достаточно хорошо согласуются с данными, приведенными в ГОСТ 530 и СП 50.13330 4 . Однако для ряда кладочных материалов характерно существенное расхождение значений теплотехнических характеристик, полученных в результате испытаний с аналогичными значениями, предоставленными производителями материалов.

Например, для кладки из пустотелых крупноформатных керамических блоков плотностью 800 кг/м 3 получено значение эквивалентного коэффициента теплопроводности в сухом состоянии 0,31 Вт/(м·K), а в сертификатах производителей приводится значение 0,15 Вт/(м·K); для кладки из полнотелых керамзитобетонных блоков плотностью 1 400 кг/м 3 получено значение 0,91 Вт/(м·K), в сертификатах – 0,36 Вт/(м·K).

Можно сделать вывод, что сегодня на рынке строительных материалов в основном представлены сертификаты, выданные по заказу либо самих производителей, либо ангажированных ими компаний, и практически отсутствуют реальные данные, полученные на базе независимых испытаний.

При проектировании наружных ограждающих конструкций рекомендуется разделять функциональные элементы конструкций на конструкционные (несущие) и теплозащитные. Наметившаяся тенденция совмещения этих двух функций в одном конструкционном элементе (два в одном), например в керамзитобетонных блоках, по-видимому, будущего не имеет. Более перспективными представляются конструкции с прочной несущей частью (например, кирпич или железобетон) и с эффективным слоем наружной теплоизоляции.

Как видно (табл. 4), значения величин приведенных термических сопротивлений теплопередаче R пр _К исследованных ограждающих конструкций в сухом состоянии при утеплении кладок плитами из минеральной ваты толщиной 90 мм, пенополистирола и пеностекла толщиной 100 мм близки по величине. Температурные поля кладок, утепленных слоем высокоэффективного теплоизолятора, характеризуются достаточной теплотехнической однородностью – на термограммах не наблюдается тепловых потерь, обусловленных кладочными швами.

Приведенные термические сопротивления теплопередаче и коэффициенты условий работы

Вычисленные по экспериментально полученным данным R пр _К средние значения эквивалентного коэффициента теплопроводности для слоя каменной минеральной ваты равны 0,045 Вт/(м·K), плит из пенополистирола – 0,05 Вт/(м·K), плит из пеностекла – 0,06 Вт/(м·K). Более высокое значение эквивалентного коэффициента теплопроводности для пенополистирольных плит 0,05 Вт/(м·K), чем для плит из каменной минеральной ваты 0,045 Вт/(м·K), обусловлено влиянием зазоров между пенополистирольными плитами, их худшим прижатием к поверхности кладки.

При проектировании и строительстве наружных ограждающих конструкций важную роль играют технические мероприятия по устранению мостиков холода, поэтому при монтаже плит важно избегать зазоров между плитами более 2 мм, еще лучше укладывать их с перехлестом 50–100 мм.

Несмотря на то, что эквивалентный коэффициент теплопроводности плит из пеностекла ниже, чем для плит из минеральной ваты, этот тип утеплителей благодаря их свойству не накапливать влагу и большей долговечности находит все более широкое применение в строительстве.

Влияние инфильтрации воздуха на теплотехнические характеристики фрагментов ограждающих конструкций

Инфильтрация воздуха играет существенную роль в формировании теплозащитных качеств наружных ограждающих конструкций. К примеру, кладка из крупноформатных блоков, вертикальные швы которой выложены по технологии «паз – гребень», характеризуется высокой теплотехнической неоднородностью вдоль швов. Из термограмм такой кладки (рис. 2), снятых со сторон теплого и холодного отсеков климатической камеры, видно, что вдоль вертикальных швов кладки, которая выложена по технологии «паз – гребень» без использования раствора, наблюдаются значительные тепловые потери: температурный перепад между гладью кладки и швами составляет полтора градуса.

Определение воздухопроницаемости исследуемой ограждающей конструкции (рис. 3) проводилось в соответствии с ГОСТ 31167. 5

Климатическая камера ОАО «НИИМосстрой» – герметичное помещение с высокой степенью теплоизоляции, оснащенное климатическим оборудованием для создания внутри отсеков (теплого и холодного) различных температурных режимов. Теплый и холодный отсеки климатической камеры разделены исследуемой ограждающей конструкцией, состоящей из различных типов кладок. При измерении воздухопроницаемости:

двух объединенных отсеков климатической камеры до монтажа исследуемых кладок получено среднее значение величины кратности воздухообмена, равное n50 = 3,5 ч –1 ;
после монтажа исследуемых кладок и их сушки получены средние значения величины кратности воздухообмена для теплого отсека климатической камеры n50 = 16,5 ч –1 , для холодного отсека – n50 = 17,5 ч –1 . Разность полученных величин кратности воздухообмена Δn50 = 16,5 – 3,5 = 13 ч –1 и Δn50 = 17,5 – 3,5 = 14 ч –1 может быть отнесена к воздухопроницаемости испытываемых фрагментов кладок. Эти значения более чем в три раза превышают нормативные значения этой величины 4 ч –1 .

Полученные результаты в такой постановке измерений можно считать предварительными, они требуют дальнейших, более детальных исследований, в частности для каждого типа кладок в отдельности.

Проведена серия испытаний по изучению влияния ветрового воздействия на теплотехнические характеристики ограждающих конструкций, в которых использовался стенд, оснащенный четырьмя вентиляторами ВР 300-45-2.5/3 (рис. 4). Так, в результате выполненных измерений при ветровом воздействии со средней скоростью 7,5 м/с на поверхности кладок получено, что приведенное термическое сопротивление:

для кладки из щелевых керамзитобетонных блоков снизилось на 10 % – от 0,44 м 2 ·К/Вт (табл. 2) до 0,40 м 2 ·К/Вт;
для кладки из полнотелых керамзитобетонных блоков на 17 % – от 0,42 до 0,36 м 2 ·К/Вт.

Среднее значение коэффициента теплоотдачи на поверхности с холодной стороны поверхности кладок α_н равно 27,8 Вт/(м 2 ·К).

Отметим, что существенную роль в наблюдающемся в московском жилищном строительстве превышении фактического энергопотребления зданий над проектными значениями играет инфильтрация наружного воздуха через наружные ограждения [1]. Величина удельного расхода тепловой энергии на отопление здания может быть снижена посредством повышения герметичности ограждающих конструкций, стыков, кладочных швов, использования эффективных теплоизоляционных материалов и рационального расположения их в ограждающих конструкциях.

Кроме того, эксплуатационная надежность систем теплоизоляции напрямую зависит от количества мостиков холода теплоизоляционной оболочки, которые являются очагами интенсивного старения слоя утеплителя и преждевременного разрушения системы. При проектировании теплозащиты зданий следует применять конструкции со сплошным контуром утепления и с минимумом теплопроводных включений и стыковых соединений.

Коэффициенты условий работы наружных ограждающих конструкций

Наиболее существенную роль в формировании теплозащитных качеств наружной ограждающей конструкции играют их эксплуатационная влажность, инфильтрация воздуха и изменение теплозащитных свойств конструкции, вызванное деградацией теплоизоляционных материалов.

В табл. 4 приведены результаты испытаний исследуемых ограждающих конструкций во влажном состоянии при условиях эксплуатации Б: R пр _К.влаж и отношение величин R пр _К.влаж / R пр _К, которое в дальнейшем назовем коэффициентом условий работы m_влаж, учитывающим снижение теплозащитных свойств конструкции за счет изменения влажности конструкции.

При проектировании и строительстве наружных ограждающих конструкций зданий особое внимание следует уделять их влажностному режиму. Накопление влаги в слое утеплителя значительно снижает теплотехнические качества наружных ограждающих конструкций зданий, приводит к преждевременному старению и износу. Взаимное расположение отдельных слоев ограждающих конструкций должно способствовать высыханию конструкций и исключать возможность накопления влаги в ограждении в процессе эксплуатации [2, 3].

Аналогично определяем, используя результаты испытаний для величин приведенных термических сопротивлений теплопередаче с учетом инфильтрации воздуха R пр _К.инф и с учетом изменения свойств теплоизоляционных материалов в процессе эксплуатации R пр _К.долг, коэффициенты условий работы, учитывающие снижение теплозащитных свойств конструкции соответственно:

за счет инфильтрации воздуха mинф, равное отношению R пр _К.инф / R пр _К;
за счет деградации теплозащитных свойств конструкции mдолг, равное RпрК.долг / R пр _К.

Для сравнения указаны (табл. 4) величины приведенных термических сопротивлений теплопередаче R пр _К.СР, полученные по данным производителей материалов.

Для учета данных трех аспектов, влияющих на теплозащитные свойства теплоизоляционных материалов, предлагаем ввести понятие обобщенного коэффициента условий работы наружной ограждающей конструкции mр. Данная величина равна наименьшему значению из коэффициентов условий работы, учитывающих снижение теплозащитных свойств конструкции за счет изменения влажности конструкции, инфильтрации воздуха и деградации теплозащитных свойств конструкции, см. формулу (8). Рекомендуемые значения обобщенного коэффициента условий работы для применения при проектировании наружных ограждающих конструкций приведены в табл. 4.

Резюме

На основании проведенных экспериментальных исследований сделаны следующие выводы.

Для ряда кладочных материалов характерно существенное расхождение значений теплотехнических характеристик, полученных в результате испытаний, с аналогичными значениями, предоставляемыми производителями.
Существенную роль в тепловых потерях зданий играет инфильтрация наружного воздуха через наружные ограждения. Прежде всего это связано с качеством монтажа и герметичностью ограждающих конструкций, стыков и кладочных швов.
При проектировании наружных ограждающих конструкций рекомендуется разделять функциональные элементы конструкций на конструкционные (несущие) и теплозащитные. Наиболее перспективными представляются конструкции с прочной несущей частью и с эффективным слоем наружной теплоизоляции.
Поскольку наиболее существенную роль в формировании теплозащитных качеств наружной ограждающей конструкции играют их эксплуатационная влажность, инфильтрация воздуха и изменение теплозащитных свойств конструкции, вызванное деградацией теплоизоляционных материалов, предлагается ввести понятие обобщенного коэффициента условий работы наружной ограждающей конструкции mр = min(m_влаж, m_инф, m_долг).

ФОРМУЛЫ

Литература

Васильев Г. П., Личман В. А., Песков Н. В. Методика инструментального определения энергопотребления вводимых в эксплуатацию зданий // Жилищное строительство. 2014. № 12. С. 32–36.
Vasilyev G. P., Lichman V. A., Peskov N. V., Brodach M. M., Tabunshchikov Y. A., Kolesova M. V. Simulation of heat and moisture transfer in a multiplex structure // Energy and Buildings. 2015. Vol. 86.
Васильев Г. П., Личман В. А., Песков Н. В. Моделирование процесса сушки в ограждающих конструкциях зданий // Жилищное строительство. 2013. № 7.

1 ГОСТ 530–2012 «Кирпич и камень керамические. Общие технические условия», ГОСТ Р 54853–2011 «Здания и сооружения. Метод определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций с помощью тепломера», ГОСТ Р 54852–2011 «Здания и сооружения. Метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций».

2 ГОСТ 21718–84 «Материалы строительные. Диэлькометрический метод измерения влажности».

3 ГОСТ 7025–91 «Кирпич и камни керамические и силикатные. Методы определения водопоглощения, плотности и контроля морозостойкости».

4 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02–2003».

5 ГОСТ 31167–2009 «Здания и сооружения. Методы определения воздухопроницаемости ограждающих конструкций в натурных условиях».

Please wait.

Все иллюстрации приобретены на фотобанке Depositphotos или предоставлены авторами публикаций.

Статья опубликована в журнале “Энергосбережение” за №3'2016

распечатать статью --> pdf версия

Обсудить на форуме

Предыдущая статья

Следующая статья

Какая теплопроводность кирпича?

Физические характеристики строительного материала определяют сферу его применения. Теплопроводность кирпича является важным параметром, который принимается в расчет при сооружении фундамента, перекрытий, внешних стен.

Коэффициент теплопроводности кирпичей

В экономике страны строительная отрасль выделяется как наиболее энергоемкая:

10% энергии потребляют гражданские объекты;
35-45% расходуют сооружения промышленного назначения;
50-55% энергопотребления относится к жилым зданиям.

При проектировании зданий важное значение для строительных конструкций имеют теплоизоляция и тепловая защита. От этого во многом зависят человеческие условия труда и жизни, энергоэффективность строящихся объектов.

Возведение сооружений различного назначения нуждается в правильной оценке влажностного, воздушного и теплового режимов.

Это позволяют разработать специальные методики определения теплофизических параметров стройматериалов и готовых конструкций. Эти методики будут разными для отличающихся материалов изделий.

Теплотехнические показатели по техническим и нормативным документам характеризуются коэффициентом теплопроводности (λ). Для кирпича параметр является показателем того, как изделие передает тепло.

Чем выше значение, тем меньше теплоизолирующая способность. При выборе утеплителя для дома значение λ должно быть как можно меньше.

Коэффициент определяют экспериментальным путем. Это физический показатель, который зависит от давления воздуха, температуры, влажности среды и вещества изделия, плотности и структуры последнего.

Существует формула для определения теплопроводности. В соответствии с ней коэффициент λ прямо пропорционален толщине слоя (в метрах) и обратно пропорционален сопротивлению теплопередаче слоя.

Величина, которую получают при расчетах, используются в проектировании, чтобы сопоставить значение проводимости тепла разных материалов.

Для ограждающих конструкций сопротивление теплопередаче (R0) определяется для зданий и сооружений в соответствии с ГОСТ 26254-84. Для термически однородной зоны оно зависит от:

Сопротивлений передачи тепла наружной и внутренней поверхностей.
Температуры воздуха снаружи и внутри помещения, взятой как среднее значение измерений за расчетный период.
От средней фактической плотности потока тепла за период измерений.

Теплопроводность кладки

По ГОСТ 26254 определяют λ для кирпичных и блочных кладок. Для этого действуют следующим образом:

За время наблюдений определяют показания (средние арифметические) для всех термопар и типломеров.
Для поверхностей кладок, которые находятся внутри и снаружи зданий и сооружений, вычисляется средневзвешенная температура по результатам испытаний. Принимается в расчет площадь растворных швов горизонтального и вертикального участков, а также площадь тычкового и ложкового участков.
Определяют для кладки термическое сопротивление.
Коэффициент теплопроводности кладки вычисляется по значению термического сопротивления.

Расчет

Теплопроводность кладки прямо пропорциональна ее толщине и обратно пропорциональна термическому сопротивлению.

После проведения испытаний и установления точных значений сопротивления теплопередачи нетрудно рассчитать величину теплопроводности стены, состоящий из несколько слоев.

Для этого нужно определить λ для каждого слоя отдельно и суммировать полученные значения.

Уменьшение коэффициента теплоотдачи стены

Существует несколько способов, которые позволяют снизить тепловые потери.

Технологии укладки

Воздушные зазоры делаются в кирпичной кладке для уменьшения накопления влаги в стенах и снижения коэффициента теплоотдачи.

Прослойку воздуха в стенах правильно обеспечивают следующим образом:

Постоянная циркуляция по каналам воздуха внутри кладки возможна, если она на последнем ряду не закрывается перекрытием из любых стройматериалов или стяжкой из раствора.

Для частного строительства важно, чтобы, не понеся больших расходов, добиться от кирпичной стены существенного снижения коэффициента λ.

Утепление здания

Дополнительная теплоизоляция строительных объектов способствует повышению их энергоэффективности. Утеплитель может располагаться изнутри и снаружи зданий.

Материал теплоизолятора крепится к стенам дюбелями и клеем, скобами и шурупами с использованием обрешетки и без. Полимерные штукатурные и пеновые смеси могут наноситься с применением армирующей сетки.

Для наружного утепления производятся сборные изделия: термоблоки, вентилируемые фасады, закрепляющиеся к стенам с помощью специальных конструкций.

Недостатки теплоизоляции штукатуркой снаружи:

При частой смене температуры воздуха на границе сред, образуемых элементами утеплителя и стеной, создается зона повышенной влажности. Это важно учитывать для недостаточно толстых слоев штукатурки, сделанной по металлической, стеклотканевой или полимерной сетке.
На 3-4 году эксплуатации отделка фасада начинает разрушаться. Раствор выдерживает в среднем около 50 циклов смены тепло-холод.
На здоровье проживающих в доме может плохо влиять поражение конструкций грибком и плесенью.

Разные системы теплоизоляции способны нарушить паропроницаемость конструкции. Это часто вызывает образование между слоями фасада, штукатуркой и утеплителями конденсата. Он снижает срок службы изоляции и отделки, приводит к разложению пенополистиролов с выделением ядовитых веществ.

Что обозначает показатель

Холодная область материала постоянно получает тепло из более теплых частей. Их этот процесс движения тепла осуществляется через электромагнитные взаимодействие на уровне квазичастиц, электронов и атомов.

В зависимости от коэффициента теплопроводности ГОСТ 530-2012 разделяет эффективность складки на следующее виды:

Исходя из состава для кладочных смесей величину теплопроводности в инженерных расчетах выбирает от 0,47 и выше.

Нужный температурный режим лучше поддерживается при использовании стройматериалов с высокой теплоемкостью. Этот параметр характеризует, сколько нужно количества тепла, чтобы за единицу времени нагреть объект до заданной температуры. Единицами измерения показателя являются Дж/0С, Дж/К.

Свойства различных типов

Разные строительные материалы отличаются способностью проводить тепло, которая зависит от следующих параметров:

Красный керамический

Мелкозернистая глина является при производстве керамического кирпича основным компонентом. В готовую продукцию также входят вода, песок и улучшающие начальное качество сырья присадки.

Изделия меньше растрескиваются, когда в их состав входит более эластичный раствор, качество которого модифицируют с помощью пластификаторов.

Для керамического кирпича хорошая морозостойкость является основным достоинством. Он способен выдерживать 250-300 циклов замораживания и оттаивания.

У пустотелых и полнотелых изделий будет разная величина объемного веса. Построенная из кирпича конструкции будут характеризоваться теплопроводностью тем ниже, чем более пористый материал был использован при строительстве. Для полнотелого кирпича показатель пустотности не может составлять более 30%.

Несущие стены не делают из пустотелых материалов, поэтому чаще всего они нуждаются в дополнительном утеплении.

Клинкерный

Этот тип кирпича получают из смеси силикатов и минералов, воды, тугоплавкой измельченной глины, которую обрабатывают после формовки при высокой температуре (до 13000). Для этого используют тоннельные печи.

При соблюдении технологии производства получается продукт без мелкодисперсионных пор с высокой прочностью, натуральных оттенков. Параметры готовых изделий определяются ГОСТ 530-2012.

Клинкерный кирпич чаще всего получается с точной геометрией. Для повышения теплоизоляционных качеств и облегчения веса конечной конструкции он выполняется пустотелым.

Характеристика шамотного

Оксид алюминия является главным веществом, которое входит в огнеупорную смесь. Он обеспечивает кирпичу устойчивость к агрессивным средам и высокую прочность при механических воздействиях.

Изготовленный в соответствии с государственными стандартами стройматериал обладают следующими показателями:

Силикатный

Материал получают под давлением 12 атм. и температуре 200°С автоклавным методом. В его состав входят, кроме модифицирующих добавок, извести, кварцевый песок в соотношении 1 к 9.

Стойкие к щелочи пигменты, которые добавляют в сырье на этапе прессования, помогают сделать цветные варианты изделий.

Какая теплопроводность изделий

Для анализа теплопроводности изделий из кирпича принимается во внимание закон Фурье. Разница температур оказывает влияние на показатели, которые определяет тепловой поток.

Применяемые для отделки фасадов силикатные кирпичи имеют тепловые параметры ниже керамических. Поэтому изделия из силикатных материалов более теплые при одинаковых размерах конструкций.

Изделия из красного пустотелого керамического кирпича имеют коэффициент теплопроводности 0,56.

На показатели готовых зданий сооружений и влияет качество кладки. Важно, чтобы применяемые кладочные растворы были нежирными. Плотность слоя должна быть не больше 1800кг/м3 и минимальной толщины.

Теплотехнические расчеты и требуемая несущая способность определяют то, какая толщина несущей стены будет в здании. Чтобы удовлетворять современным требованиям при реконструкции домов, построенных в советское время, толщину их стен нужно сделать около 1 м. Это не может быть рентабельным, поэтому используют различные системы утепления.

Если утепляющая часть стены и сочетается с каменной, конструкция получается слоистой, то такую укладку называют эффективной. Ее часто применяют в малоэтажном строительстве, для увеличения полезной площади помещений и снижения затрат на материалы.

Что влияет на показатели

На показатель λ оказывает влияние:

влажность;
температура;
пористость;
формы и структура пор;
фазовый состав влаги; .

Сильно снижает теплопроводность наличие замкнутых и мелких пор. Снижают эффективную теплоизоляцию конвективные потоки воздуха, которые возникают в сообщающихся между собой крупных порах. Ориентация, размер и форма пор важны для теплопередачи.

Теплопроводность кирпича, сравнение кирпича по теплопроводности

Кирпич в зависимости от состава можно разделить на два основных типа: керамический (или красный) и силикатный (или белый). Значение коэффициента теплопроводности кирпича указанных типов может существенно отличатся.

Силикатный кирпич. Изготавливается из очищенного песка и отличается от керамического составом, цветом и теплопроводностью. Теплопроводность силикатного кирпича немного выше и находится в интервале от 0,4 до 1,3 Вт/(м·град).

Теплопроводность кирпича также зависит от его структуры и формы:

Печной или огнеупорный кирпич. Изготавливается для эксплуатации в агрессивной среде, применяется для кладки печей, каминов или теплоизоляции помещений, которые находятся под воздействием высоких температур. Огнеупорный кирпич обладает хорошей жаростойкостью и может применяться при температуре до 1700°С.

Коэффициент теплопроводности керамического кирпича – Теплопроводность керамического кирпича пустотелого – керамического, шамотного, красного, коэффициент, индекс изоляции воздушного шума кирпичной кладки, дерева и пеноблока, видео-инструкция по монтажу своими руками, фото и цена. Теплопроводность силикатного кирпича. Плотность, водоп

Полная таблица теплопроводности строительных материалов

Таблица теплопроводности материалов

Коэффициенты теплопроводности основных строительных материалов в размерности Вт/(мК)=Вт/(мС) и плотность.

Коэффициенты теплопроводности основных строительных материалов в размерности Вт/(м*К)=Вт/(м*С) и плотность.

Материал

Плотность (для сыпучих – насыпная плотность), кг/м 3

Коэффициент теплопроводности, Вт/ (м*К)

Коэффициенты теплопроводности и плотности строительных материалов

Плотность (для сыпучих – насыпная плотность), кг/м 3

Коэффициент теплопроводности (λ), Вт/ (м*К)

Основные характеристики керамического кирпича

С незапамятных времен человек использовал для строительства домов кирпичи из обожженной глины. И по сей день сохранились кирпичные сооружения древнего Египта, Вавилона, Рима, Китая, средневековые замки и готические соборы. В результате здания, построенные из кирпича, получались очень прочными и долговечными.

Этот процесс измеряется в единицах Вт/м*К и показывает отношение к теплу, нагреву, удержанию энергии. Так кирпич кремнеземный имеет коэффициент 0,15, практически наименьший из всех видов данного материала, тогда как силикатный – 0,81. Средний коэффициент отмечается в кирпиче сплошном (0,67), силикатном с пустотами до 0,66, силикатном щелевом – до 0,4, керамическом полнотелым до 0,8, кирпичом с пустотами до 0,57, щелевом до 0,43, шлаковом (0,58), поризованным - до 0,22, клинкерном до 0,9. По аналогии мы можем также провести ещё знак равенства между плотностью и теплопроводностью. Если меньше плотность, то меньше и теплопроводность. Клинкерный кирпич М-500 имеет достаточный коэффициент теплопроводности, а керамика М-75 – низкий коэффициент.

Как же определяется теплопроводность? Что обозначают данные цифры, которые мы видим? Специалисты и опытные мастера с многолетним стажем утверждают, что каждый материал подвергся воздействиям в лабораториях, благодаря чему был поставлен соответствующий коэффициент по таблице. Цифры обозначают разные температуры, когда тепловая энергия может переходить от горячего к холодному постепенно. Также если температура была достаточно высока, вы можете наблюдать данные явления визуально. Интенсивная теплопередача зависима напрямую от градиента температуры. Для дальнейшего исследования теплопроводности и теплового потока, с учетом площади поперечного сечения ученым Фурье был выведен специальный закон, благодаря чему некоторый материал прекрасно задерживает тепло и улучшает свою изоляцию.

Читайте также: