Какой коэффициент теплопроводности лучше 0.041 или 0.036. Сравнение теплопроводности различных строительных материалов и расчет толщины стен

Строительное дело предусматривает использование любых подходящих материалов. Главные критерии – безопасность для жизни и здоровья, тепловая проводимость, надёжность. Далее следуют, цена, свойства эстетичности, универсальность применения и т.д.

Рассмотрим одну из важнейших характеристик стройматериалов – коэффициент теплопроводности, так как именно от этого свойства во многом зависит, к примеру, уровень комфорта в доме.

Теоретически, да и практически тоже, строительными материалами, как правило, создаются две поверхности – наружная и внутренняя. С точки зрения физики, теплая область всегда стремится к холодной области.

Применительно к стройматериалу, тепло будет стремиться от одной поверхности (более теплой) к другой поверхности (менее теплой). Вот, собственно, способность материала относительно такого перехода и называется – коэффициентом теплопроводности или в аббревиатуре – КТП.

Схема, поясняющая эффект теплопроводности: 1 – тепловая энергия; 2 – коэффициент теплопроводности; 3 – температура первой поверхности; 4 – температура второй поверхности; 5 – толщина стройматериала

Характеристика КТП обычно строится на основе испытаний, когда берётся экспериментальный экземпляр размерами 100х100 см и к нему применяется тепловое воздействие с учётом разницы температур двух поверхностей в 1 градус. Время воздействия 1 час.

Соответственно, измеряется теплопроводность в Ваттах на метр на градус (Вт/м°C). Коэффициент обозначается греческим символом λ.

По умолчанию, теплопроводность различных материалов для строительства со значением меньше 0,175 Вт/м°C, приравнивает эти материалы к разряду изоляционных.

Современным производством освоены технологии изготовления стройматериалов, уровень КТП которых составляет меньше 0,05 Вт/м°C. Благодаря таким изделиям, удается достичь выраженного экономического эффекта в плане потребления энергетических ресурсов.

Влияние факторов на уровень теплопроводности

Каждый отдельно взятый стройматериал имеет определенное строение и обладает своеобразным физическим состоянием.

Основой этого являются:

• размерность кристаллов структуры;
• фазовое состояние вещества;
• степень кристаллизации;
• анизотропия теплопроводности кристаллов;
• объем пористости и структуры;
• направление теплового потока.

Все это – факторы влияния. Определенное влияние на уровень КТП также оказывает химический состав и примеси. Количество примесей, как показала практика, оказывает особенно выразительное влияние на уровень теплопроводности кристаллических компонентов.

Изоляционные стройматериалы – класс продуктов под строительство, созданных с учётом свойств КТП, приближенных к оптимальным свойствам. Однако достичь идеальной теплопроводности при сохранении других качеств, крайне сложно

В свою очередь влияние на КТП оказывают условия эксплуатации стройматериала – температура, давление, уровень влажности и др.

Стройматериалы с минимальным КТП

Согласно исследованиям, минимальным значением теплопроводности (около 0,023 Вт/м°C) обладает сухой воздух.

С точки зрения применения сухого воздуха в структуре строительного материала, необходима конструкция, где сухой воздух пребывает внутри замкнутых многочисленных пространств небольшого объёма. Конструктивно такая конфигурация представлена в образе многочисленных пор внутри структуры.

Отсюда логичный вывод: малым уровнем КТП должен обладать стройматериал, внутренняя структура которого представляет собой пористое образование.

Причём, в зависимости от максимально допустимой пористости материала, значение теплопроводности приближается к значению КТП сухого воздуха.

Созданию строительного материала с минимальной теплопроводностью способствует пористая структура. Чем больше содержится пор разного объема в структуре материала, тем лучший КТП допустимо получить

В современном производстве применяются несколько технологий для получения пористости строительного материала.

В частности, используются технологии:

• пенообразования;
• газообразования;
• водозатворения;
• вспучивания;
• внедрения добавок;
• создания волоконных каркасов.

Следует отметить: коэффициент теплопроводности напрямую связан с такими свойствами, как плотность, теплоемкость, температурная проводимость.

Значение теплопроводности может быть рассчитано по формуле:

λ = Q / S *(T 1 -T 2)*t,

• Q – количество тепла;
• S – толщина материала;
• T 1 , T 2 – температура с двух сторон материала;
• t – время.

Средняя величина плотности и теплопроводности обратно пропорциональна величине пористости. Поэтому, исходя из плотности структуры стройматериала, зависимость от нее теплопроводности можно рассчитать так:

λ = 1,16 √ 0,0196+0,22d 2 – 0,16,

Где: d – значение плотности. Это формула В.П. Некрасова, демонстрирующая влияние плотности конкретного материала на значение его КТП.

Влияние влаги на теплопроводность стройматериала

Опять же судя по примерам использования стройматериалов на практике, выясняется негативное влияние влаги на КТП стройматериала. Замечено – чем большему увлажнению подвергается стройматериал, тем более высоким становится значение КТП.

Различными способами стремятся защитить от воздействия влаги материал, используемый в строительстве. Эта мера вполне оправдана, учитывая повышение коэффициента для мокрого стройматериала

Обосновать такой момент несложно. Воздействие влаги на структуру строительного материала сопровождается увлажнением воздуха в порах и частичным замещением воздушной среды.

Учитывая, что параметр коэффициента теплопроводности для воды составляет 0,58 Вт/м°C, становится понятным существенное повышение КТП материала.

Следует также отметить более негативный эффект, когда вода, попадающая в пористую структуру, дополнительно замораживается – превращается в лёд.

Одной из причин отказа от зимнего строительства в пользу стройки летом следует считать именно фактор возможного подмораживания некоторых видов стройматериалов и как следствие – повышения теплопроводности

Отсюда становятся очевидными строительные требования относительно защиты изоляционных стройматериалов от попадания влаги. Ведь уровень теплопроводности растёт в прямой пропорциональности от количественной влажности.

Не менее значимым видится и другой момент – обратный, когда структура строительного материала подвергается существенному нагреву. Чрезмерно высокая температура также провоцирует рост теплопроводности.

Происходит такое по причине повышения кинематической энергии молекул, составляющих структурную основу стройматериала.

Правда, существует класс материалов, структура которых, напротив, приобретает лучшие свойства теплопроводности в режиме сильного нагрева. Одним из таких материалов является металл.

Если под сильным нагревом большая часть широко распространенных стройматериалов изменяет теплопроводность в сторону увеличения, сильный нагрев металла приводит к обратному эффекту – КТП металла понижается

Методы определения коэффициента

Используются разные методики в этом направлении, но по факту все технологии измерения объединены двумя группами методов:

1. Режим стационарных измерений.
2. Режим нестационарных измерений.

Стационарная методика подразумевает работу с параметрами, неизменными с течением времени или изменяющимися в незначительной степени. Эта технология, судя по практическим применениям, позволяет рассчитывать на более точные результаты КТП.

Действия, направленные на измерения теплопроводности, стационарный способ допускает проводить в широком температурном диапазоне – 20 – 700 °C. Но вместе с тем, стационарная технология считается трудоёмкой и сложной методикой, требующей большого количества времени на исполнение.

Пример аппарата, предназначенного под выполнение измерений коэффициента теплопроводности. Это одна из современных цифровых конструкций, обеспечивающая получение быстрого и точного результата

Другая технология измерений – нестационарная, видится более упрощенной, требующей для исполнения работ от 10 до 30 минут. Однако в этом случае существенно ограничен диапазон температур. Тем не менее, методика нашла широкое применение в условиях производственного сектора.

Таблица теплопроводности стройматериалов

Подвергать измерениям многие существующие и широко используемые стройматериалы не имеет смысла.

Все эти продукты, как правило, испытаны неоднократно, на основании чего составлена таблица теплопроводности строительных материалов, куда входят практически все нужные на стройке материалы.

Один из вариантов такой таблицы представлен ниже, где КТП – коэффициент теплопроводности:

Материал (стройматериал)	Плотность, м 3	КТП сухая, Вт/мºC	% влажн._1			% влажн._2	КТП при влажн._1, Вт/мºC		КТП при влажн._2, Вт/мºC
Битум кровельный	1400	0,27	0			0	0,27		0,27
Битум кровельный	1000	0,17	0			0	0,17		0,17
Шифер кровельный	1800	0,35	2			3	0,47		0,52
Шифер кровельный	1600	0,23	2			3	0,35		0,41
Битум кровельный	1200	0,22	0			0	0,22		0,22
Лист асбоцементный	1800	0,35	2			3	0,47		0,52
Лист асбестоцементный	1600	0,23	2			3	0,35		0,41
Асфальтобетон	2100	1,05	0			0	1,05		1,05
Толь строительная	600	0,17	0			0	0,17		0,17
Бетон (на гравийной подушке)	1600	0,46	4			6	0,46		0,55
Бетон (на шлаковой подушке)	1800	0,46	4			6	0,56		0,67
Бетон (на щебенке)	2400	1,51	2			3	1,74		1,86
Бетон (на песчаной подушке)	1000	0,28	9			13	0,35		0,41
Бетон (пористая структура)	1000	0,29	10			15	0,41		0,47
Бетон (сплошная структура)	2500	1,89	2			3	1,92		2,04
Пемзобетон	1600	0,52	4			6	0,62		0,68
Битум строительный	1400	0,27	0			0	0,27		0,27
Битум строительный	1200	0,22	0			0	0,22		0,22
Минеральная вата облегченная	50	0,048	2			5	0,052		0,06
Минеральная вата тяжелая	125	0,056	2			5	0,064		0,07
Минеральная вата	75	0,052	2			5	0,06		0,064
Лист вермикулитовый	200	0,065	1			3	0,08		0,095
Лист вермикулитовый	150	0,060	1			3	0,074		0,098
Газо-пено-золо бетон	800	0,17	15			22	0,35		0,41
Газо-пено-золо бетон	1000	0,23	15			22	0,44		0,50
Газо-пено-золо бетон	1200	0,29	15			22	0,52		0,58
	300	0,08	8			12	0,11		0,13
Газо-пено-бетон (пенно-силикат)	400	0,11	8			12	0,14		0,15
Газо-пено-бетон (пенно-силикат)	600	0,14	8			12	0,22		0,26
Газо-пено-бетон (пенно-силикат)	800	0,21	10			15	0,33		0,37
Газо-пено-бетон (пенно-силикат)	1000	0,29	10			15	0,41		0,47
Строительный гипс плита	1200	0,35	4			6	0,41		0,46
Гравий керамзитовый	600	2,14	2			3	0,21		0,23
Гравий керамзитовый	800	0,18	2			3	0,21		0,23
Гранит (базальт)	2800	3,49	0			0	3,49		3,49
Гравий керамзитовый	400	0,12	2			3	0,13		0,14
Гравий керамзитовый	300	0,108	2			3	0,12		0,13
Гравий керамзитовый	200	0,099	2			3	0,11		0,12
Гравий шунгизитовый	800	0,16	2			4	0,20		0,23
Гравий шунгизитовый	600	0,13	2			4	0,16		0,20
Гравий шунгизитовый	400	0,11	2			4	0,13		0,14
Дерево сосна поперечные волокна	500	0,09	15			20	0,14		0,18
Фанера клееная	600	0,12	10			13	0,15		0,18
Дерево сосна вдоль волокон	500	0,18	15			20	0,29		0,35
Дерево дуба поперек волокон	700	0,23	10			15	0,18		0,23
Металл дюралюминий	2600	221	0			0	221		221
Железобетон	2500	1,69	2			3	1,92		2,04
Туфобетон	1600	0,52	7			10	0,7		0,81
Известняк	2000	0,93	2			3	1,16		1,28
Раствор извести с песком	1700	0,52	2			4	0,70		0,87
Песок под строительные работы	1600	0,035	1			2	0,47		0,58
Туфобетон	1800	0,64	7			10	0,87		0,99
Облицовочный картон	1000	0,18	5			10	0,21		0,23
Многослойный строительный картон	650	0,13	6			12	0,15		0,18
Вспененный каучук	60-95	0,034	5			15	0,04		0,054
Керамзитобетон	1400	0,47	5			10	0,56		0,65
Керамзитобетон	1600	0,58	5			10	0,67		0,78
Керамзитобетон	1800	0,86	5			10	0,80		0,92
Кирпич (пустотный)	1400	0,41	1			2	0,52		0,58
Кирпич (керамический)	1600	0,47	1			2	0,58		0,64
Пакля строительная	150	0,05	7			12	0,06		0,07
Кирпич (силикатный)	1500	0,64	2			4	0,7		0,81
Кирпич (сплошной)	1800	0,88	1			2	0,7		0,81
Кирпич (шлаковый)	1700	0,52	1,5			3	0,64		0,76
Кирпич (глиняный)	1600	0,47	2			4	0,58		0,7
Кирпич (трепельный)	1200	0,35	2			4	0,47		0,52
Металл медь	8500	407	0			0	407		407
Сухая штукатурка (лист)	1050	0,15	4			6	0,34		0,36
Плиты минеральной ваты	350	0,091	2			5	0,09		0,11
Плиты минеральной ваты	300	0,070	2			5	0,087		0,09
Плиты минеральной ваты	200	0,070	2			5	0,076		0,08
Плиты минеральной ваты	100	0,056	2			5	0,06		0,07
Линолеум ПВХ	1800	0,38	0			0	0,38		0,38
Пенобетон	1000	0,29	8			12	0,38		0,43
Пенобетон	800	0,21	8			12	0,33		0,37
Пенобетон	600	0,14	8			12	0,22		0,26
Пенобетон	400	0,11	6			12	0,14		0,15
Пенобетон на известняке	1000	0,31	12			18	0,48		0,55
Пенобетон на цементе	1200	0,37	15			22	0,60		0,66
Пенополистирол (ПСБ-С25)	15 – 25	0,029 – 0,033	2			10	0,035 – 0,052		0,040 – 0,059
Пенополистирол (ПСБ-С35)	25 – 35	0,036 – 0,041	2			20	0,034		0,039
Лист пенополиуретановый	80	0,041	2			5	0,05		0,05
Панель пенополиуретановая	60	0,035	2			5	0,41		0,41
Облегченное пеностекло	200	0,07	1			2	0,08		0,09
Утяжеленное пеностекло	400	0,11	1			2	0,12		0,14
Пергамин	600	0,17	0			0	0,17		0,17
Перлит	400	0,111	1			2	0,12		0,13
Плита перлитоцементная	200	0,041	2			3	0,052		0,06
Мрамор	2800	2,91	0			0	2,91		2,91
Туф	2000	0,76	3			5	0,93		1,05
Бетон на зольном гравии	1400	0,47	5			8	0,52		0,58
Плита ДВП (ДСП)	200	0,06	10			12	0,07		0,08
Плита ДВП (ДСП)	400	0,08	10			12	0,11		0,13
Плита ДВП (ДСП)	600	0,11	10			12	0,13		0,16
Плита ДВП (ДСП)	800	0,13	10			12	0,19		0,23
Плита ДВП (ДСП)	1000	0,15	10			12	0,23		0,29
Полистиролбетон на портландцементе	600	0,14	4			8	0,17		0,20
Вермикулитобетон	800	0,21	8			13	0,23		0,26
Вермикулитобетон	600	0,14	8			13	0,16		0,17
Вермикулитобетон	400	0,09	8			13	0,11		0,13
Вермикулитобетон	300	0,08	8			13	0,09		0,11
Рубероид	600	0,17	0			0	0,17		0,17
Плита фибролит	800	0,16	10			15	0,24		0,30
Металл сталь	7850	58	0			0	58		58
Стекло	2500	0,76	0			0	0,76		0,76
Стекловата	50	0,048	2			5	0,052		0,06
Стекловолокно	50	0,056	2			5	0,06		0,064
Плита фибролит	600	0,12	10			15	0,18		0,23
Плита фибролит	400	0,08	10			15	0,13		0,16
Плита фибролит	300	0,07	10			15	0,09		0,14
Клееная фанера	600	0,12	10			13	0,15		0,18
Плита камышитовая	300	0,07	10			15	0,09		0,14
Раствор цементо-песчаный	1800	0,58	2			4	0,76		0,93
Металл чугун	7200	50	0			0	50		50
Раствор цементно-шлаковый	1400	0,41	2			4	0,52		0,64
Раствор сложного песка	1700	0,52	2			4	0,70		0,87
Сухая штукатурка	800	0,15	4			6	0,19		0,21
Плита камышитовая	200	0,06	10			15	0,07		0,09
Цементная штукатурка	1050	0,15	4			6	0,34		0,36
Плита торфяная	300	0,064	15			20	0,07		0,08
Плита торфяная	200	0,052	15			20	0,06		0,064

Таблица теплопроводности строительных материалов необходима при проектировании защиты здания от теплопотерь согласно нормативам СНиП от 2003 года под номером 23-02. Этими мероприятиями обеспечивается снижение эксплуатационного бюджета, поддержание круглогодичного комфортного микроклимата внутри помещений. Для удобства пользователей все данные сведены в таблицы, даны параметры для нормальной эксплуатации, условий повышенной влажности, так как, некоторые материалы при увеличении этого параметра резко снижают свойства.

Теплопроводность является одним из способов потерь тепла жилыми помещениями. Эта характеристика выражается количеством тепла, способным проникнуть сквозь единицу площади материала (1 м 2) за секунду при стандартной толщине слоя (1 м). Физики объясняют выравнивание температур различных тел, объектов путем теплопроводности природным стремлением к термодинамическому равновесию всех материальных веществ.

Таким образом, каждый индивидуальный застройщик, отапливая помещение в зимний период, получает потери тепловой энергии, уходящей из жилища сквозь наружные стены, полы, окна, кровлю. Чтобы сократить расход энергоносителя для обогрева помещений, сохранив внутри них комфортный для эксплуатации микроклимат, необходимо рассчитать толщину всех ограждающих конструкций на этапе проектирования. Это позволит сократить бюджет строительства.

Таблица теплопроводности строительных материалов позволяет использовать точные коэффициенты для стеновых конструкционных материалов. Нормативы СНиП регламентируют сопротивление фасадов коттеджа передаче тепла холодному воздуху улицы в пределах 3,2 единиц. Перемножив эти значения, можно получить необходимую толщину стены, чтобы определиться с количеством материала.

Например, при выборе ячеистого бетона с коэффициентом 0,12 единиц достаточно кладки в один блок длиной 0,4 м. используя более дешевые блоки из этого же материала с коэффициентом 0,16 единиц, потребуется сделать стену толще – 0,52 м. Коэффициент теплопроводности сосны, ели составляет 0,18 единиц. Поэтому, для соблюдения условия сопротивления теплопередаче 3,2, потребуется 57 см брус, которого не существует в природе. При выборе кирпичной кладки с коэффициентом 0,81 единица толщина наружных стен грозит увеличением до 2,6 м, железобетонных конструкций – до 6,5 м.

На практике стены изготавливают многослойными, закладывая внутрь слой утеплителя или обшивая теплоизолятором наружную поверхность. У этих материалов коэффициент теплопроводности гораздо ниже, что позволяет уменьшить толщину многократно. Конструкционный материал обеспечивает прочность здания, теплоизолятор снижает теплопотери до приемлемого уровня. Современные облицовочные материалы, используемые на фасадах, внутренних стенах, так же обладают сопротивлением теплопотерям. Поэтому, в расчетах учитываются все слои будущих стен.

Вышеуказанные расчеты будут неточными если не учесть наличие в каждой стене коттеджа светопрозрачных конструкций. Таблица теплопроводности строительных материалов в нормативах СНиП обеспечивает легкий доступ к коэффициентам теплопроводности данных материалов.

Пример расчета толщины стены по теплопроводности

При выборе типового или индивидуального проекта застройщик получает комплект документации, необходимый для возведения стен. Силовые конструкции в обязательном порядке просчитаны на прочность с учетом ветровых, снеговых, эксплуатационных, конструкционных нагрузок. Толщина стен учитывает характеристики материала каждого слоя, поэтому, теплопотери гарантированно будут ниже допустимых норм СНиП. В этом случае заказчик может предъявить претензии организации, занимавшейся проектированием, при отсутствии необходимого эффекта в процессе эксплуатации жилища.

Однако, при строительстве дачи, садового домика многие владельцы предпочитают экономить на приобретении проектной документации. В этом случае расчеты толщины стен можно произвести самостоятельно. Специалисты не рекомендуют пользоваться сервисами на сайтах компаний, реализующих конструкционные материалы, утеплители. Многие из них завышают в калькуляторах значения коэффициентов теплопроводности стандартных материалов для представления собственной продукции в выгодном свете. Подобнее ошибки в расчетах чреваты для застройщика снижением комфортности внутренних помещений в холодный период.

Самостоятельный расчет не представляет сложностей, используется ограниченное количество формул, нормативных значений:

• теплосопротивление стены – 3,5 либо больше этого числа (согласно СНиП), является суммой теплосопротивлений всех слоев, из которых состоит несущая стена
• коэффициент теплопроводности строительных материалов – каждый производитель конструкционного материала, светопрозрачных конструкций, утеплителя указывает его в обязательном порядке, однако, лучше дополнительно свериться с таблицей в нормативах СНиП
• теплосопротивление отдельного слоя стены – вычисляется путем умножения толщины слоя (м) на коэффициент теплопроводности материала

Например, чтобы привести толщину кирпичной стены в соответствие с нормативным теплосопротивлением, потребуется умножить коэффициент для этого материала, взятый из таблицы на нормативное теплосопротивление:

0,76 х 3,5 = 2,66 м

Подобная крепость излишне затратна для любого застройщика, поэтому, следует снизить толщину кладки до приемлемых 38 см, добавив утеплитель:

• облицовка в полкирпича 12,5 см
• внутренняя стена в кирпич 25 см

Теплосопротивление кирпичной кладки в этом случае составит 0,38/0,76 = 0,5 единиц. Вычитая из нормативного параметра полученный результат, получаем необходимое теплосопротивление слоя утеплителя:

3,5 – 0,5 = 3 единицы

При выборе базальтовой ваты с коэффициентом 0,039 единиц, получаем слой толщиной:

3 х 0,039 = 11,7 см

Отдав предпочтение экструдированному пенополистиролу с коэффициентом 0,037 единиц, снижаем слой утеплителя до:

3 х 0,037 = 11,1 см

На практике, можно выбрать 12 см для гарантированного запаса либо обойтись 10 см, учитывая наружные, внутренние облицовки стен, так же обладающие теплосопротивлением. Необходимый запас можно добрать без использования конструкционных материалов либо утеплителей, изменив конструкцию кладки. Замкнутые пространства воздушных прослоек внутри некоторых типов облегченных кладок так же обладают теплосопротивлением.

Их теплопроводность можно узнать из нижеприведенной таблицы, находящейся в СНиП.

1. Теплопотери дома

Выбор теплоизоляции, вариантов отделок стен для большинства заказчиков - застройщиков задача сложная. Слишком много противоречивых проблем требуется решить одновременно. Данная страничка поможет Вам во всем этом разобраться.
В настоящее время теплосбережение энергоресурсов приобрело большое значение. Согласно СНиП II-3- 79* «Строительная теплотехника», сопротивление теплопередаче определяется исходя из:

• санитарно-гигиенических и комфортных условий (первое условие),
• условий энергосбережения (второе условие).

Для Москвы и ее области требуемое теплотехническое сопротивление стены по первому условию составляет 1,1 °С·м. кв. /Вт, а по второму условию:

• для дома постоянного проживания 3,33 °С·м. кв. / Вт,
• для дома сезонного проживания 2,16 °С·м. кв. / Вт.

1.1 Таблица толщин и термических сопротивление материалов для условий Москвы и ее области.

Наименование материала стены	Толщина стены и соответствующее ей термическое сопротивление	Необходимая толщина по первому условию (R=1,1 °С·м. кв. / Вт) и второму условию (R=3,33 °С·м. кв. / Вт)
Полнотелый керамический кирпич	510 мм, R=1,1 °С·м. кв. /Вт	510 мм 1550 мм
Керамзитобетон (плотность 1200 кг/куб. м.)	300 мм, R=0,8 °С·м. кв. /Вт	415 мм 1250 мм
Деревянный брус	150 мм, R=1,0 °С·м. кв. /Вт	165 мм 500 мм
Деревянный щит с заполнением минеральной ватой М 100	100 мм, R=1,33 °С·м. кв. /Вт	85 мм 250 мм

1.2 Таблица минимального приведенного сопротивления теплопередаче наружных конструкций в домах Московской области.

Из этих таблиц видно, что большинство загородного жилья в Подмосковье не удовлетворяют требованиям по теплосбережению, при этом даже первое условие несоблюдается во многих вновь строящихся зданиях.

Поэтому, подбирая котел или обогревательные приборы только по указанным в их документации способности обогреть определенную площадь, Вы утверждаете, что Ваш дом построен со строгим учетом требований СНиП II-3-79* .

Из вышеизложенного материала следует вывод. Для правильного выбора мощности котла и обогревательных приборов, необходимо рассчитать реальные теплопотери помещений Вашего дома.

Ниже мы покажем несложную методику расчета теплопотерь Вашего дома.

Дом теряет тепло через стену, крышу, сильные выбросы тепла идут через окна, в землю тоже уходит тепло, существенные потери тепла могут приходиться на вентиляцию.

Тепловые потери в основном зависят от:

• разницы температур в доме и на улице (чем разница больше, тем потери выше),
• теплозащитных свойств стен, окон, перекрытий, покрытий (или, как говорят ограждающих конструкций).

Ограждающие конструкции сопротивляются утечкам тепла, поэтому их теплозащитные свойства оценивают величиной, называемой сопротивлением теплопередачи.
Сопротивление теплопередачи показывает, какое количество тепла уйдет через квадратный метр ограждающей конструкции при заданном перепаде температур. Можно сказать и наоборот, какой перепад температур возникнет при прохождении определенного количества тепла через квадратный метр ограждений.

R = ΔT/q,

где q - это количество тепла, которое теряет квадратный метр ограждающей поверхности. Его измеряют в ваттах на квадратный метр (Вт/м. кв.); ΔT - это разница между температурой на улице и в комнате (°С) и, R - это сопротивление теплопередачи (°С/ Вт/м. кв. или °С·м. кв. / Вт).
Когда речь идет о многослойной конструкции, то сопротивление слоев просто складываются. Например, сопротивление стены из дерева, обложенного кирпичом, является суммой трех сопротивлений: кирпичной и деревянной стенки и воздушной прослойки между ними:

R(сумм.)= R(дерев.) + R(воз.) + R(кирп.).

1.3 Распределение температуры и пограничные слои воздуха при передаче тепла через стену

Расчет на теплопотери проводят для самого неблагоприятного периода, которым является самая морозная и ветреная неделя в году.

В строительных справочниках, как правило, указывают тепловое сопротивление материалов исходя из этого условия и климатического района (или наружной температуры), где находится Ваш дом.

1.3 Таблица - Сопротивление теплопередачи различных материалов приΔT = 50 °С (Т нар. = –30 °С, Т внутр. = 20 °С.)

Материал и толщина стены	Сопротивление теплопередачеR m ,
Кирпичная стена толщиной в 3 кирпича (79 см) толщиной в 2,5 кирпича (67 см) толщиной в 2 кирпича (54 см) толщиной в 1 кирпич (25 см)	0,592 0,502 0,405 0,187
Сруб из бревен Ø 25 Ø 20	0,550 0,440
Сруб из бруса толщиной 20 см толщиной 10 см	0,806 0,353
Каркасная стена (доска + минвата + доска) 20 см	0,703
Стена из пенобетона 20 см 30 см	0,476 0,709
Штукатурка по кирпичу, бетону, пенобетону (2-3 см)	0,035
Потолочное (чердачное) перекрытие	1,43
Деревянные полы	1,85
Двойные деревянные двери	0,21

1.4 Таблица - Тепловые потери окон различной конструкции

при ΔT = 50 °С(Т нар. = –30 °С, Т внутр. = 20 °С.)

Тип окна R T q , Вт/м2 Q , Вт Обычное окно с двойными рамами 0,37 135 216 Стеклопакет (толщина стекла 4 мм) 4-16- 4 4-Ar16- 4 4-16-4К 4-Ar16-4К 0,32 0,34 0,53 0,59 156 147 94 85 250 235 151 136 Двухкамерный стеклопакет 4-6-4-6- 4 4-Ar6-4-Ar6- 4 4-6-4-6-4К 4-Ar6-4-Ar6-4К 4-8-4-8- 4 4-Ar8-4-Ar8- 4 4-8-4-8-4К 4-Ar8-4-Ar8-4К 4-10-4-10- 4 4-Ar10-4-Ar10- 4 4-10-4-10-4К 4-Ar10-4-Ar10-4К 4-12-4-12- 4 4-Ar12-4-Ar12- 4 4-12-4-12-4К 4-Ar12-4-Ar12-4К 4-16-4-16- 4 4-Ar16-4-Ar16- 4 4-16-4-16-4К 4-Ar16-4-Ar16-4К 0,42 0,44 0,53 0,60 0,45 0,47 0,55 0,67 0,47 0,49 0,58 0,65 0,49 0,52 0,61 0,68 0,52 0,55 0,65 0,72 119 114 94 83 111 106 91 81 106 102 86 77 102 96 82 73 96 91 77 69 190 182 151 133 178 170 146 131 170 163 138 123 163 154 131 117 154 146 123 111 Примечание Четные цифры в условном обозначении стеклопакета означают воздушный зазор в мм; Символ Ar означает, что зазор заполнен не воздухом, а аргоном; Литера К означает, что наружное стекло имеет специальное прозрачное теплозащитное покрытие.

Как видно из предыдущей таблицы, современные стеклопакеты позволяют уменьшить теплопотери окна почти в два раза. Например, для десяти окон размером 1,0 м х 1,6 м экономия достигнет киловатта, что в месяц дает 720 киловатт-часов.
Для правильного выбора материалов и толщин ограждающих конструкций применим эти сведения к конкретному примеру.
В расчете тепловых потерь на один кв. метр участвуют две величины:

• перепад температур ΔT,
• сопротивления теплопередаче R.

Температуру в помещении определим в 20 °С, а наружную температуру примем равной –30 °С. Тогда перепад температур ΔT будет равным 50 °С. Стены выполнены из бруса толщиной 20 см, тогда R= 0,806 °С·м. кв. / Вт.
Тепловые потери составят 50 / 0,806 = 62 (Вт/м. кв.).
Для упрощения расчетов теплопотерь в строительных справочниках приводят теплопотери разного вида стен, перекрытий и т.д. для некоторых значений зимней температуры воздуха. В частности, даются разные цифры для угловых помещений (там влияет завихрение воздуха, отекающего дом) и неугловых, а также учитывается разная тепловая картина для помещений первого и верхнего этажа.

1.5 Таблица - Удельные теплопотери элементов ограждения здания

(на 1 кв. м. по внутреннему контуру стен) в зависимости от средней температуры самой холодной недели в году.

Характеристика ограждения Наружная температура, °С Теплопотери, Вт Первый этаж Верхний этаж Угловая комната Неугл. комната Угловая комната Неугл. комната Стена в 2,5 кирпича (67 см) с внутр. штукатуркой -24 -26 -28 -30 76 83 87 89 75 81 83 85 70 75 78 80 66 71 75 76 Стена в 2 кирпича (54 см) с внутр. штукатуркой -24 -26 -28 -30 91 97 102 104 90 96 101 102 82 87 91 94 79 87 89 91 Рубленая стена (25 см) с внутр. обшивкой -24 -26 -28 -30 61 65 67 70 60 63 66 67 55 58 61 62 52 56 58 60 Рубленая стена (20 см) с внутр. обшивкой -24 -26 -28 -30 76 83 87 89 76 81 84 87 69 75 78 80 66 72 75 77 Стена из бруса (18 см) с внутр. обшивкой -24 -26 -28 -30 76 83 87 89 76 81 84 87 69 75 78 80 66 72 75 77 Стена из бруса (10 см) с внутр. обшивкой -24 -26 -28 -30 87 94 98 101 85 91 96 98 78 83 87 89 76 82 85 87 Каркасная стена (20 см) с керамзитовымзаполнением -24 -26 -28 -30 62 65 68 71 60 63 66 69 55 58 61 63 54 56 59 62 Стена из пенобетона (20 см) с внутр. штукатуркой -24 -26 -28 -30 92 97 101 105 89 94 98 102 87 87 90 94 80 84 88 91 Примечание Если за стеной находится наружное неотапливаемое помещение (сени, застекленная веранда и т. д.), то потери тепла через нее составляют 70% от расчетных, а если за этим неотапливаемым помещением не улица, а еще одно помещение наружу (например, сени, выходящие на веранду), то 40% от расчетного значения.

1.6 Таблица - Удельные теплопотери элементов ограждения здания

(на 1 кв. м. по внутреннему контуру) в зависимости от средней температуры самой холодной недели в году.

2. Рассмотрим пример расчета

тепловых потерь двух разных комнат одной площади с помощью таблиц. Пример 1.

2.1 Угловая комната (первый этаж)

Характеристики комнаты:

• этаж первый,
• площадь комнаты - 16 кв. м. (5х3,2),
• высота потолка - 2,75 м,
• наружных стен - две,
• материал и толщина наружных стен - брус толщиной 18 см, обшит гипсокартонном и оклеен обоями,
• окна - два (высота 1,6 м, ширина 1,0 м) с двойным остеклением,
• полы - деревянные утепленные, снизу подвал,
• выше чердачное перекрытие,
• расчетная наружная температура –30 °С,
• требуемая температура в комнате +20 °С.

Рассчитаем площади теплоотдающих поверхностей.

Площадь наружных стен за вычетом окон:

S стен (5+3,2) х2,7-2х1,0х1,6 = 18,94 кв. м.

Площадь окон:

S окон = 2х1,0х1,6 = 3,2 кв. м.

Площадь пола:

S пола = 5х3,2 = 16 кв. м.

Площадь потолка:

S потолка = 5х3,2 = 16 кв. м.

Площадь внутренних перегородок в расчете не участвует, так как через них тепло не уходит - ведь по обе стороны перегородки температура одинакова. Тоже относится и к внутренней двери.
Теперь вычислим теплопотери каждой из поверхностей:

Q суммарные = 3094 Вт.

Заметим, что через стены уходит тепла больше чем через окна, полы и потолок.
Результат расчета показывает теплопотери комнаты в самые морозные (Т нар. = –30 °С) дни года. Естественно, чем теплее на улице, тем меньше уйдет из комнаты тепла.

2.2 Комната под крышей (мансарда)

Характеристики комнаты:

• этаж верхний,
• площадь 16 кв. м. (3,8х4,2),
• высота потолка 2,4 м,
• наружные стены; два ската крыши (шифер, сплошная обрешетка, 10 см минваты, вагонка), фронтоны (брус толщиной 10 см, обшитый вагонкой) и боковые перегородки (каркасная стена с керамзитовым заполнением 10 см),
• окна - четыре (по два на каждом фронтоне), высотой 1,6 м и шириной 1,0 м с двойным остеклением,
• расчетная наружная температура –30°С,
• требуемая температура в комнате +20°С.

2.3 Рассчитаем площади теплоотдающих поверхностей.

Площадь торцевых наружных стен за вычетом окон:

S торц. стен = 2х(2,4х3,8-0,9х0,6- 2х1,6х0,8) = 12 кв. м.

Площадь скатов крыши, ограничивающих комнату:

S скатов. стен = 2х1,0х4,2 = 8,4 кв. м.

Площадь боковых перегородок:

S бок. перегор = 2х1,5х4,2 = 12,6 кв. м.

Площадь окон:

S окон = 4х1,6х1,0 = 6,4 кв. м.

Площадь потолка:

S потолка = 2,6х4,2 = 10,92 кв. м.

2.4 Теперь рассчитаем тепловые потери этих поверхностей , при этом учтем, что через пол тепло не уходит (там теплое помещение). Теплопотери для стен и потолка мы считаем как для угловых помещений, а для потолка и боковых перегородок вводим 70-процентный коэффициент, так как за ними располагаются неотапливаемые помещения.

Суммарные теплопотери комнаты составят:

Q суммарные = 4504 Вт.

Как видим, теплая комната первого этажа теряет (или потребляет) значительно меньше тепла, чем мансардная комната с тонкими стенками и большой площадью остекления.
Чтобы такое помещение сделать пригодным для зимнего проживания, нужно в первую очередь утеплять стены, боковые перегородки и окна.
Любая ограждающая конструкция может быть представлена в виде многослойной стены, каждый слой которой имеет свое тепловое сопротивление и свое сопротивление прохождению воздуха. Сложив тепловое сопротивление всех слоев, получим тепловое сопротивление всей стены. Также суммируя сопротивление прохождению воздуха всех слоев, поймем, как дышит стена. Идеальная стена из бруса должна быть эквивалентна стене из бруса толщиной 15 - 20 см. Приведенная ниже таблица поможет в этом.

2.5 Таблица - Сопротивление теплопередаче и прохождению воздуха

различных материалов ΔT=40 °С(Т нар. =–20 °С, Т внутр. =20 °С.)

Слой стены	Толщина слоя стены	Сопротивление теплопередаче слоя стены		Сопротивл. воздухопро ницаемости эквивалентно брусовой стене толщиной (см)
		Ro,	Эквивалент кирпичной кладке толщиной (см)
Кирпичная кладка из обычного глиняного кирпича толщиной: 12 см 25 см 50 см 75 см	12 25 50 75	0,15 0,3 0,65 1,0	12 25 50 75	6 12 24 36
Кладка из керамзитобетонных блоков толщиной 39 см с плотностью: 1000 кг / куб м 1400 кг / куб м 1800 кг / куб м	39	1,0 0,65 0,45	75 50 34	17 23 26
Пено- газобетон толщиной 30 см плотностью: 300 кг / куб м 500 кг / куб м 800 кг / куб м	30	2,5 1,5 0,9	190 110 70	7 10 13
Брусовал стена толщиной (сосна) 10 см 15 см 20 см	10 15 20	0,6 0,9 1,2	45 68 90	10 15 20

1. Потери тепла через контакт фундамента с мерзлым грунтом обычно принимают 15% от потерь тепла через стены первого этажа (с учетом сложности расчета).
2. Потери тепла, связанные с вентиляцией. Эти потери рассчитываются с учетом строительных норм (СНиП). Для жилого дома требуется около одного воздухообмена в час, то есть за это время необходимо подать тот же обьем свежего воздуха. Таким образом, потери связанные с вентиляцией, составляют немногим меньше сумме теплопотерь приходящиеся на ограждающие конструкции. Получается, что потери тепла через стены и остекление составляет только 40%, а потери тепла на вентиляцию 50%. В европейских нормах вентиляции и утепления стен, соотношение тепловых потерь составляют 30% и 60%.
3. Если стена «дышит», как стена из бруса или бревна толщиной 15 - 20 см, то происходит возврат тепла. Это позволяет снизить тепловые потери на 30%, поэтому полученную при расчете величину теплового сопротивления стены следует умножить на 1,3 (или соответственно уменьшить теплопотери).

3. Выводы:

Суммировав все теплопотери дома, Вы определите, какой мощности генератор тепла (котел) и отопительные приборы необходимы для комфортного обогрева дома в самые холодные и ветряные дни. Также, расчеты подобного рода покажут, где «слабое звено» и как его исключить с помощью дополнительной изоляции.
Рассчитать расход тепла можно и по укрупненным показателям. Так, в одно- и двухэтажных не сильно утепленных домах при наружной температуре –25 °С требуется 213 Вт на один квадратный метр общей площади, а при –30 °С - 230 Вт. Для хорошо утепленных домов - это: при –25 °С - 173 Вт на кв. м. общей площади, а при –30 °С - 177 Вт. Выводы и рекомендации

1. Стоимость теплоизоляции относительно стоимости всего дома существенно мала, однако при эксплуатации здания основные затраты приходятся именно на отопление. На теплоизоляции ни в коем случае нельзя экономить, особенно при комфортном проживании на больших площадях. Цены на энергоносители во всем мире постоянно повышаются.
2. Современные строительные материалы обладают более высоким термическим сопротивлением, чем материалы традиционные. Это позволяет делать стены тоньше, а значит, дешевле и легче. Все это хорошо, но у тонких стен меньше теплоемкость, то есть они хуже запасают тепло. Топить приходиться постоянно - стены быстро нагреваются и быстро остывают. В старых домах с толстыми стенами жарким летним днем прохладно, остывшие за ночь стены «накопили холод».
3. Утепление необходимо рассматривать совместно с воздухопроницаемостью стен. Если увеличение теплового сопротивления стен связано со значительным уменьшением воздухопроницаемости, то не следует его применять. Идеальная стена по воздухопроницаемости эквивалентна стене из бруса толщиной 15…20 см.
4. Очень часто, неправильное применение пароизоляции приводит к ухудшению санитарно-гигиенических свойств жилья. При правильно организованной вентиляции и «дышащих» стенах она излишня, а при плохо воздухопроницаемых стенах это ненужно. Основное ее назначение это предотвращение инфильтрации стен и защита утепления от ветра.
5. Утепление стен снаружи существенно эффективнее внутреннего утепления.
6. Не следует бесконечно утеплять стены. Эффективность такого подхода к энергосбережению - не высока.
7. Вентиляция - вот основные резервы энергосбережения.
8. Применив современные системы остекления (стеклопакеты, теплозащитное стекло и т. п.), низкотемпературные обогревающие системы, эффективную теплоизоляцию ограждающих конструкций, можно сократить затраты на отопление в 3 раза.

Какими бы ни были масштабы строительства, первым делом разрабатывается проект. В чертежах отражается не только геометрия строения, но и расчет главных теплотехнических характеристик. Для этого надо знать теплопроводность строительных материалов. Главная цель строительства заключается в сооружении долговечных сооружений, прочных конструкций, в которых комфортно без избыточных затрат на отопление. В связи с этим крайне важно знание коэффициентов теплопроводности материалов.

У кирпича лучшая теплопроводность

Характеристика показателя

Под термином теплопроводность понимается передача тепловой энергии от более нагретых предметов к менее нагретым. Обмен идет, пока не наступит температурного равновесия.

Теплопередача определяется отрезком времени, в течение которого температура в помещениях находится в соответствии с температурой окружающей среды. Чем меньше этот интервал, тем больше проводимость тепла стройматериала.

Для характеристики проводимости тепла используется понятие коэффициента теплопроводности, показывающего, сколько тепла за такое-то время проходит через такую-то площадь поверхности. Чем этот показатель выше, тем больше теплообмен, и постройка остывает гораздо быстрее. Таким образом, при возведении сооружений рекомендуется использовать стройматериалы с минимальной проводимостью тепла.

В этом видео вы узнаете о теплопроводности строительных материалов:

Как определить теплопотери

Главные элементы здания, через которые уходит тепло:

• двери (5-20%);
• пол (10-20%);
• крыша (15-25%);
• стены (15-35%);
• окна (5-15%).

Уровень теплопотери определяется с помощью тепловизора. О самых трудных участках говорит красный цвет, о меньших потерях тепла скажет желтый и зеленый. Зоны, где потери наименьшие, выделяются синим. Значение теплопроводности определяется в лабораторных условиях, и материалу выдается сертификат качества.

Значение проводимости тепла зависит от таких параметров:

1. Пористость. Поры говорят о неоднородности структуры. Когда через них проходит тепло, охлаждение будет минимальным.
2. Влажность. Высокий уровень влажности провоцирует вытеснение сухого воздуха капельками жидкости из пор, из-за чего значение увеличивается многократно.
3. Плотность. Большая плотность способствует более активному взаимодействию частиц. В итоге теплообмен и уравновешивание температур протекает быстрее.

Коэффициент теплопроводности

В доме теплопотери неизбежны, а происходят они, когда за окном температура ниже, чем в помещениях. Интенсивность является переменной величиной и зависит от многих факторов, основные из которых следующие:

1. Площадь поверхностей, участвующих в теплообмене.
2. Показатель теплопроводности стройматериалов и элементов здания.
3. Разница температур.

Для обозначения коэффициента теплопроводности стройматериалов используют греческую букву λ. Единица измерения – Вт/(м×°C). Расчет производится на 1 м² стены метровой толщины. Здесь принимается разница температур в 1°C.

Пример из практики

Условно материалы делятся на теплоизоляционные и конструкционные. Последние имеют наивысшую теплопроводность, из них строят стены, перекрытия, другие ограждения. По таблице материалов, при постройке стен из железобетона для обеспечения малого теплообмена с окружающей средой толщина их должна составлять примерно 6 м. Но тогда строение будет громоздким и дорогостоящим .

В случае неправильного расчета теплопроводности при проектировании жильцы будущего дома будут довольствоваться лишь 10% тепла от энергоносителей. Потому дома из стандартных стройматериалов рекомендуется утеплять дополнительно.

При выполнении правильной гидроизоляции утеплителя большая влажность не влияет на качество теплоизоляции, и сопротивление строения теплообмену станет гораздо более высоким.

Наиболее оптимальный вариант – использовать утеплитель

Наиболее распространенный вариант – сочетание несущей конструкции из высокопрочных материалов с дополнительной теплоизоляцией. Например:

1. Каркасный дом. Утеплитель укладывается между стойками. Иногда при небольшом снижении теплообмена требуется дополнительное утепление снаружи главного каркаса.
2. Сооружение из стандартных материалов. Когда стены кирпичные или шлакоблочные, утепление производится снаружи.

Стройматериалы для наружных стен

Стены сегодня возводятся из разных материалов, однако популярнейшими остаются: дерево, кирпич и строительные блоки. Главным образом отличаются плотность и проводимость тепла стройматериалов. Сравнительный анализ позволяет найти золотую середину в соотношении между этими параметрами. Чем плотность больше, тем больше несущая способность материала, а значит, всего сооружения. Но тепловое сопротивление становится меньше, то есть повышаются расходы на энергоносители. Обычно при меньшей плотности есть пористость.

Коэффициент теплопроводности и его плотность.

Утеплители для стен

Утеплители используются, когда не хватает тепловой сопротивляемости наружных стен. Обычно для создания комфортного микроклимата в помещениях достаточно толщины 5-10 см.

Значение коэффициента λ приводится в следующей таблице.

Теплопроводность измеряет способность материала пропускать тепло через себя. Она сильно зависит от состава и структуры. Плотные материалы, такие как металлы и камень, являются хорошими проводниками тепла, в то время как вещества с низкой плотностью, такие как газ и пористая изоляция, являются плохими проводниками.

Вопрос утепления квартир и домов весьма важен – постоянно повышающаяся стоимость энергоносителей обязывает бережно относиться к теплу в помещении. Но как правильно выбрать материал изоляции и рассчитать его оптимальную толщину? Для этого необходимо знать показатели теплопроводности.

Что такое теплопроводность

Эта величина характеризует способность проводить тепло внутри материала. Т.е. определяет отношение количества энергии, проходящей через тело площадью 1 м² и толщиной 1 м за единицу времени – λ (Вт/м*К). Проще говоря – сколько тепла будет передано от одной поверхности материала к другой.

В качестве примера рассмотрим обыкновенную кирпичную стену.

Как видно на рисунке, температура в помещении составляет 20°С, а на улице – 10°С. Для соблюдения такого режима в комнате необходимо, чтобы материал, из которого сделана стена, был с минимальным коэффициентом теплопроводности. Именно при таком условии можно говорить об эффективном энергосбережении.

Для каждого материала существует свой определенный показатель этой величины.

При строительстве принято следующее разделение материалов, которые выполняют определенную функцию:

• Возведение основного каркаса зданий – стен, перегородок и т.д. Для этого применяются бетон, кирпич, газобетон и т.д.

Их показатели теплопроводности довольно велики, а это значит, что для достижения хорошего энергосбережения необходимо увеличивать толщину наружных стен. Но это не практично, так как требует дополнительных затрат и возрастание веса всего здания. Поэтому принято использовать специальные дополнительные изоляционные материалы.

• Утеплители. К ним относятся , пенопласт, пенополистирол и любой другой материал с низким коэффициентом теплопроводности.

Именно они обеспечивают должную защиту дома от быстрой потери тепловой энергии.

В строительстве требованиями к основным материалам являются – механическая прочность, пониженный показатель гигроскопичности (сопротивление влаги), и менее всего – их энергетические характеристики. Поэтому особое внимание уделяется теплоизоляционным материалам, которые должны компенсировать этот «недостаток».

Однако применение на практике величины теплопроводности затруднительно, так как она не учитывает толщину материала. Поэтому используют обратное ей понятие – коэффициент сопротивления теплопередачи.

Эта величина является отношением толщины материала к его коэффициенту теплопроводности.

Значение этого параметра для жилых зданий прописаны в СНиП II-3-79 и СНиП 23-02-2003. Согласно этим нормативным документам коэффициент сопротивления теплопередачи в разных регионах России не должен быть менее тех значений, которые указаны в таблице.

СНиП .

Эта процедура расчета является обязательно не только при планировании постройки нового здания, но и для грамотного и эффективного утепления стен уже возведенного дома.