Какая должна быть теплопроводность стены в доме
Обновлено: 20.05.2024
Утепление каменного дома: базовые принципы строительства и расчёт толщины утеплителя
Темы, посвящённые строительству энергоэффективного дома, пользуются неизменной популярностью среди пользователей нашего портала. Но часто под энергоэффективным понимают хорошо утеплённый каркасный дом, обходя вниманием дома каменные. Это происходит из-за того, что начинающие застройщики делают ставку на выбор лучшего стенового материала для строительства каменного дома, в то время как вопрос энергосбережения требует комплексного подхода. В нашем сегодняшнем материале мы восполним этот пробел и расскажем, как правильно утеплять каменное строение и какой должна быть толщина утеплителя для стен.
Из этой статьи вы узнаете:
- Каковы базовые принципы строительства тёплого каменного дома.
- Почему надо устранять мостики холода в каменном доме.
- В чём заключаются плюсы однослойной каменной стены.
- В каких случаях целесообразно возводить многослойную утеплённую каменную стену.
- Как рассчитать оптимальную толщину утеплителя для каменной стены.
Энергоэффективность: базовые принципы
Когда речь заходит о строительстве каменного дома, чаще всего задаются такие вопросы: будет ли тепло в доме из газобетона с толщиной стен в 40 см или, если возвести дом из тёплой керамики, надо ли его будет дополнительно утеплять. Посмотрим, насоколько оправдан ли такой подход.
Важно понять, что понятие тёплый дом — весьма субъективно. Кто-то хочет, чтобы зимой в доме было по-настоящему жарко, кто-то, если температура в помещении упадёт ниже +18°С, просто наденет свитер, предпочитая «Африке» в комнате прохладный воздух. Т.е. у каждого человека своё понятие о тёплом, а значит — комфортном доме. Но есть базовое определение, которое поможет нам наметить ориентир при строительстве тёплого каменного дома.
Мостиками холода в каменном доме являются нетеплоизолированные от внешней среды конструкции. Это, в первую очередь, фундамент, надоконные перемычки, армопояса, торцы плит перекрытий и т.д.
При строительстве каменного дома из мелкоштучных материалов – кирпича, газо- и пенобетона, тёплой керамики, также особое внимание надо уделить кладочным швам. Т.к. в пересчёте на общую площадь стены совокупность толщин всех кладочных швов становится мощным «мостиком холода», приводящим к теплопотерям. Эти теплопотери возрастают ещё больше, если кладка (швы) продувается. Что сводит на нет все преимущества т.н. «тёплых» стеновых материалов – газобетона и крупноформатных поризованных керамических блоков. Чтобы защитить кладку от продувания, её нужно оштукатурить.
Один из способов уменьшить теплопотери через кладочные швы — современный метод кладки газобетона на монтажную пену.
Возводя каменный дом, не следует слепо наращивать толщину стен, полагая, что кладка шириной в полметра будет тёплой.
Надо учесть:
- климатические особенности в регионе проживания,
- длительность отопительного периода,
- доступность того или иного вида топлива,
- рост цен на энергоносители, причём — в долгосрочной перспективе, т.к. поддерживать комфортную температуру можно даже в плохо утеплённом доме, с большими теплопотерями через ограждающие конструкции.
Вопрос лишь в том, сколько придётся заплатить за работу отопительной системы, вырабатывающей тепло в таком доме.
Кроме стен, перекрытий, окон и дверей за «энергоэффективность» в доме отвечают ещё и системы вентиляции и кондиционирования, через которые также теряется тепло. На величину теплопотерь влияет форма и архитектура дома (наличие выступов, эркеров и т.д.), общая площадь строения, площадь остекления, месторасположение здания на участке относительно севера и юга.
Если утеплить выше норм стены, но сделать недостаточное утепление покрытия, «холодные окна» и смонтировать «энергоНЕэффективную» естественную систему вентиляции, значит — потратить деньги впустую. Дом — это система, где все должно быть рассчитано и сбалансировано.
Рассмотрев общие принципы энергоэффективности, ответим на вопросы, связанные с необходимостью дополнительного утепления стен каменного дома.
Однослойная каменная стена или стена + дополнительное утепление
Это, как раз, один из вопросов, который не имеет однозначного решения. Если рассматривать однослойную конструкцию стен, то в малоэтажном строительстве для её возведения часто применяются варианты из ячеистых бетонов (в том числе газобетона), полистиролбетона и арболита. Кирпич и тяжёлый бетон нуждаются в теплозоляции.
Чтобы выбрать тот или иной стеновой каменный материал с прицелом на «энергоэффективность», нужно знать его свойства. Для того чтобы материал типа керамики или бетона обладал хорошими теплозащитными свойствами, его нужно сделать «воздушным», пористым. С этой целью в материал добавляются пористые наполнители и, соответственно, уменьшается количество «камня» в материале. Снижается плотность материала, а значит — и его прочность, и несущая способность.
В результате: либо выбирается материал с достаточными механическими свойствами, позволяющий решить и конструкционную, и теплоизоляционную задачу, как газобетон или тёплая керамика. Или же — задачи разделяют между собой. Т.е. за прочность конструкции отвечает тяжёлый стеновой каменный материал, а теплозащитные функции обеспечиваются за счёт дополнительного утепления.
Поэтому нельзя заранее сказать, что, построив дом из газобетона плотностью D400 толщиной в один блок, мы получим необходимую нам стену, отвечающую как теплоизоляционным, так и прочностным характеристикам. Окончательное решение принимается на основании проектирования и теплотехнического расчёта конструктива дома, в привязке к конкретному региону проживания. Также при строительстве каменного дома следует учесть такие нюансы.
Каменный — тяжёлый дом — обладает высокой теплоёмкостью. Если речь идёт о доме из обычного кирпича и прочего «холодного» камня и бетона, то экономически обоснованным, эффективным и правильным решением станет его наружное утепление.
То есть, внутри у нас находится теплоёмкий несущий «скелет» здания, который утепляется и отделывается снаружи.
Экономическая эффективность этого утепления должна рассчитываться после правильного расчёта «пирога» конструкций, исходя из климата, цены на материалы и цены на энергоносители.
На мой взгляд, делать однородные стены для жителей северных широт РФ просто невыгодно экономически. Для жителей южных и средних широт проще и/или дешевле возвести более толстую однородную наружную стеновую ограждающую конструкцию, чем заниматься дополнительным утеплением.
Для конструкции можно подобрать один из таких современных конструкционно-теплоизоляционных поризованных стеновых материалов, как газобетон или тёплая керамика. Однородные стены считаются более долговечными, чем многослойные конструкции, у которых в случае нарушения технологии строительства и неправильного использования утеплителей нарушается паропрозрачность слоёв. Это может привести к избыточному влагонакоплению внутри стены, появлению на её внутренней поверхности грибков и плесени и снижению срока службы всей конструкции.
Есть правило, что паропроницание слоёв конструкций для отапливаемых помещений должно увеличиваться изнутри наружу. Это означает, что нельзя утеплять снаружи паропроницаемый материал (газобетон) материалом, который пар практически не пропускает.
Если речь идёт о стенах из условных «конструкционно-теплоизоляционных» материалов типа керамзито- и газобетона, тёплой керамики и прочих «тёплых» материалов, то и для достижения «бо́льшей» теплоёмкости, и для экономически обоснованного теплового сопротивления конструкции надо возводить однородные стенки. Также однородность стены делает строительство проще и экономичнее. Т.к. отпадает необходимость привлекать для монтажа системы «мокрого фасада» хорошо подготовленных и высокооплачиваемых специалистов. И не нужно думать — придётся ли со временем производить замену утеплителя, делать капремонт и т.д.
Т.е. срок службы однородных несущих стен, одновременно являющихся теплоизоляцией, равен сроку службы всей конструкции.
Повторим — решение, утеплять ли дополнительно каменные стены или не утеплять, принимается не «на глазок» и не по принципу «так делают все», а на основании расчёта именно вашего дома.
Рассмотрим слоистые кладки стеновых ограждений современных жилых многоэтажек. Они чаще всего возводятся в виде монолитных железобетонных каркасов, с наружным декоративно-защитным слоем из кирпичной кладки. Здесь не обойтись без утеплителя, поскольку они опираются на край дисков междуэтажных перекрытий, в которых не устроена теплоизоляция, и которые являются мощными мостиками холода.
Т.е. для восполнения повышенных тепловых потерь, по действующему теплотехническому СНиПу (СП), нужно увеличивать сопротивление теплопередачи стен. Но делать это без использования утеплителей — невыгодно, т.к. придётся возводить более толстую стену, а значит — возрастёт нагрузка на перекрытия и уменьшится внутренняя полезная площадь в доме в привязке стен разной толщины к одному периметру фундамента.
Т.е. делать, к примеру, однородные метровые стены из кирпича, которые будут соответствовать современным теплотехническим нормативам, естественно, никто не будет. Использование внешнего утеплителя позволяет ограничить толщину стен только требованиями по их несущей способности. Несущие стены выступают в роли массивных аккумуляторов тепла. Более того, поскольку они изолированы слоем утеплителя от внешних негативных знакопеременных воздействий (температурных перепадов), это увеличит потенциальный срок службы строения.
Важно отметить, что расчётный слой утеплителя (полистиролового пенопласта, обладающего относительно низкой паропроницаемостью, относительно стеновых блоков из газобетона) желательно брать здесь с запасом. Это позволит вывести в него (утеплитель) точку росы и тем самым избежать возможного риска увлажнения конструкции.
Среди наиболее распространённых видах утеплителей, которые используются для теплоизоляции каменного дома снаружи, можно перечислить следующие. Это — минеральная вата (в зависимости от плотности, может использоваться как элемент штукатурного или вентилируемого фасада), пенополистирол (предназначенный для утепления фасадов), т.н. «мокрый фасад» и т.п. Реже, в силу высокой цены, используются пеностекольные плиты (следует помнить, что это — паронепрозрачный материал). Также существуют и варианты утепления каменного дома по типу трёхслойная «колодезная кладка» с засыпкой керамзитом.
Пример упрощённого теплотехнического расчёта
Через стены из дома тепло уходит наружу. Наша задача создать «барьер», который будет препятствовать переносу тепла из помещения с более высокой температурой (из комнаты) во внешнюю среду с более низкой температурой (на улицу). Т.е. мы должны увеличить теплосопротивление ограждающей конструкции. Этот коэффициент (R) зависит от региона и измеряется в (м²*°С)/Вт. Что означает, сколько Вт тепловой энергии проходит через 1 кв.м. стены при разности температур на поверхностях в 1°С.
Идём дальше. Каждый материал имеет свой коэффициент теплопроводности (λ) (способность материала к переносу энергии от тёплой части от более холодной) и измеряется в Вт/(м*°С). Чем меньше этот коэффициент, тем меньше теплопередача и выше термическое сопротивление стены.
Важное условие: коэффициент теплопроводности увеличивается, если материал переувлажнён. Наглядный пример - мокрый минераловатный утеплитель, который в этом случае теряет свои теплоизолирующие свойства.
Наша задача — узнать, соответствует ли стена из условного каменного материала базовым значениям требуемого сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций. Проведем необходимые вычисления. Для упрощённого примера возьмём Москву и Московскую область. Требуемое нормируемое значение теплосопротивления стен – 3.0 (м²*°С)/Вт.
Примечание: для перекрытий и покрытий нормируемое тепловое сопротивление имеет другие значения.
Стены условного дома толщиной в 38 см возведены из полнотелого керамического кирпича. Коэффициент теплопроводности материала λ (берём усреднённое значение в сухом состоянии) – 0.56 Вт/(м*°С). Кладка велась на цементно-песчаном растворе. Для упрощения расчёта, теплопотери через кладочные швы — «мостики холода» — не учитываем, т.е. кирпичная стена — условно однородная.
Теперь рассчитываем величину теплосопротивления этой стены. Для этого не нужен калькулятор, просто подставляем значения в формулу:
d — толщина материала;
λ — коэффициент теплопроводности материала.
Rф=0.38/0.56 = 0.68 (м²*°С)/Вт (округлённое значение).
Отталкиваясь от этого значения, определяем разницу между нормативным и фактическим сопротивлением теплопередачи (Rт):
Rт = Rн – Rф = 3.0 – 0.68 = 2.32 (м²*°С)/Вт
Т.е. стена не «дотягивает» до необходимого нормируемого значения.
Теперь делаем расчет толщины утеплителя стены, которая компенсирует эту разницу. В качестве утеплителя возьмём пенополистирол (пенопласт), предназначенный для утепления фасада с последующим оштукатуриванием, т.н. «мокрый фасад».
Коэффициент теплопроводности материала в сухом состоянии - 0.039 Вт/(м*°С) (берём усреднённое значение). Ставим его в следующую формулу:
d — толщина утеплителя;
Rт — сопротивление теплопередаче;
λ — коэффициент теплопроводности утеплителя.
d = Rт * λ = 2.32 * 0.039 = 0.09 м
Переводим в см и получаем – 9 см.
Вывод: чтобы утеплить стену и довести значение до нормируемого теплосопротивления, необходим слой утеплителя (в данном упрощённом примере пенополистирола) толщиной в 90 мм.
В теме FORUMHOUSE пользователи нашего портала могут узнать, как рассчитать оптимальную толщину утеплителя. Также предлагаем вам выбрать материал для стен каменного дома и получить экспертный совет наших консультантов по строительству каменного дома.
Наше видео рассказывает о личном опыте строительства дома из тёплой керамики. Также посмотрите видеосюжет о том, как выбрать качественный арболитовый блок.
Расчет толщины стен дома
Приобретая стеновой строительный материал, ознакомьтесь с его техническими характеристиками. Там, как правило, указан такой важный параметр, как коэффициент теплопроводности. На его основе определяется коэффициент теплового сопротивления конструкции, а также необходимая толщина стены. Толщину стены (δ) разделите на коэффициент теплопроводности материала (λ) и получите коэффициент теплового сопротивления конструкции (R): R = δ / λ .
По нормам сопротивление теплопередаче наружных стен должно быть не менее 3,2 λ Вт/м •°С.
Пример расчета коэффициента теплового сопротивления конструкции:
1) Блок ячеистого бетона толщиной 300 мм (коэффициент теплопроводности = 0,12 Вт/м•°С). Сопротивление теплопередаче стены: 0,3/0,12 = 2,5 Вт/м•°С. Вывод: показатель ниже нормы.
2) Блок ячеистого бетона толщиной 400 мм (коэффициент теплопроводности = 0,12 Вт/м•°С). Сопротивление теплопередаче стены: 0,4/0,12 = 3,3 Вт/м•°С. Вывод: показатель чуть выше нормы. Подобные расчеты верны для блоков, уложенных исключительно на клей.
Для того чтобы определиться с толщиной будущей стены, необходимо использовать те же показатели, но использовать их в другом порядке: нормативный показатель сопротивления теплопередаче (λ) умножаем на коэффициент теплопроводности (R) и получаем толщины стены (δ), соответствующую современным нормам с точки зрения энергоэффективности: δ = λ х R .
Пример расчета необходимой толщины стены:
1) Коэффициент теплопроводности сосны и ели поперек волокон равен 0,18 Вт/м•°С, рассчитываем толщину стены: 0,18 х 3,2 = 0,576 м, значит, для того чтобы получить деревянную стену с нормативным сопротивлением теплопередаче, нужно, чтобы она составляла не менее 576 мм.
2) Определим необходимую толщину стены из кирпича. Кирпич глиняный плотностью 1800 или силикатный плотностью 1600 кг/м3 имеет коэффициент теплопроводности 0,81 Вт/м•°С, следовательно толщина стены: 0,81 х 3,2 = 2,592 м.
3) Рассчитаем толщину стены из железобетона (коэффициент теплопроводности 2,04 Вт/м•°С): 2,04 х 3,2 = 6,528 м.
В то же время минераловатный утеплитель толщиной 14-15 см соответствует нормативу: λ = 0,044 Вт/м•°С х 3,2 = 0,14 м.
Для многослойных конструкций расчеты производятся аналогичным образом. При этом учитываются показатели каждого слоя.
Приведенные выше формулы, несмотря на некоторую простоту, позволят вам еще на стадии проектирования выбрать оптимальные материалы и толщину стены. Стоит добавить, что помимо теплопроводности материала есть еще и другие не менее важные показатели, поэтому подход к выбору материала должен быть комплексным.
Для самостоятельного расчета под конкретный регион рекомендуется воспользоваться следующими табличными данными:
Теплопроводность стен дома. Какой дом теплее?
Расчет теплопроводности стен частного дома
Как и обещал, поговорим о теплопроводности материалов при строительстве дома и какой же все таки выбрать материал для дома и технологию строительства, основываясь на ваши цели в плане его использования. Произведем расчет теплопроводности стен дома. Сравним материалы, посчитаем, какой дом экономичнее всего отапливать. Особенно, это важно для нас, т.к. нам необходимо отапливать дом около 6 месяцев в году, а в некоторых регионах России еще больше. Проще говоря, какой же дом действительно экономит нам наши деньги?
Речь пойдет о теплопроводности стены, почему стены? Да, потому что выбор основного материала для стен определяет тип, этапы, технологию строительства, а так же теплоэффективность дома в итоге.
Выбираем материал стен дома, основываясь на теплопроводность материалов
Из курса физики мы знаем, что любая система стремится к равновесию. Поэтому, если у нас есть перепады температур, тогда сразу же возникает перетекание тепла. Т.е. тепловая энергия перетекает из теплого в холодное. Таким образом, наш дом будет отдавать свое тепло наружу через все, что только возможно, стены, крышу, пол, окна, двери, как видно на фото из-за разницы температур. В итоге дом полностью остынет и приравняется к внешней температуре.
Поэтому чтобы восполнить эту теплопотерю необходимо постоянно в холодное время отапливать дом. То с какой скоростью перетекает тепло из горячей зоны в холодную и есть теплопроводность. Как мы понимаем, разные материалы имеют разную теплопроводность и можно померить это благодаря коэффициенту теплопроводности.
Посчитать это можно по данной формуле расчета коэффициента теплопроводности. То есть, сколько тепла за единицу времени протекает через 1 кв.м. материала при градиенте температур 1 градус на 1 метр (на рисунке это показано с одной стороны куба 20 градусов с другой 19 градусов)
Коэффициент теплопроводности кирпича, коэффициент теплопроводности дерева
Мы видим из подсчетов, что у дерева теплопроводность в 3 раза меньше. Это означает, что при прочих равных условиях (равная толщина материала и температур) протекаемость тепла в кирпиче в 3 раза быстрее, а в дереве в 3 раза медленнее относительно кирпича. Поэтому дерево более энергосберегающий материал. Если мы хотим чтобы у кирпича была такая теплопотеря, как у дерева, значит, толщину кирпича нужно увеличить втрое. Простая арифметика!
Теперь посмотрим, что будет в случае с каркасным домом. В каркасном доме 90% объема стены занимает утеплитель, в нашем случае возьмем самый экологичный материал – каменную вату на базальтовой основе. На фото мы видим, что коэффициент теплопроводности 0,038, а это в 5 раз меньше теплопроводность, чем у дерева, а с кирпичом разница аж в 15 раз.
На одной из выставок, я увидел замечательный стенд, который наши расчеты и подтверждает.
На этом стенде сравниваются: сверху дерево (клееный брус), пеноблок и каркасник.
Все материалы равной толщины. С одной стороны материал нагревается пленочным теплым полом, с другой стороны стоит термометр, который показывает уровень исходящего тепла. Конечно, качество фото оставляет желать лучшего.
Итак… смотрим на стенд с разных сторон
Смотрим на нижние показатели на градуснике, к сожалению практически не видно цифр на градуснике, поэтому я назову их сверху вниз:
Дерево – 28° С
Пеноблок – почти 30° С
Каркасная стена – 25° С
Каркасная стена забирает победную золотую медаль, это не сложно объяснить, т.к. утеплитель имеет меньшую плотность и дает большую воздушность, а значит максимально удерживает тепло.
Расход энергии на отопление, расчет расходов на отопление
Меня так же интересовала, какой будет расход тепловой энергии и сколько нужно будет затрачивать в месяц на отопление дома, с помощью электричества, хотя Россия и богата газом, к сожалению, его еще далеко не везде провели.
Давайте вместе научимся считать, сколько придется платить за электричество своего дома.
Возьмем, к примеру, дом 7*7 с высотой стен в 5 метров.
Формула расчета тепла
Расчет расхода тепла кирпичной стены
Стена у нас будет 20 см. Снаружи температура -10°, а внутри +20°, в итоге, градиент получается 30 градусов. Здесь сделали определенные допущения, что тепло выходит только из стен, нам тут важно понять сам принцип. Из прошлых расчетов, мы помним, что лямбда кирпичной стены=0,56
Итак, 0,56*21000 = 11760 (Вт), если перевести это в киловатты, то в час у нас будет уходить 11,76 кВт*ч. Считаем сколько придется платить за электричество в месяц при кирпичной стене в 20 см. и минус 10° за окном.
11,76кВт * 24часа * 30 дней * 5 (руб.\кВт*ч) = 42 336 руб.\мес.
Ого, какая сумма! Но слава богу, что только из кирпича никто не строит, его еще нужно утеплить снаружи и изнутри.
К примеру, стены у сталинских домов толщиной в 1 метр. При таком раскладе, нужно будет платить в 5 раз меньше – 8467 руб.\мес. И это тоже очень даже не мало.
Расчет расхода тепла деревянной стены
Посмотрим, что творится с деревянной стеной, клееным брусом. Берем те, же исходные данные, толщина стены 20см. и -10° за окном.
Если мы все перемножим, то получается 13680 рублей в месяц на электроэнергию.
Мы, конечно, тут допускаем много недочетов в расчетах, но все это близко к нашим реалиям. Но мы точно выяснили, что кирпич отапливать в 3 раза дороже.
Расчет расхода тепла каркасной стены
Сейчас посмотрим, что происходит с показателями по расходам на отопление в каркасных домах.
Конечно, если топить газом, это будет в разы дешевле. Но история последних лет, говорит о том, что скорость увеличения цен на газ намного быстрее, чем у электричества.
Но если у вас есть возможность провести газ, то конечно, лучше отапливать газом и не нести такие существенные расходы на отопление вашего загородного дома.
Теплоемкость кирпича, дерева и каркаса. За сколько времени прогреется кирпичный, деревянный и каркасный дом?
Теплоемкость – сколько нужно потратить тепловой энергии, чтобы нагреть 1 кг вещества на 1 градус.
При нагреве воды и воздуха, уходит различное количество энергии, так они имеет различную теплоемкость.
Возьмем 3-х киловаттный обогреватель и воздух в доме можно прогреть очень быстро, но почему тогда в результате дом все равно остается холодным?
Многие об этом даже не задумываются, хотя исходя из этого параметра теплоемкости и целей использования дома, вам и нужно выбирать материал стен вашего загородного дома.
Об этом показателе поговорим в моем следующем посте. Я расскажу подробно о теплоемкости материалов стен со всеми вытекающими вычислениями, точно как я рассказал вам сегодня.
Сделать расчеты количества материалов стен можно на калькуляторе наружных стен из пеноблока, кирпича, каркаса или бруса. Заходите и читайте! Поставьте лайк, займет всего секунду вашего времени, а мне будет приятно!
Выбираем материал и рассчитываем толщину стен дома
Материал стен и их толщина в зависимости от Вашего региона считаются по СП 50.13330.2012 "Тепловая защита зданий" ранее СНиП 23-02-2003. Документ содержит 139 страниц регламентов и расчетов. Попробую изложить основные принципы.
Стены являются ограждающими конструкциями зданий.
При расчете стен важно:
1. Теплопроводность ( способность держать тепло в доме в условиях заданной климатической зоны)
2. Паропроницаемость ( поддерживать нужную влажность воздуха)
Теплопроводность.
Сначало задаем теплопотери здания исходя из климатических условий строительства.
Существуют таблицы расчета градусо-суток отопительного периода. В них есть накопленная статистика температур самой холодной пятидневнки в году, количество суток с температурой не более 8 С.
Оптимальная температура жилого помещения - 20-22 С.
Таким образом, определяем величину градусо-суток. Для московского региона она составляет 4551.
Для расчета нормативных теплопотери используется формула:
R0норм=a·ГСОП+b
Значения а и b принимаются согласно эмпирическим выведенным коэффициентам. a = 0,00001 выбирается для жилых здания, b = 1,4 для стены зданий.
R0норм=0.00035·4551+1.4=2.99 м2°С/Вт
Это и есть нормативная теплопроводность стен здания в московском регионе.
Условное сопротивление теплопередаче R0усл, (м2°С/Вт) определяем по формуле E.6 СП 50.13330.2012:
R0усл=1/αint+δn/λn+1/αext
- αint, αext - коэффициенты из табличных данных характеризующие потери внутренней и наружней поверхности стены в условиях холодного периода.
- δn/λn - теплопроводность материалов стен.
Для стены состоящей из забутовочного кирпича 250 мм, минераловатного утеплителя толщиной 80 мм с прослойкой и облицовочного кирпича 90 мм расчет следующий:
R0усл=1/8.7+0.25/0.37+0.08/0.042+0.09/0.23+1/23 = 3.28м2°С/Вт
Расчет толщины для наружных стен жилого дома
Часть 1. Сопротивление теплопередаче – первичный критерий определения толщины стены
Чтобы определится с толщиной стены, которая необходима для соответствия нормам энергоэффективности, рассчитывают сопротивление теплопередаче проектируемой конструкции, согласно раздела 9 «Методика проектирования тепловой защиты зданий» СП 23-101-2004.
Сопротивление теплопередаче – это свойство материала, которое показывает, насколько способен удерживать тепло данный материал. Это удельная величина, которая показывает насколько медленно теряется тепло в ваттах при прохождении теплового потока через единичный объем при перепаде температур на стенках в 1°С. Чем выше значение данного коэффициента – тем «теплее» материал.
Все стены (несветопрозрачные ограждающие конструкции) считаются на термоспротивление по формуле:
λ - удельная теплопроводность, Вт/(м ·°С) (можно взять из паспортных данных материала либо из таблиц).
Полученную величину Rобщ сравнивают с табличным значением в СП 23-101-2004.
Чтобы ориентироваться на нормативный документ необходимо выполнить расчет количества тепла, необходимого для обогрева здания. Он выполняется по СП 23-101-2004, получаемая величина «градусо·сутки». Правила рекомендуют следующие соотношения.
Таблица 1. Уровни теплозащиты рекомендуемых ограждающих конструкций наружных стен
Сопротивление теплопередаче (м 2 ·°С/Вт) / область применения (°С·сут)
Двухслойные с наружной теплоизоляцией
Трехслойные с изоляцией в середине
С невентили- руемой атмосферной прослойкой
С вентилируемой атмосферной прослойкой
Керамзитобетон (гибкие связи, шпонки)
Блоки из ячеистого бетона с кирпичной облицовкой
Примечание. В числителе (перед чертой) – ориентировочные значения приведенного сопротивления теплопередаче наружной стены, в знаменателе (за чертой) - предельные значения градусо-суток отопительного периода, при которых может быть применена данная конструкция стены.
Полученные результаты необходимо сверить с нормами п. 5. СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».
Также следует учитывать климатические условия зоны, где возводится здание: для разных регионов разные требования из-за разных температурных и влажностных режимов. Т.е. толщина стены из газоблока не должна быть одинаковой для приморского района, средней полосы России и крайнего севера. В первом случае необходимо будет скорректировать теплопроводность с учетом влажности (в большую сторону: повышенная влажность снижает термосопротивление), во втором – можно оставить «как есть», в третьем – обязательно учитывать, что теплопроводность материала вырастет из-за большего перепада температур.
Часть 2. Коэффициент теплопроводности материалов стен
Коэффициент теплопроводности материалов стен – эта величина, которая показывает удельную теплопроводность материала стены, т.е. сколько теряется тепла при прохождении теплового потока через условный единичный объем с разницей температур на его противоположных поверхностях в 1°С. Чем ниже значение коэффициента теплопроводности стен – тем здание получится теплее, чем выше значение – тем больше придется заложить мощности в систему отопления.
По сути, это величина обратная термическому сопротивлению, рассмотренному в части 1 настоящей статьи. Но это касается только удельных величин для идеальных условий. На реальный коэффициент теплопроводности для конкретного материала влияет ряд условий: перепад температур на стенках материала, внутренняя неоднородная структура, уровень влажности (который увеличивает уровень плотности материала, и, соответственно, повышает его теплопроводность) и многие другие факторы. Как правило, табличную теплопроводность необходимо уменьшать минимум на 24% для получения оптимальной конструкции для умеренных климатических зон.
Часть 3. Минимально допустимое значение сопротивления стен для различных климатических зон.
Минимально допустимое термосопротивление рассчитывается для анализа теплотехнических свойств проектируемой стены для различных климатических зон. Это нормируемая (базовая) величина, которая показывает, каким должно быть термосопротивление стены в зависимости от региона. Сначала вы выбираете материал для конструкции, просчитываете термосопротивление своей стены (часть 1), а потом сравниваете с табличными данными, содержащимися в СНиП 23-02-2003. В случае, если полученное значение окажется меньше установленного правилами, то необходимо либо увеличить толщину стены, либо утеплить стену теплоизоляционным слоем (например, минеральной ватой).
Согласно п. 9.1.2 СП 23-101-2004, минимально допустимое сопротивление теплопередаче Rо (м 2 ·°С/Вт) ограждающей конструкции рассчитывается как
R1=1/αвн, где αвн – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м 2 × °С), принимаемый по таблице 7 СНиП 23-02-2003;
R2 = 1/αвнеш, где αвнеш - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода, Вт/(м 2 × °С), принимаемый по таблице 8 СП 23-101-2004;
R3 – общее термосопротивление, расчет которого описан в части 1 настоящей статьи.
При наличии в ограждающей конструкции прослойки, вентилируемой наружным воздухом, слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой и наружной поверхностью, в этом расчете не учитываются. А на поверхности конструкции, обращенной в сторону вентилируемой воздухом снаружи прослойки, следует принимать коэффициент теплоотдачи αвнеш равным 10,8 Вт/(м 2 ·°С).
Таблица 2. Нормируемые значения термосопротивления для стен по СНиП 23-02-2003.
Жилые здания для различных регионов РФ
Градусо-сутки отопительного периода, D, °С·сут
Нормируемые значения сопротивления теплопередаче , R, м 2 ·°С/Вт, ограждающих конструкций для стен
Коэффициент теплопроводности материалов
Последние годы при строительстве дома или его ремонте большое внимание уделяется энергоэффективности. При уже существующих ценах на топливо это очень актуально. Причем похоже что дальше экономия будет приобретать все большую важность. Чтобы правильно подобрать состав и толщин материалов в пироге ограждающих конструкций (стены, пол, потолок, кровля) необходимо знать теплопроводность строительных материалов. Эта характеристика указывается на упаковках с материалами, а необходима она еще на стадии проектирования. Ведь надо решить из какого материала строить стены, чем их утеплять, какой толщины должен быть каждый слой.
Что такое теплопроводность и термическое сопротивление
Диаграмма, которая иллюстрирует разницу в теплопроводности материалов
Теплопроводность строительных материалов показывает количество тепла, которое он пропускает за единицу времени
Есть еще такое понятие как тепловое сопротивление. Оно отображает способность материала препятствовать прохождению по нему тепла. То есть, это обратная величина по отношению к теплопроводности. И, если вы видите материал с высоким тепловым сопротивлением, его можно использовать для теплоизоляции. Примером теплоизоляционных материалов может случить популярная минеральная или базальтовая вата, пенопласт и т.д. Материалы с низким тепловых сопротивлением нужны для отведения или переноса тепла. Например, алюминиевые или стальные радиаторы используют для отопления, так как они хорошо отдают тепло.
Таблица теплопроводности теплоизоляционных материалов
Коэффициент теплопередачи материалов современных строительных материалов для ограждающих конструкций
При выборе материалов надо учесть, что некоторые из них (не все) в условиях повышенной влажности проводят тепло гораздо лучше. Если при эксплуатации возможно возникновение такой ситуации на продолжительный срок, в расчетах используют теплопроводность для этого состояния. Коэффициенты теплопроводности основных материалов, которые используются для утепления, приведены в таблице.
Часть информации взята нормативов, которые прописывают характеристики определенных материалов (СНиП 23-02-2003, СП 50.13330.2012, СНиП II-3-79* (приложение 2)). Те материал, которые не прописаны в стандартах, найдены на сайтах производителей. Так как стандартов нет, у разных производителей они могут значительно отличаться, потому при покупке обращайте внимание на характеристики каждого покупаемого материала.
Таблица теплопроводности строительных материалов
| Наименование | Коэффициент теплопроводности | ||
|---|---|---|---|
| В сухом состоянии | При нормальной влажности | При повышенной влажности | |
| Сосна, ель поперек волокон | 0,09 | 0,14 | 0,18 |
| Сосна, ель вдоль волокон | 0,18 | 0,29 | 0,35 |
| Дуб вдоль волокон | 0,23 | 0,35 | 0,41 |
| Дуб поперек волокон | 0,10 | 0,18 | 0,23 |
| Пробковое дерево | 0,035 | ||
| Береза | 0,15 | ||
| Кедр | 0,095 | ||
| Каучук натуральный | 0,18 | ||
| Клен | 0,19 | ||
| Липа (15% влажности) | 0,15 | ||
| Лиственница | 0,13 | ||
| Опилки | 0,07-0,093 | ||
| Пакля | 0,05 | ||
| Паркет дубовый | 0,42 | ||
| Паркет штучный | 0,23 | ||
| Паркет щитовой | 0,17 | ||
| Пихта | 0,1-0,26 | ||
| Тополь | 0,17 | ||
Металлы очень хорошо проводят тепло. Именно они часто являются мостиком холода в конструкции. И это тоже надо учитывать, исключать прямой контакт используя теплоизолирующие прослойки и прокладки, которые называются термическим разрывом. Теплопроводность металлов сведена в другую таблицу.
| Название | Коэффициент теплопроводности | Название | Коэффициент теплопроводности |
|---|---|---|---|
| Бронза | 22-105 | Алюминий | 202-236 |
| Медь | 282-390 | Латунь | 97-111 |
| Серебро | 429 | Железо | 92 |
| Олово | 67 | Сталь | 47 |
| Золото | 318 |
Как рассчитать толщину стен
Для того чтобы зимой в доме было тепло, а летом прохладно, необходимо чтобы ограждающие конструкции (стены, пол, потолок/кровля) должны иметь определенное тепловое сопротивление. Для каждого региона эта величина своя. Зависит она от средних температур и влажности в конкретной области.
Термическое сопротивление ограждающих
конструкций для регионов России
Для того чтобы счета за отопление не были слишком большими, подбирать строительные материалы и их толщину надо так, чтобы их суммарное тепловое сопротивление было не меньше указанного в таблице.
Расчет толщины стены, толщины утеплителя, отделочных слоев
Для современного строительства характерна ситуация, когда стена имеет несколько слоев. Кроме несущей конструкции есть утепление, отделочные материалы. Каждый из слоев имеет свою толщину. Как определить толщину утеплителя? Расчет несложен. Исходят из формулы:
Формула расчета теплового сопротивления
Предварительно надо определиться с материалами, которые вы будете использовать при строительстве. Причем, надо знать точно, какого вида будет материал стен, утепление, отделка и т.д. Ведь каждый из них вносит свою лепту в теплоизоляцию, и теплопроводность строительных материалов учитывается в расчете.
Пример расчета толщины утеплителя
Читайте также: