Drevmaster18.ru

ДревМастер
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Рассчет теплопроводности стен: таблица теплосопротивления материалов

Рассчет теплопроводности стен: таблица теплосопротивления материалов

Во многих случаях при выборе материала для строительства дома мы не вникаем, каково теплосопротивление строительных материалов, а полагаемся на «народные» методики. Самые популярные из них: «как у соседа», «как раньше», «смотри, какой толстый слой», и – венец искусства – «вроде, должно быть нормально». Что ж, ваш дом – вам и решать, какому методу отдать предпочтение. Но чтобы точно ответить на вопрос, достаточно ли тепло будет в вашем доме зимой (и достаточно ли прохладно в летний зной), нужно знать теплосопротивление стены. Откуда его можно узнать, как считать теплопроводность стены и как это поможет при ответе на ваш вопрос? Давайте разберемся по порядку.

Итак, немного теории, чтобы определиться с терминами и понять, как рассчитать теплосопротивление стены.

Если внутри тела имеется разность температур, то тепловая энергия переходит от более горячей его части к более холодной. Такой вид теплопередачи, обусловленный тепловыми движениями и столкновениями молекул, называется теплопроводностью.
Итак, теплопроводность – это количественная оценка способности конкретного вещества проводить тепло.
Теплосопротивление – величина обратная теплопроводности. (Хорошо проводит тепло – значит, слабо теплу сопротивляется. Следовательно, обладает высокой теплопроводностью и низким теплосопротивлением).
То есть, при строительстве лучше использовать материалы с низкой теплопроводностью (высоким теплосопротивлением) для лучшего сохранения тепла.

Как рассчитать теплопроводность стены?

Чтобы рассчитать теплосопротивление слоя нужно его толщину в метрах разделить на коэффициент теплосопротивления материалов, из которых он выполнен.
Как рассчитать коэффициент теплопроводности? Эти расчеты делаются в лабораторных условиях. Тем не менее, узнать его несложно: нормальный производитель всегда предоставляет эти данные, указан он и в СНиПе в разделе «Строительная теплотехника», правда, там представлены не все современные материалы. Если вы хотите знать теплосопротивление материалов, таблица с некоторыми из них представлена на данной странице.

Как пользоваться коэффициентом теплопроводности? В СНИПе указано два режима эксплуатации А и Б. Режим А подходит для сухих помещений (влажность меньше 50%) и для районов, удаленных от морских берегов. Для московского региона, например, подходит режим А. Таким образом, теплосопротивление стен по регионам может отличаться.

Теплосопротивление слоя =толщина слоя (м)
Коэффициент теплопроводности материала ( )

Теплосопротивление многослойной конструкции считается как сумма теплосопротивлений каждого слоя. (В случае с одним слоем все просто – его теплосопротивление и будет теплосопротивлением всей конструкции.)

Теплосопротивление конструкции = теплососпротивление слоя 1 + теплосоротивление слоя 2 + и т.д.

Единицы измерения теплосопротивления —

Рассмотрим, как рассчитать толщину стены по теплопроводности на конкретных примерах.

Пример 1

Стена толщиной в полтора кирпича, или, если перевести в международную систему измерения, 0,37 метра (37 сантиметров). Как посчитать теплопроводность стены?

Все, кто имел опыт работы с кирпичом, знают, что кирпич может быть разным. И коэффициент теплопроводности кирпичной кладки, соответственно, тоже разный. Кроме того, теплопроводность кирпичной стены на обычном цементно-песчаном растворе будет ниже, чем коэффициент отдельного кирпича. Как посчитать коэффициент теплопроводности стены в таком случае? Для расчетов будет правильно использовать именно значение для кладки.

Вид кирпичаКоэффициент
теплопро-
водности*,
Кирпичная кладка
на цементно-песчаном
растворе, плотность
1800 кг/м³*
Теплосопроти-
вление стены толщи-
ной 0,37 м,
Красный глиняный (плотность 1800 кг/м³)0,560,700,53
Силикатный, белый0,700,850,44
Керамический пустотелый (плотность 1400 кг/м³)0,410,490,76
Керамический пустотелый (плотность 1000 кг/м³)0,310,351,06

(*из межгосударственного стандарта ГОСТ 530-2007)

Итак, мы убедились, что не все кирпичи одинаковы. И теплопроводность кирпичной кладки в зависимости от вида кирпича может отличаться в 2 раза. Ваш дом из какого кирпича? А мы рассмотрим самый лучший результат (плотность кирпичной кладки полтора керамических пустотелых кирпича). В данном случае теплосопротивление кирпича 1,06 . Запомним результат и перейдем к следующему примеру.

Пример 2

Допустим, мы хотим построить дачный домик из бруса сечением 15 см. Снаружи и изнутри отделаем вагонкой. Что получим? Коэффициент теплосопротивления дерева поперек волокон (данные из СНиПов) составляет 0,14 . Теперь делаем расчет теплосопротивления стены: толщину материала разделим на коэффициент теплопроводности.

Для бруса (это 0,15 м дерева) теплосопротивление составит (0,15/0,14) 1,07 .

Для вагонки (толщина 20 мм или 0,02 м) – 0,143 . Да, вагонка с двух сторон, значит 0.143 х 2 = 0,286 . Справедливости ради заметим, что на практике теплосопротивлением вагонки чаще всего пренебрегают, так как на стыках она имеет еще меньшую толщину, следовательно, меньшее теплосопротивление материала.

Запомним общее расчетное теплосопротивление стены из 15-исантиметрового бруса, обшитого изнутри и снаружи вагонкой, –
1,356 .

Чтобы не было необходимости делать расчёт теплосопротивления стены для каждого материала, в приведенной здесь таблице мы собрали данные по теплосопротивлению материалов, часто используемых при строительстве домов.

Таблица теплосопротивления материалов

МатериалТолщина
материала (мм)
Расчетное теплосо-
противлениеа (м² * °С / Вт)
Брус1000,71
Брус1501,07
Кладка из красного кирпича
(плотность 1800 кг/м³)
380
(полтора кирпича)
0,53
Кладка из белого силикатного кирпича380
(полтора кирпича)
0,44
Кладка из керамического пустотелого кирпича (плотность 1400 кг/м³)380
(полтора кирпича)
0,76
Кладка из керамического пустотелого кирпича (плотность 1000 кг/м³)380
(полтора кирпича)
1,06
Кладка из красного кирпича
(плотность 1800 кг/м³)
510
(два кирпича)
0,72
Кладка из белого силикатного кирпича510
(два кирпича)
0,6
Кладка из керамического пустотелого кирпича (плотность 1400 кг/м³)510
(два кирпича)
1,04
Кладка из керамического пустотелого кирпича (плотность 1000 кг/м³)510
(два кирпича)
1,46
Кладка на клей из газо- пенобетонных блоков (плотность 400 кг/м³)2001,11
Кладка на клей из газо- пенобетонных блоков (плотность 600 кг/м³)2000,69
Кладка на клей керамзитобетонных блоков на керамзитовом песке и керамзитобетоне (плотность 800 кг/м³)2000,65
Теплоизоляционные материалы
Плиты из каменной ваты ROCKWOOL ФАСАД БАТТС501,25
Ветрозащитные плиты Изоплат250,45
Теплозащитные плиты Изоплат120,27

Снова обратимся к СНиПам: теплосопротивление наружной стены, например, в Московской области должно быть не меньше 3 . Помните цифры, которые мы получили? В Российской Федерации нет районов, для которых эта величина составляла хотя бы 1,5 (не говоря уже о значениях еще ниже). Для сравнения приведем такие данные: в Германии эта норма определена не менее 3,4 , в Финляндии — не менее 5 (это, разумеется, уже не по нашим СНиПам, а по их регламентирующим документам).

Эти требования — для домов постоянного проживания. Если дом (как написано в СНиПах) предназначен для сезонного проживания, либо отапливается менее 5 дней в неделю, эти требования на него не распространяются.
Итак мы можем сделать вывод, что в домах со стенами в 1,5 кирпича, либо из бруса в 15 см проживать постоянно… нежелательно. Но ведь живем же! Да, только цена отопления 1 м³ из года в год становится все выше. Со временем все домовладельцы перейдут к эффективному утеплению домов — экономические соображения заставят заранее рассчитать теплопроводность стены и выбрать наилучшее техническое решение.

Технические характеристики

Свойства силикатного кирпича позволяют во многих климатических зонах возводить из него здания любого назначения, начиная от хозяйственных построек и заканчивая промышленными цехами, а жилые помещения строятся не только различной этажности, но и всевозможных конфигураций.

Для достижения оптимального варианта постройки возводят кладками различных типов, с различной толщиной стен и с использованием полнотелых и пустотелых кирпичей различных размеров. Чтобы выбрать оптимальный тип кирпича для каждого случая, нужно учитывать технические характеристики изделия. Только в этом случае срок службы постройки и комфортность ее использования будут максимальными.

Плотность и вес

Одним из показателей прочности является плотность силикатного кирпича. Эту физическую величину определяют отношением веса элемента к его объему, поэтому чем меньше в материале пустот (пор), тем прочнее и, соответственно, тяжелее будет изделие. Плотность кирпичей лежит в следующих диапазонах, измеряемых в кг/м³:

  • силикатный пустотелый — 1135-1577;
  • силикатный полнотелый — 1840-1933.

Вес силикатного кирпича напрямую зависит от его плотности, размеров и формы. Одинарный пустотелый блок будет самым легким из всех представителей линейки силикатных изделий, используемых для стеновой кладки.

ИзделиеВес (кг)
полнотелыйпустотелый
Еврокирпич2,1
Одинарный СК3,73,2
Полуторный СК53,9
Двойной камень7,75,8

Схема силикатного кирпича.

Узнать свойства данного стройматериала можно, выяснив, сколько весит силикатный кирпич: чем он тяжелее при одном и том же размере, тем хуже характеристики его теплоизоляции. Пустотелый кирпич может быть 3-, 11- и 14-пустотным, то есть его внутренний объем может быть уменьшен на 15, 25 и 31% соответственно. В связи с этим масса пустотелых изделий также будет отличаться в пределах до 0,5 кг.

Вес одного изделия может колебаться, так как зависит от нескольких показателей, в том числе размера (поскольку для всех сторон разрешены допуски) и плотности, которая, в свою очередь, зависит от исходного материала и специфики технологии изготовления.

Теплопроводность

Теплопроводность напрямую зависит от плотности и измеряется в СИ в сложных единицах Вт/(м×К) или ватт/(метр×кельвин), а обозначается коэффициентами.

Схема кирпича и его частей.

Для рассчитанной лабораторной теплопроводности силикатного кирпича коэффициенты составят:

  • для полнотелого изделия — 0,7;
  • для пустотелого — 0,66.

Для наглядности коэффициент теплопроводности силикатного кирпича можно сравнить с другими материалами. Так, для стекловаты коэффициент составит 0,03-0,04, для стекла — 1, для древесины — 0,15, для воды в нормальных условиях — 0,6.

Морозостойкость

Изделие не подходит для стен, подвергающихся увлажнению, поскольку хорошо впитывает влагу. Именно поэтому из него не рекомендуется делать части здания, открытые сверху (парапеты), поскольку они могут сильно намокнуть от осадков, а потом замерзнуть, что будет способствовать скорейшему разрушению строения.

Виды кладок силикатного кирпича.

Морозостойкость силикатного кирпича является одним из показателей его долговечности и измеряется в циклах. Чем больше раз он сможет замерзнуть при температуре -18°С и затем оттаять при +20°С без образования признаков разрушения, тем долговечнее считается и тем выше его морозостойкость, которая в маркировке обозначается буквой F и цифрами 15, 25, 35 и 50. Причем облицовочное изделие выпускают только с морозостойкостью 35 и 50.

Все перечисленные цифры являются показателями количества циклов и мало соотносятся с реальностью, потому что испытания проводятся в жестких условиях лаборатории с резкими перепадами от минуса к плюсу. На деле же природа редко преподносит такие сюрпризы, и долговечность кирпича силикатного выходит гораздо выше прогнозируемой, благодаря чему он используется для возведения построек даже в регионах с суровыми зимами.

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:

  1. Клинкерный кирпич теплопроводность имеет в диапазоне от 0,8 до 0,9 Вт/м К.
  2. 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.
  3. 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.

Сравнение с другими материалами

Среди материалов, способных составить конкуренцию кирпичу, существуют как натуральные и традиционные – дерево и бетон, так и современные синтетические – пеноплекс и газобетон.

Деревянные строения издавна возводились в северных и других отличающихся низкими зимними температурами районах, и это неспроста. Удельная теплоемкость дерева значительно ниже, чем у кирпича. Дома в этой местности строят из цельного дуба, хвойных пород деревьев, а также применяют ДСП.

Если дерево режут поперек волокон, коэффициент теплопроводности материала не превышает 0,25 Вт/М*К. Низкий показатель и у ДСП – 0,15. А наиболее оптимальным для строительства коэффициентом отличается древесина, разрезанная вдоль волокон – не более 0,11. Очевидно, что в домах из такого дерева достигается отличная сохранность тепла.

Таблица наглядно демонстрирует разброс в величине коэффициента теплопроводности кирпича (выражается в Вт/М*К):

  • клинкерный – до 0,9;
  • силикатный – до 0,8 (с пустотами и щелями – 0,5-0,65);
  • керамический – от 0,45 до 0,75;
  • щелевая керамика – 0,3-0,4;
  • поризованный – 0,22;
  • теплая керамика и блоки – 0,12-0,2.

При этом поспорить с деревом по уровню сохранения теплоты в доме может только теплая керамика и поризованный кирпич, которые также дороги и хрупки. Тем не менее, кирпичная кладка при возведении стен используется чаще, и не только по причине дороговизны цельного дерева. Деревянные стены боятся атмосферных осадков, выгорают на солнце. Не любит дерево и химических воздействий, к тому же древесина способна гнить и пересыхать, на ней образуется плесень. Поэтому этот материал требует специальной обработки до начала строительства.

Кроме того, огонь способен очень быстро разрушить деревянное строение, так как древесина отлично горит. В отличие от нее, большинство видов кирпича довольно устойчиво к воздействию огня, в особенности шамотный кирпич.

Что касается других современных материалов, для сравнения с кирпичом обычно выбирают пеноблок и газобетон. Пеноблоки – это бетон с порами, в состав которого входят вода и цемент, пенообразующий состав и затвердители, а также пластификаторы и другие компоненты. Композит не впитывает влагу, отличается высокой морозостойкостью, сохраняет тепло. Используется при возведении невысоких (в два-три этажа) частных построек. Теплопроводность равна 0,2-0,3 Вт/М*К.

Газобетон – очень прочные соединения сходного строения. В них до 80% пор, обеспечивающих отличную тепло- и звукоизоляцию. Материал экологичный и удобный в использовании, а также недорогой. Теплоизоляционные свойства газобетона в 5 раз выше, чем у красного кирпича, и в 8 раз – чем у силикатного (коэффициент теплопроводности не превышает 0,15).

Однако газоблочные структуры боятся воды. К тому же по плотности и долговечности они уступают красному кирпичу. Одним из востребованных на рынке стройматериалов называют пенополистирол экструдированный, или пеноплекс. Это плиты, предназначенные для теплоизоляции. Материал пожаробезопасен, не впитывает влагу и не гниет.

По мнению специалистов, сравнение с кирпичом данный композит выдерживает лишь по теплопроводности. Утеплитель имеет показатель, равный 0,037-0,038. Пеноплекс недостаточно плотный, он не обладает нужной несущей способностью. Поэтому лучше всего сочетать его с кирпичом при возведении стен, при этом дополненная пеноплексом кладка в полтора полых кирпича позволит добиться соблюдения строительных норм по теплоизоляции жилого помещения. Применяется пеноплекс и для фундаментов домов и отмостков.

Что такое теплопроводность материалов

Критерием теплопроводимости строительных материалов считается их способность сохранить тепловую энергию или отдавать ее, не растрачивая ее попусту. При выборе строительных материалов важно чтобы тепловая энергия использоваться по назначению.

Теплопроводность кирпичных изделий это свойство пропускать тепловую энергию через себя. Она показывает степень нагрева кирпичной стены, а так же способность проводить и передавать тепло. Теплообмен происходит до тех пор, пока один из материалов обладает более высокой температурой. Когда температурный показатель у обоих материалов приблизится к одинаковому числу, теплообмен прекратится.

Разные типы кирпича обладают различными коэффициентами теплопроводности.

  • Для сооружения несущих конструкций, перегородок используют полнотелые изделия.
  • Для возведения каминов нужен огнеупорный кирпич с высоким коэффициентом теплообмена.
  • Облицовочный кирпич должен иметь низкий уровень теплопроводности. Его предназначение создать строению внешний привлекательный вид, стиль, и создать препятствие потери тепла.

Не стоит забывать, что для укладки разных видов облицовки требуются разные растворы. Выбранный вариант раствора не изменяют на протяжении всего периода работ.

Понятие о теплопроводности

Эта характеристика имеет важное значение в строительстве. Существует несколько взаимосвязанных вариантов подхода к оценке движения тепла в материалах:

  1. Способность предметов передавать нагрев от одной части целого к другой посредством последовательного перемещения хаотически колеблющихся частиц тела (молекул, электронов и атомов) от подвижных в сторону неактивных — холодных — называют теплопроводностью. Не следует путать этот показатель с термическим сопротивлением, которое свидетельствует о способности препятствовать перемещениям нагретых молекул.
  2. Коэффициент теплопроводности λ – способность физического тела передавать энергию за определённое время через единичную площадь при падении температуры на градус к наикратчайшей длине до изотермической поверхности. Другими словами, λ показывает, сколько тепла теряется за период прохождения сквозь стену. Принятая в технических расчётах размерность показателя — Вт/м·°C.
  3. Удельная теплопроводность Λ=λ/δ, где δ – толща преграды в метрах: Вт/м²·°C. Обратной величиной этой характеристики является термическое сопротивление: 1/Λ – оно оценивает препятствование 1 м² площади предмета перетоку энергии нагрева за час при разности температур поверхностей в 1°C. Другое название характеристики — коэффициент теплоизоляции, размерность: м²·°C/Вт.

В этом видео вы узнаете о характеристиках кирпича:

При выборе материалов обычно обращают внимание на 2 показателя: термическое сопротивление, определяемое из соотношения 1/(λ/δ), и гораздо чаще применяемый коэффициент теплопроводности λ. Если значения первой характеристики возрастают, это свидетельствует о возможности употребить материал для изоляции. И наоборот, низкие цифры указывают на использование в качестве проводника температуры. Чем выше коэффициент теплопроводности, тем потери нагрева здания весомее, а малые значения свидетельствуют об эффективном в части энергосбережения материале стен.

Преимущества и недостатки строений, возведенных из силикатного кирпича

Силикатный кирпич и строения, возведенные из него, обладают рядом иных преимуществ. Из них можно выделить:

  • Невысокая стоимость изделий;
  • Экологичность материала;
  • Хорошая геометрия изделий;
  • Высокие эстетические качества;
  • Показатель прочности, плотности и морозостойкости – достаточно конкурентные;
  • Звукоизоляционные характеристики;
  • Разнообразие выбора размеров, цветов и производителей;
  • Большое количество вариантов отделки как внешней, так и внутренней;
  • Широкая сфера применения материала;
  • Возможность произвести кладку самостоятельно, для этого понадобится только инструкция.

Что касается теплопроводности, то, скорее, данный показатель можно отнести к плюсам, так как при этом стоит учесть высокую плотность изделий.

Недостатки заключаются в следующем:

  • Материал достаточно тяжелый, особенно, в сравнении с ячеистыми бетонами;
  • Влагопоглощение;
  • В ассортименте продукции отсутствуют декоративные элементы, что не позволяет расширить архитектурные возможности при использовании материала;
  • Ограничение применения в строительстве силикатного кирпича помещений, для которых характерна постоянная влажность. Например, это – баня.
Читать еще:  Дом из деревянных кирпичей
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector