Nev-terminal.ru

Строительный журнал
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Теплопроводность материалов стен кирпич

В экономике страны строительная отрасль выделяется как наиболее энергоемкая:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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.

Читать еще:  Плитка настенная с рисунком кирпича
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.

Стена состоит на 90% из утеплителя, каменной ваты. Здесь уже расход очень даже радует, в месяц нужно затратить всего 2873 рубля. Меньше 1-го киловатта отдаем мощности. Это уже близко к расходам по квартплате. Прошу вас никогда не использовать в своих жилых домах экструдированные пенополистирол — это ядовитый утеплитель, который активно рекламируют производители открыто обманывая нас. О ядовитых свойствах этого утеплителя, я подробнее написал в предыдущем посте — Дома из СИП панелей .

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!

Уровень показателя силикатных изделий

Сфера применения силиката зависит от его качественных характеристик. Сюда входят теплопроводность, водопоглощение и морозостойкость кирпича. Силикат обладает повышенной склонностью к водопоглощению, поэтому он не используется при кладке фундаментов, подвалов или цоколей, так как эти сооружения имеют высокий уровень влажности.

Сухой силикатный материал обладает теплопроводностью (Т), составляющей 0,8 Вт/м*К. Керамические изделия имеют более высокую величину данного параметра, поэтому Т кладки сооружений из них составляет 0,9 Вт/м*К, что на 0,2 Вт/м*К больше, чем в первом случае. Показатель, составляющий 0,35-0,70 Вт/(м°С), а также средняя плотность сухого силикатного кирпича находятся в линейной зависимости, поэтому данная величина не зависит от количества и расположения пустот.

Силикатные изделия имеют значение теплового показателя переноса энергии меньше, чем керамические, поэтому они применяются для отделки фасадов. Для получения теплоэффективных стен применяется многопустотный силикатный кирпич, а также камень. Их плотность не более 1450 кг/м³. Эффект достигается только при аккуратном ведении кирпичной кладки, предполагающей использование нежирного кладочного раствора, который наносится тонким слоем и имеет плотность не более 1800 кг/м³. Раствор не должен заполнять пустоты в изделии.

Сравнение теплоизоляции популярных материалов

Теплопроводность стен – важный параметр, который определяет затраты на отопление и общую стоимость обслуживания строения.

При расчетах конструктора используют специальную единицу – коэффициент теплопроводности. Чем он меньше, тем лучше материал сохраняет температуру в помещении, и наоборот – чем больше значение, тем быстрее улетучивается нагретый воздух наружу.

Наглядное сравнение коэффициентов теплопроводности часто используемых в частном строительстве материалов:

  • клееный брус – 0,1 Вт/м∙ 0 С;
  • профилированный брус – 0,18 Вт/м∙ 0 С;
  • кирпич пустотелый – 0,52 Вт/м∙ 0 С;
  • пенобетон – 0,14…0,29 Вт/м∙ 0 С (зависит от плотности);
  • железобетон – 2,04 Вт/м∙ 0 С;
Читать еще:  Стены кремовый цвет кирпича

Как видно, вопрос какой дом построить, чтобы он был теплым и недорогим, решается просто – достаточно выбрать эффективный стеновой материал.

Теперь рассмотрим популярные материалы.

Кирпич

Второй по популярности и известности компонент строительства. Его особенности:

  • высокая стоимость;
  • в помещениях в зимнее время при интенсивном отоплении значительно высыхает воздух, что приводит к раздражению и пересыханию слизистых оболочек носа, глотки и глаз;
  • для создания эффективной стены требуется либо слишком толстая кладка (что очень дорого), либо устройство дополнительного слоя теплоизоляции;
  • потребность во внутренней отделке;
  • дом из кирпича тяжелый, требуется мощный фундамент;
  • монтаж обходится дорого;
  • высокая степень брака.

Монолитный бетон

Монолитное домостроение в частной практике встречается, но не так часто, как деревянное или блочное. Недостатки бетона:

  • как и кирпич, бетон не обеспечивает воздухообмен помещения и улицы, поэтому в зимнее время в доме очень сухой воздух, что требует применения увлажнителей;
  • дополнительное утепление в бетонном доме – необходимость в виду большого коэффициента теплопроводности;
  • потребность в обустройстве массивного фундамента под тяжелый дом;
  • большие затраты на покупку материала и его укладку/монтаж;
  • возникает потребность в отделке с целью улучшения эстетических качеств поверхности;

необходимо знать, как правильно построить дом монолитным способом, поскольку метод предполагает большое количество точных расчетов и строгое соблюдение технологи приготовления бетона и заливки конструкций.

Ручная рубка

Кругляк чаще используют для возведения загородных дачных домов. Что необходимо учитывать при выборе этого строительного компонента:

  • с течением времени образование трещин неизбежно. Это значительно ухудшает теплопроводность стен;
  • отсутствие сушки бревна приводит к значительной усадке дома в первые сезоны и ближайшие годы;
  • без отделки не обойтись;
  • большой коэффициент теплопроводности.

Единственный плюс материала – сравнительно невысокая стоимость, но она перекрывается потребностью в дорогостоящем постоянном обслуживании оседающих стен.

Брус естественной влажности

Брус естественной влажности – не самый лучший вариант для строительства капитального дома:

  • при высыхании дерева в естественных условиях не избежать образования трещин, которые становятся мостиками холода, нередко конструкция стен изменяется, образуются зазоры между брусьями, которые необходимо своевременно закрывать;
  • древесина требует ежегодной обработки антисептиками, поскольку должной обработки перед строительством изделия не проходят;
  • усушка бруса происходит в течение 5-7 лет, конструкции дают значительную усадку и заметно деформируются. Через это время вероятно придется делать ремонт отделки, оконных и дверных блоков;
  • капитальную крышу можно установить только после полной усадки дома, до этого срока ставят черновую конструкцию;
  • невысокая стоимость материала в конечном счете приравнивается к цене клееного бруса.

Пеноблоки

Второй по популярности строительный материал после древесины. Почему ему отдают предпочтение:

  • конструкции дома получаются сравнительно нетяжелые, не требуется установка мощного фундамента;
  • дом возводится быстро, монтажные работы не такие дорогие, как кладка кирпича;
  • внешняя и внутренняя облицовки производятся просто любыми материалами;
  • в пеноблоках штробы делаются несложно, в них можно спрятать проводку и коммуникации – материал еще и пожаробезопасен;
  • относительно небольшой коэффициент теплопроводности, который прямо пропорционален плотности материала;
  • отличная защита от шума.
  • хрупкость – основной недостаток материала. Блоки могут повредиться в процессе неправильной транспортировки и монтажа;
  • при неравномерной усадке дома из-за некачественного фундамента стены покрываются трещинами;
  • при пенообразовании углекислым газом из бетонного раствора выделяется мел, который делает блоки хрупкими;
  • у пенобетона высокий коэффициент поглощения влаги, но отдает он ее сложно и долго;
  • качественный пеноблок лишен многих недостатков, но найти на рынке действительно ответственного производителя непросто;
  • стоимость дома из пеноблока приблизительно такая же, как из клееного бруса, только хлопот с первым будет значительно больше (отделка, утепление, ремонт и обслуживание).

Каркасно-щитовой дом

Дома канадской конструкции набирают популярность, имея такие преимущества:

  • легкий дом, отсутствие потребности в тяжёлом фундаменте;
  • низкая теплопроводность сэндвич-панелей;
  • длительный период эксплуатации дома.

Особое внимание необходимо уделять:

  • вентиляции – панели не дышат, требуется организация воздухообмена;
  • в утеплителе и на поверхности панелей селятся паразиты, требуется периодическая обработка антисептиками и качественная отделка.

Стоимость каркасно-щитового дома невысокая, но оправдана только в случае использования качественных сип-панелей и соблюдения технологии строительства.

Бревно оцилиндрованное

Бревенчатый дом не выходит из моды несколько веков. Его достоинства:

  • быстрое строительство;
  • низкая стоимость материала и монтажных работ;
  • внутреннюю и внешнюю отделку можно не производить, теплоизоляция не требуется.

Недостатки, о которых необходимо помнить при выборе оцилиндрованного бревна:

  • усадка в 2-3 года значительная, поэтому производить отделку и установку блоков оконного и дверного заполнения бессмысленно;
  • на протяжении первого десятка лет усадка будет происходить стабильно;
  • бревно чутко реагирует на изменение влажности и изменяет свои объемы со сменой сезонов, что усугубляет процесс усадки;
  • потребность в обработке бревна антисептиками. Причем, попытки сэкономить на составе для избавления от микрофлоры могут привести к увеличенным затратам на устранение дефектов после некачественной обработки.

Теплосопротивление материалов

Кладка из красного кирпича, толщина стены 0,25 м. (в один кирпич)0,36
Кладка из красного кирпича, толщина стены 0,38 м. (полтора кирпича)0,53
Кладка из силикатного кирпича, толщина стены 0,25 м. (в один кирпич)0,30
Кладка из силикатного кирпича, толщина стены 0,38 м. (полтора кирпича)0,44
Кладка из газо-пеноблоков, толщина стены 0,2 м.0,69
Кладка из газо-пеноблоков, толщина стены 0,3 м.0,81
Брус деревянный, 100 мм.0,71
Брус деревянный, 150 мм.1,07
Металл 0,5 – 1,0 мм. (ангары, павильоны, строит. вагончики, крыши домов)0,1
Читать еще:  Отделка дверных откосов с одной стеной

Из таблицы следует, что в соответствии с требованиями СНиП толщина стен жилого дома должна быть:

Исполнение данных условий в современной действительности абсолютно нереально. Вот почему использование утеплителей сегодня – вынужденная необходимость. Чем ниже коэффициент теплопроводности утеплителя, тем меньше его слой.

Что же такое теплопроводность?

Теплопроводность — способность материалов проводить тепло от более нагретых частей материала к менее нагретым частям. Теплопроводность зависит от плотности, структуры материала.

Коэффициент теплопроводности — это физическое свойство каждого материала. Проще говоря, это поток тепла через различные материалы. Теплопроводность строительных материалов, в последние годы популярна из-за все более и более жестких норм в области охраны окружающей среды. Ограничения эти должны привести к снижению потребления энергии. Это возможно за счет использования материалов с низкими коэффициентами теплопроводности.

Коэффициент теплопроводности — это количество тепловой энергии, протекающей через определенную массу образца в результате внешней разницы температур.

Это одна из важнейших характеристик изоляционных материалов. Чем меньше значение коэффициента, тем материал хуже проводит тепло. А следовательно, лучше изолируют от его потери. Это означает, что в тех же условиях больше тепла пройдет через вещество с большей теплопроводностью.

Согласно второму закону термодинамики, тепло всегда течет к области с более низкой температурой.

Второй закон термодинамики

Единицей измерения коэффициента теплопроводности в системе СИ является Вт/(м•K).

Коэффициент теплопроводности характеризует интенсивность передачи тепла через данный материал. Веществами, лучше всего проводящими тепло являются металлы, наименее газы. Как правило, материалы, которые хорошо проводят ток, (медь, алюминий, золото и серебро), являются также хорошими проводниками тепла. А электрические изоляторы (дерево, пластик, резина) плохо проводят тепло. Коэффициент теплопроводности теплоизоляционных материалов возрастает с повышением температуры, а у металлов уменьшается. Сплавы разных металлов обычно имеют меньшее значение теплопроводности, чем их составляющие. Теплопроводность неоднородных веществ зависит, в частности, от их структуры, пористости, но, прежде всего, плотности. Если производитель заявляет о низком значении коэффициента при низких плотностях, это должно вызвать много сомнений у покупателя.

Коэффициенты теплопроводности для разных материалов

МатериалКоэффициент теплоотдачи [Вт/(м·К)]
Пенополиуретан0,025-0,45
Воздух0,025
Минеральная вата0,031-0,045
Пенополистирол0,032-0,045
Пробка0,045-0,07
Войлок, маты и плиты из минеральной ваты0,042-0,045
Древесина0,16-0,3 (сосна и ель), 0,22-0,4 (дуб)
Кирпич0,15-1,31
Цемент0,29
Вода0,6
Простой бетон из щебня1-1,7

Коэффициенты теплопередачи изоляционных материалов должны принимать наименьшие возможные значения. Чем меньше значение коэффициента, тем меньше должна быть толщина слоя изоляции, чтобы обеспечить определенное значение коэффициента теплопередачи на перегородке. В настоящее время производители теплоизоляционных материалов (полистирол, графитовые плиты или минеральная вата) стремятся минимизировать толщину продукта за счет уменьшения коэффициента, например, для полистирола 0,032-0,045, для сравнения кирпичей 0,15-1,31.

Что касается строительных материалов, коэффициент теплопроводности имеет меньшее значение, но в настоящее время стремятся к производству строительных материалов с низким значением (например, керамический полый кирпич, керамзитобетонные блоки, ячеистые бетонные блоки). Такие материалы позволяют создавать однослойную стену (без изоляции) или с минимально возможной толщиной изолирующего слоя.

Заключение

В последние годы в сегменте малоэтажного жилищного строительства происходят значительные изменения. Экономические условия вынуждают население отказываться от традиционных материалов в пользу более прогрессивных технологий.

Наружная стена состоит из отдельных элементов, совокупность и взаимодействие которых определяет способность жилого здания сохранять тепло. В этом отношении самые худшие характеристики у традиционной кирпичной кладки. Высокая теплопроводность даже у лучших образцов кирпича, практически исключает возможность его использования без дополнительного утепления. Воздушный зазор в двухрядной стене и использование пустотелого керамического кирпича лишь незначительно снижают теплопотери. Подобные строительные конструкции однозначно нуждаются в дополнительном утеплении.

Сравнивать какой дом лучше каркасный или кирпичный по теплотехническим характеристикам даже некорректно. Преимущество первого выглядит просто подавляющим. При прочих равных условиях системы отопления, для того, чтобы прогреть кирпичные стены, бывает необходимо несколько суток. Каркасный дом, возведенный, например, с использованием технологии 3D каркас, полностью протапливается в течение двух часов и в дальнейшем хорошо сохраняет тепло.

Этот же фактор позволяет точно ответить на вопрос: брус или каркас что лучше? Какое жилое строение является более эффективным с точки зрения способности сохранения тепла? Преимущества каркаса здесь также весомые. Деревянный брус или бревно имеют неплохие показатели тепловодности, но дом из бруса все же не лишен технологических недостатков в виду наличия большого количества «мостиков холода».

Простое сравнение показателей теплопроводности кирпича и 3D каркас явно в пользу последнего. Ответ на вопрос, из чего строить самый теплый дом, очевиден и однозначен. Решая данный вопрос, правильнее говорить все же о деревянном каркасном доме по технологии 3D каркас, в котором применение многослойной структуры позволяет устранить все недостатки других технологий загородного домостроения.

Здания по технологии 3D каркас являются не только самыми теплыми каркасными домами для постоянного проживания, но также являются лидерами по энергоэффективности. В этом мнения многих специалистов совпадают: 3D каркас обладает исключительной способностью к сохранению тепла, имеет параметры «пассивного дома» и рекомендован для использования на всей территории нашей страны в качестве энергоэффективного жилья.

НУЖЕН ТЕПЛЫЙ ДОМ ДЛЯ КРУГЛОГОДИЧНОГО ПРОЖИВАНИЯ?

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector