Нормы теплопроводности стены

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:

R=δ/λ (м 2 ·°С/Вт), где:

δ – толщина материала, м;

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

Астраханская обл., Ставропольский край, Краснодарский край

Белгородская обл., Волгоградская обл.

Алтай, Красноярский край, Москва, Санкт Петербург, Владимирская обл.

Расчет теплопроводности стены

Чтобы определить, какой толщины возводить стену при постройке дома, нужно научиться рассчитать теплопроводность стен. Этот показатель зависит от используемых строительных материалов, климатических условий.

Нормы толщины стен в южных и северных регионах будут различаться. Если не сделать расчет до начала строительства, то может оказаться так, что в доме зимой будет холодно и сыро, а летом слишком влажно.

Чтобы этого избежать, нужно высчитать коэффициент сопротивления теплопередачи материала для постройки стен и утеплителя.

Для чего нужен расчет

Чтобы сэкономить на отоплении и способствовать созданию здорового микроклимата в помещении, нужно правильно рассчитать толщину стен и утеплительных материалов, которые будем использовать при строительстве. По закону физики, когда на улице холодно, а в помещении тепло, то через стену и кровлю тепловая энергия выходит наружу.

Если неправильно рассчитать толщину стен, сделать их слишком тонкими и не утеплить, это приведет к негативным последствиям:

  • зимой стены будут промерзать;
  • на обогрев помещения будут затрачиваться значительные средства;
  • сместиться точка росы, что приведет к образованию конденсата и влажности в помещении, заведется плесень;
  • летом в доме будет так же жарко, как и под палящим солнцем.

Чтобы избежать этих неприятностей, нужно перед началом строительства просчитать показатели теплопроводности материала и определиться, какой толщины возводить стену, и каким теплосберегающим материалом ее утеплять.

От чего зависит теплопроводность

Проводимость тепла рассчитывают исходя из количества тепловой энергии, проходящей через материал площадью 1 кв. м. и толщиной 1 м при разнице температур внутри и снаружи в один градус. Испытания проводят в течение 1 часа.

Проводимость тепловой энергии зависит от:

  • физических свойств и состава вещества;
  • химического состава;
  • условий эксплуатации.

Теплосберегающими считаются материалы с показателем менее 17 ВТ/ (м·°С).

Выполняем расчеты

Расчет толщины стен по теплопроводности является важным фактором в строительстве. При проектировании зданий архитектор рассчитывает толщину стен, но это стоит дополнительных денег. Чтобы сэкономить, можно разобраться, как рассчитать нужные показатели самостоятельно.

Скорость передачи тепла материалом зависит от компонентов, входящих в его состав. Сопротивление передачи тепла должно быть больше минимального значения, указанного в нормативном документе «Тепловая изоляция зданий».

Рассмотрим, как рассчитать толщину стены в зависимости от применяемых в строительстве материалов.

δ это толщина материала, используемого для строительства стены;

λ показатель удельной теплопроводности, рассчитывается в (м2·°С/Вт).

Когда приобретаете стройматериалы, в паспорте на них обязательно должен быть указан коэффициент теплопроводности.

Значения параметров для жилых домов указаны в СНиП II-3-79 и СНиП 23-02-2003.

Допустимые значения в зависимости от региона

Минимально допустимое значение проводимости тепла для различных регионов указано в таблице:

Показатель теплопроводности Регион
1 2 м2•°С/Вт Крым
2 2,1 м2•°С/Вт Сочи
3 2,75 м2•°С/Вт Ростов—на—Дону
4 3,14 м2•°С/Вт Москва
5 3,18 м2•°С/Вт Санкт—Петербург

У каждого материала есть свой показатель проводимости тепла. Чем он выше, тем больше тепла пропускает через себя этот материал.

Показатели теплопередачи для различных материалов

Величины проводимости тепла материалами и их плотность указаны в таблице:

Материал Величина теплопроводности Плотность
Бетонные 1,28—1,51 2300—2400
Древесина дуба 0,23—0,1 700
Хвойная древесина 0,10—0,18 500
Железобетонные плиты 1,69 2500
Кирпич с пустотами керамический 0,41—0,35 1200—1600

Теплопроводность строительных материалов зависит от их плотности и влажности. Одни и те же материалы, изготовленные разными производителями, могут отличаться по свойствам, поэтому коэффициент нужно смотреть в инструкции к ним.

Расчет многослойной конструкции

Если стену будем строить из различных материалов, допустим, кирпич, минеральная вата, штукатурка, рассчитывать величины следует для каждого отдельного материала. Зачем полученные числа суммировать.

В этом случае стоит работать по формуле:

Rобщ= R1+ R2+…+ Rn+ Ra, где:

R1-Rn- термическое сопротивление слоев разных материалов;

Ra.l– термосопротивление закрытой воздушной прослойки. Величины можно узнать в таблице 7 п. 9 в СП 23-101-2004. Прослойка воздуха не всегда предусмотрена при постройке стен. Подробнее о расчетах смотрите в этом видео:

На основании этих подсчетов можно сделать вывод о том, можно ли применять выбранные стройматериалы, и какой они должны быть толщины.

Последовательность действий

Первым делом, нужно выбрать строительные материалы, которые будете использовать для постройки дома. После этого рассчитываем термическое сопротивление стены по описанной выше схеме. Полученные величины следует сравнивать с данными таблиц. Если они совпадают или оказываются выше, хорошо.

Если величина ниже, чем в таблице, тогда нужно увеличить толщину утеплителя или стены, и снова выполнить подсчет. Если в конструкции присутствует воздушная прослойка, которая вентилируется наружным воздухом, тогда в учет не следует брать слои, находящиеся между воздушной камерой и улицей.

Как выполнить подсчеты на онлайн калькуляторе

Чтобы получить нужные величины, стоит ввести в онлайн калькулятор регион, в котором будет эксплуатироваться постройка, выбранный материал и предполагаемую толщину стен.

В сервис занесены сведения по каждой отдельной климатической зоне:

  • t воздуха;
  • средняя температура в отопительный сезон;
  • длительность отопительного сезона;
  • влажность воздуха.

Температура и влажность внутри помещения – одинаковы для каждого региона

Сведения, одинаковые для всех регионов:

  • температура и влажность воздуха внутри помещения;
  • коэффициенты теплоотдачи внутренних, наружных поверхностей;
  • перепад температур.

Чтобы дом был теплым, и в нем сохранялся здоровый микроклимат, при выполнении строительных работ нужно обязательно выполнять расчет теплопроводности материалов стены. Это несложно сделать самостоятельно или воспользовавшись онлайн калькулятором в интернете. Подробнее о том, как пользоваться калькулятором, смотрите в этом видео:

Для гарантировано точного определения толщины стен можно обратиться в строительную компанию. Ее специалисты выполнят все необходимые расчеты согласно требованиям нормативных документов.

Какие стены теплосберегающие

Одно из главных качеств стен дома – теплосбережение. Под этим подразумевается создание теплового комфорта внутри помещения и обеспечение необходимой экономии энергии. Ограждающие конструкции должны быть теплыми.

Стены также обладают и другими качествами, — прочностью, экологичностью, долговечностью и др. Все это тесно увязано с обеспечением теплосбережния.

Все качества достигаются какими-то конструктивными решениями. Далее рассмотрим распространенные конструкции теплосберегающих стен для частных домов.

Нормативы требуют экономическую выгоду от утепления

Стены должны удовлетворять требованиям СНиП 23-02-2003 по теплосбережению. Это экономически обусловленные требования, если они достигаются, значит хозяин экономит деньги наилучшим образом. Но для частных застройщиков эти требования не являются обязательными, ими необходимо руководствоваться как рекомендациями.

К примеру, для Московской области сопротивление теплопередаче стен должно быть не менее чем 3,12 м2х°С/Вт, для Якутии — не менее 5,0 м2х°С/Вт.

Но как соблюдение этих правил сказывается на обеспечении комфорта в доме?

Санитарные нормы по теплу и их достижение

Согласно санитарным нормам стены не должны быть холоднее воздуха больше чем на 4 градуса. Если температура воздуха в помещении 21 градус, то внутренняя поверхность стены должна быть теплее 17 градусов.

Стены не должны ощущаться как холодные. Они также не должны конденсировать на поверхности или внутри себя влагу.

Санитарные требования достигаются, если сопротивление теплопередаче стены составляет, например, для Москвы 1,4 м2х°С/Вт, а для Якутска 2,2 м2х°С/Вт. Что значительно меньше требований СНиП по теплосбережению.
Остается уточнить, какие конструкции стены удовлетворяют всем требованиям.

Теплые стены часто двухслойные

На рисунке схематично указано распределение температур возле кирпичных стен. В первом случае толщина стены в 2,5 кирпича, во втором — в 1 кирпич. При указанной низкой температуре на улице ни одна из стен не удовлетворяет санитарным требованиям.

В нашем климате стены из тяжелых плотных материалов должны утепляться эффективным слоем утеплителя.
В результате этого получаются двухслвойные или трехслойные стены.

Простой расчет утеплителя

Сопротивление теплопередаче двухслойных стен у которых несущий слой сделан из тяжелых материалов (кирпича, бетона) фактически определяется толщиной и видом утеплителя, так как влияние несущего крепкого слоя на теплосбережение несущественно.

При выборе толщины утеплителя можно руководствоваться грубыми расчетами, не учитывая саму стену.

Например, согласно расчету «в одно действие» для Региона Москвы потребуется не менее 10 см пенополистирола для утепления стен. Подробней, как рассчитать утепление

Однослойные стены с небольшими утечками тепла

Но теплые стены могут быть и однослойными, если используются пористые облегченные материалы — автоклавный газобетон, другие виды легких бетонов, поризованной керамики (Применение крупнопористого керамзитобетона для строительства стен).

Требуемая толщина автоклавного газобетона для региона Москвы по условию энергосбережения не менее 55 см. Такая толщина влечет значительное удорожание и фундамента. Для выполнения санитарные требований по тепловому комфорту достаточно и 25 см газобетона, но потери тепла будут значительными.

Стоит ли строить однослойные стены из легких пористых материалов?

Достаточно ли теплые стены в один слой

Расчеты показывают, что стены из легких материалов в нашем климате не удовлетворяют требованиям СНиП при их обычной толщине – 36 — 44 см.

Ведь коэффициент теплопроводности газобетона Д400 при рабочей влажности приблизительно равен 0,2 — 0,25 м2х°С/Вт, и это лучшая ситуация с влажностью и качеством самого материала, чаще 0,23 — 0,29 м2х°С/Вт (производители этих материалов «стыдливо» замалчивают теплопроводность продукции, и указывают значения коэффициента теплопроводности для полностью сухого воздуха , примерно 0,15 — 0,17 м2х°С/Вт).

Таким образом, однослойные стены из пористых материалов при разумной толщине стены, перекрывают по теплосбережению требования нормативов только лишь примерно на 50 — 70% для большинства климатических зон. Но насколько это критично?

Чем компенсируются потери тепла через стены

Если руководствоваться требованиями по температуре внутренней поверхности стен то теплосберегающих свойств однослойных стен из легких материалов хватает с запасом.

Нужно учитывать, что потери тепла через стены обычно находятся на уровне 20 — 25% от всех теплопотерь дома. Большинство же тепла уходит с вентиляцией (как уходит тепло с вентиляцией), а также через проемы (теплые окна ) и через кровлю (утепление чердачного перекрытия ).

Недостаток сопротивления теплопередаче на 20 — 40% у стен не является чем-то существенным в плане экономии, и не повлечет банкротства. Просто все же имеется целесообразность его не допускать при строительстве.

Сохранить однослойность стены (преимущества простой однослойной стены) и поднять ее сопротивление теплопередаче поможет теплая штукатурка. (Свойства легких и теплых штукатурок )

Еще недостатки стен из пористых материалов

Важнее недостаток теплоемкости у таких стен. Желательно в доме из легких материалов обустраивать тяжелые теплоемкие стяжки (как делать теплые полы по прочному перекрытию) или же строить каменные камины и печи как украшение и резервное отопление, а также внутренние стены из тяжелых материалов, так как внутренняя теплоемкость обеспечивает температурную стабильность — условие теплового комфорта. Его обеспечение системами отопления, вентиляции и кондеционирования затратно и не качественно.

Стены из пористых материалов обладают и другими недостатками — большая хрупкость грозит трещинами, требует особый фундамент, «не держится гвоздь» и др.

Долговечность утеплителя — важнейший вопрос

Прочность стен определяется в проекте их толщиной, армировкой, проемами и др. Остается заметить, что для одноэтажных и двухэтажных частных домов надежными считаются стены из плотных материалов при толщине от 30 см (проектировщики могут закладывать и от 20 см с армопоясами) и от 36 см для пористых материалов (в проектах может быть от 25 см).

С утеплением стен тесно увязан вопрос их долговечности. Минеральная вата и пенополистиролы — недолговечные материалы, так как в них находится разлагающиеся синтетика и (или ) органика. Срок их службы — 25 — 35 лет.

Чем плотнее сами материалы тем и больше срок службы.
Рекомендуется применять минеральную вату для вентилируемого фасада с плотностью от 80 кг/м куб (непродуваемая может находиться без супердиффузионной мембраны) а под штукатурку – 120 – 150 кг/м куб.

Минеральные утеплители — газобетон с плотностью 100 — 200 кг/м куб и пеностекло, служат дольше, как и сами стены из минеральный материалов, ориентировочно более 100 лет.

Двухслойные стены с минеральной ватой и пенополистиролами потребуют капитального ремонта — замены слоя утеплителя.

Различные факторы для выбора

Экологическая составляющая вопроса — главнейшая. Нельзя внутри жилого помещения размещать разлагающиеся минеральную вату и пенополистирол в качестве заполнителей или утепления. Их назначение — наружное утепление.

Также нужно не забывать, что двухслойные и трехслойные стены строятся дольше, требуют квалификации, они аварийно-опасные при нарушении парообмена (при влагонакоплении), что в свою очередь вызывается нарушением конструкции или неграмотным использование утеплителей, чувствительные к разрушающим воздействиям атмосферы,

Однослойные стены — просты, быстро строятся, и устойчивы к воздействиям, не склонны к авариям. Однослойные стены по указанным качествам имеют весомое преимущество. Но они чаде не достаточно теплосберегающие….

Парообмен однослойных стен также должен регулироваться, — нельзя запирать выход пара из пористых материалов наружной облицовкой. Изнутри, — наоборот, следует разместить паронерпроницаемую отделку или паробарьер.

Цена вопроса и сложность выбора

Цена же на однослойные и двухслойные стены, с учетом особенностей фундамента (для однослойных стен потребуется шире), приблизительно одинаковая. Трехслойные стены могут быть дороже, но там переплачивают за отделку клинкерным кирпичем. Трехслойные стены с теплоизолятором

Таким образом, вопрос о выборе утепленных стен для дома, не имеет однозначного ответа. Возможно, что на сегодняшний день оптимальным представляется применение для строительства частного дома долговечного и недорогого утеплителя газобетон низкой плотности совместно с теплоемкими тяжелыми стенами, но что будет завтра…

Нормируемое сопротивление теплопередаче по СНиП – таблица

Чтобы построить теплый дом – требуется утеплитель. Против этого уже никто не возражает. В современных условиях построить дом, отвечающий требованиям СНиП, без применения утеплителя невозможно.

То есть, деревянный или кирпичный дом, конечно, построить возможно. И строят все также. Однако чтобы соответствовать требованиям Строительных Норм и Правил, его коэффициент сопротивления теплопередаче стен R должен быть не менее 3,2. А это 150 см обычной кирпичной стены.

Для чего, спрашивается, строить «крепостную стену» в полтора метра, когда можно для получения такого же показателя R=3,2 использовать всего 15 см высокоэффективного утеплителя – базальтовой ваты или пенопласта?

А если вы проживаете не в Подмосковье, а в Новосибирской области или в ХМАО? Тогда для вас коэффициент сопротивления теплопередаче для стен будет другим. Каким? Смотрите таблицу.

Таблица 4. Нормируемое сопротивление теплопередаче СНиП 23-02-2003 (текст документа):

Внимательно смотрим и комментируем. Если что-то непонятно, задаем вопросы через ФОРМУ СВЯЗИ или пишем в адрес редактора сайта – ответ будет у вас на электронной почте или в разделе НОВОСТИ.

Итак, в данной таблице нас интересует два вида помещений – жилые и бытовые. Жилые помещения, это, понятно, в жилом доме, который должен соответствовать требованиям СНиП. А бытовые помещения — это утепленные и отапливаемые баня, котельная и гараж. Сараи, кладовые и прочие хозяйственные постройки утеплению не подлежат, а значит, и показателей по теплосопротивлению стен и перекрытий для них нет.

Все требования, регламентирующие приведенной сопротивление теплопередаче по СНиП, разделяются по регионам. Регионы отличаются друг от друга продолжительностью отопительного сезона в холодное время года и предельными отрицательными температурами.

Таблицу, в которой указаны градусо-сутки отопительного сезона для всех основных городов России, можно увидеть в конце материала (Приложение 1).

Для примера, Московская область относится к региону с показателем D = 4000 градусо-суток отопительного периода. Для этого региона установлены следующие показатели СНиП сопротивления теплопередаче (R):

  • Стены = 2,8
  • Перекрытия (пол 1 этажа, чердак или потолок мансарды) = 3,7
  • Окна и двери = 0,35

Чтобы сделать расчет толщины утеплителя, используем формулу расчета и таблицу для основных утеплителей, применяемых в строительстве. Все эти материалы есть на нашем сайте – доступны при переходе по ссылкам.

С расчетами по стоимости утепления все предельно просто. Берем сопротивление стены теплопередаче и подбираем такой утеплитель, который при своей минимальной толщине будет устраивать нас по бюджету и вписываться в требования СНиП 23-02-2003.

Смотрим теперь градусо-сутки отопительного сезона для своего города, в котором вы проживаете. Если вы живете не в городе, а рядом, то можете использовать значения на 2-3 градуса выше, так как фактическая зимняя температура в крупных городах на 2-3 градуса выше, чем в области. Этому способствуют большие теплопотери на теплотрассах и выброс тепла в атмосферу тепловыми электростанциями.

Таблица 4.1. Градусо-сутки отопительного сезона для основных городов РФ (Приложение 1):

Чтобы использовать данную таблицу в расчетах, где фигурирует нормируемое сопротивление теплопередаче, можно взять средние значения внутренней температуры помещений в +22С.

Но тут уж, как говорится, на вкус и цвет – кто-то любит, чтобы было тепло и ставит регулятор по воздуху своего газового котла на +24С. А кто-то привык жить в более прохладном доме и держит температуру помещений на уровне в +19С. Как видите, чем прохладнее постоянная температура в помещении, тем меньше у вас уходит газа или дров на отопление своего дома.

Кстати, доктора нам говорят, что жить в доме при температуре +19С гораздо полезнее, чем при +24С.

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 кирпича Коэффициент
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) 0,56 0,70 0,53
Силикатный, белый 0,70 0,85 0,44
Керамический пустотелый (плотность 1400 кг/м³) 0,41 0,49 0,76
Керамический пустотелый (плотность 1000 кг/м³) 0,31 0,35 1,06

(*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

Материал Толщина
материала (мм)
Расчетное теплосо-
противлениеа (м² * °С / Вт)
Брус 100 0,71
Брус 150 1,07
Кладка из красного кирпича
(плотность 1800 кг/м³)
380
(полтора кирпича)
0,53
Кладка из белого силикатного кирпича 380
(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 кирпича 510
(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) 200 1,11
Кладка на клей из газо- пенобетонных блоков (плотность 600 кг/м³) 200 0,69
Кладка на клей керамзитобетонных блоков на керамзитовом песке и керамзитобетоне (плотность 800 кг/м³) 200 0,65
Теплоизоляционные материалы
Плиты из каменной ваты ROCKWOOL ФАСАД БАТТС 50 1,25
Ветрозащитные плиты Изоплат 25 0,45
Теплозащитные плиты Изоплат 12 0,27

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.

Теплотехнический расчёт наружных стен: методика

Нормами установлены три показателя тепловой защиты здания:

а) приведенное сопротивление теплопередаче отдельных элементов ограждающих конструкций здания;

б) санитарно-гигиенический, включающий температурный перепад между температурами внутреннего воздуха и на поверхности ограждающих конструкций и температуру на внутренней поверхности выше температуры точки росы;

в) удельный расход тепловой энергии на отопление здания, позволяющий варьировать величинами теплозащитных свойств различных видов ограждающих конструкций зданий с учетом объемно-планировочных решений здания и выбора систем поддержания микроклимата для достижения нормируемого значения этого показателя.

Требования тепловой защиты здания будут выполнены, если в жилых и общественных зданиях будут соблюдены требования показателей «а» и «б» либо «б» и «в». В зданиях производственного назначения необходимо соблюдать требования показателей «а» и «б».

Если в результате расчета удельный расход тепловой энергии на отопление здания окажется меньше нормируемого значения, то допускается уменьшение сопротивления теплопередаче отдельных элементов ограждающих конструкций здания (светопрозрачных согласно примечанию 4 к таблице 4) по сравнению с нормируемым по таблице 4, но не ниже минимальных величин , определяемых по формуле (3.16) для стен групп зданий, указанных в поз.1 и 2 таблицы 4, и по формуле (3.17) — для остальных ограждающих конструкций:

Нормируемые значения сопротивлений теплопередаче для стен жилых и общественных зданий Rreq устанавливается в зависимости от градусо-суток отопительного периода (далее по тексту, — ГСОП) по следующей зависимости:

где a, b — коэффициенты, численные значения которых приведены в таблице 4 СНиП 23-02-2003:

Здания и помещения, коэффициенты a и b. Стен Покрытий и перекрытий над проездами Перекрытий чердачных, над неотапливаемыми подпольями и подвалами Окон и балконных дверей, витрин и витражей Фонарей с вертикальным остеклением
1 3 4 5 6 7
1 Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты, гостиницы и общежития
a

b

0,00035 0,0005 0,00045 0,000025
1,4 2,2 1,9 0,25
2 Общественные, кроме указанных выше, административные и бытовые, производственные и другие здания и помещения с влажным или мокрым режимом
a

b

0,0003 0,0004 0,00035 0,00005 0,000025
1,2 1,6 1,3 0,2 0,25
3 Производственные с сухим и нормальным режимами
a

b

0,0002 0,00025 0,0002 0,000025 0,000025
1 1,5 1 0,2 0,15
Примечания

Dd — градусо-сутки отопительного периода, °С·сут, для конкретного пункта;

Градусо-сутки отопительного периода Dd, °С·сут, определяют по формуле: где – расчетная средняя температура внутреннего воздуха здания, °С, принимаемая для расчета ограждающих конструкций:

  • для группы зданий по поз.1 таблицы 4 – по минимальным значениям оптимальной температуры соответствующих зданий по ГОСТ 30494 (в интервале 20-22 °С),
  • для группы зданий по поз.2 таблицы 4 – согласно классификации помещений и минимальных значений оптимальной температуры по ГОСТ 30494 (в интервале 16-21 °С)
  • для группы зданий по поз.3 таблицы 4 – по нормам проектирования соответствующих зданий;

, – средняя температура наружного воздуха, °С, и продолжительность, сут, отопительного периода, принимаемые по СНиП 23-01 для периода со средней суточной температурой наружного воздуха не более 10 °С — при проектировании лечебно-профилактических, детских учреждений и домов-интернатов для престарелых, и не более 8 °С — в остальных случаях.

Пример . Требуется определить нормируемое значение сопротивления теплопередаче R req 0 (при поэлементном подходе), R req min (при комплексном подходе) стен жилого здания, проектируемого в г. Краснодар.

расчетная средняя температура внутреннего воздуха в жилых помещениях здания t int =20 °С (по табл. 1 ГОСТ 30494);

средняя за отопительный период температура наружного воздуха для г. Краснодар t ht = 2°С (по табл. 1* СНиП 23-0l);

продолжительность отопит. периода z ht =149 сут (по табл. 1* СНиП23-01).

Определение нормируемого сопротивления теплопередаче стен: Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП):

Dd = (t int — t ht )*z ht = (20 — (2)) • 149 = 2682 ( o C • сут).

Нормируемое сопротивление теплопередаче стен жилого здания: R req = a*D + b = 0,00035• 2682 +1,4 = 2,346 (м2 • o C/Вт).

Нормируемое минимально допустимое значение сопротивления теплопередаче стен жилого здания Rmq n : R min =0,63*R req =0,63*2,34=1,48(м2 • o C/Вт)

Методика расчета приведенного сопротивления теплопередаче наружных стен зданий из газобетонных блоков

Для производственных зданий с избытками явной теплоты более 23 Вт/м и зданий, предназначенных для сезонной эксплуатации (осенью или весной), а также зданий с расчетной температурой внутреннего воздуха 12 °С и ниже приведенное сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций (за исключением светопрозрачных) R req , м ·°С/Вт, следует принимать не менее значений, определяемых по формуле

В наружных стенах, где применяются газобетонные блок и, приведенное сопротивление теплопередаче R0[м2°С/Вт] определяется по формуле:

  • = 8.7 [Вт/м2°С] — коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности наружной стены, определяемый по СНиП 23-02;
  • = 23 [Вт/м2°С] — коэффициент теплоотдачи наружной поверхности стены для зимних условий;
  • r — коэффициент теплотехнической однородности кладки стен из газобетонных блоков с учетом влияния швов кладки;
  • R k =R гб — термическое сопротивление однослойной стены из газобетонных блоков [м2 о С/Вт];
  • R k =R +∑R — то же для многослойной стены [м2 о С/Вт] (например, состоящей из последовательно расположенных газобетонных блоков, утеплителя и облицовки).

Термическое сопротивление однородного слоя определяется по формуле^

  • δ – толщина стены (слоя) [m]
  • λ — расчетный коэффициент теплопроводности материала, из которого выполнен рассматриваемый слой [Вт/м°С].

Расчетный коэффициент теплопроводности λ зависит от марки блоков по плотности (D), равновесной влажности стены и вида кладочного раствора. Численные значения коэффициентов теплопроводности λ для изделий из автоклавного газобетона ГСУЛ приведены в таблице 1.1.

Расчетные теплотехнические показатели ячеистых бетонов автоклавного твердения (по ГОСТ 31359):

№ п.п. Материал Характеристика
материала в сухом состоянии
Расчетные коэффициtнты (при условиях эксплуатации)
Плотность,ρ кг/м Удельная теплоемкость, с0, кДж/кг*0С Коэфф. теплопроводности , λ0, Вт/м*0С Массового отношения влаги в материале, ω
%
Теплопроводности, λ, Вт/м*0С Теплоусвоения s, ( при периоде 24 ч), Вт/м2*0С Паропроницаемости,µ, мг/м**ч*Па
А Б А Б А Б АБ
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 Ячеистый бетон автоклавного твердения 600 0,84 0,14 4 5 0,16 0,183 2,66 2,9 0,16
2 -//- 500 0,84 0,12 4 5 0,14 0,147 2,28 2,37 0,2
3 -//- 450 0,84 0,108 4 5 0,13 0,132 2,05 2,13 0,21
4 -//- 400 0,84 0,096 4 5 0,11 0,117 1,82 1,89 0,23
5 -//- 350 0,84 0,084 4 5 0,1 0,103 1,63 1,66 0,25
6 -//- 300 0,84 0,072 4 5 0,08 0,088 1,39 1,42 0,26

1) расчетные значения коэффициента теплоусвоения s (при периоде 24 ч) материала в конструкции вычислены по формуле:

2)Характеристики материалов в сухом состоянии приведены при массовом отношении влагив материале ω, %, равном 0.

Растворные швы кладки влияют на теплотехническую однородность стен из газобетонных блоков, а следовательно и на расчетные значения сопротивлений теплопередаче. Чем толще швы кладки и чем выше их коэффициент теплопроводности, тем более значительно это влияние. Рассмотрим влияние растворных швов кладки на параметры теплотехнической однородности стен из газобетонных блоков.

Для расчета примем регулярный повторяющийся фрагмент кладки стен из газобетонных блоков (рис.3.5). Толщина рассматриваемого фрагмента — 375 мм. Размеры блоков в кладке: длина — 625 мм, ширина — 375 мм, высота — 250 мм. Марка блоков по плотности – D500, коэффициент теплопроводности для условий эксплуатации Б, — λБ=0.132 Вт/ м °С (согласно данным табл. А.1 ГОСТ 31359). Для упрощения расчетов в представленном ниже примере и для клея и для раствора примем цементно-песчаный плотностью 1800 кг/м3 (коэффициент теплопроводности, — λБ=0.93 Вт/м°С).

Рассмотрим следующие варианты кладки стен:

на клею со средней толщиной горизонтальных и вертикальных швов кладки 2 мм (рис. 3.5а);

на растворе со средней толщиной горизонтальных и вертикальных швов кладки 10 мм (рис. 3.5 б).

Расчет термического сопротивления регулярного фрагмента стеновой конструкции произведем методом сложения проводимостей.

Кладка на клею (рис. 3.5а)

Выделим регулярный фрагмент кладки А и разделим его на участки с различной проводимостью плоскостями, параллельными тепловому потоку. Получаем два однородных и одинаковых по толщине участка со следующими параметрами:

Термическое сопротивление всего регулярного фрагмента определяем по формуле (10) СП 23-101: Rг=ΣАi/Σ(Аi/ Ri)=(0,625+0,007)/(0,625/2,84+0,007/0,4)=2,66(м2*оС/Вт),

Соответственно, коэффициент теплотехнической однородности определяем по формуле: r=R r /Rг.б.=2,66/2,98=0,89

Кладка на растворе (рис. 3.5б)

Произведем аналогичный расчет для регулярного фрагмента Б:

Термическое сопротивление всего регулярного фрагмента: R г =ΣАi/Σ(Аi/ Ri)=(0,625+0,036)/(0,625/2,84+0,036/0,4)=2,13(м2* о С/Вт),

Соответственно коэффициент теплотехнической однородности определяем по формуле: r=R r /Rг.б.=2,13/2,98=0,71

В таблице приведены расчетные значения коэффициентов теплотехнической однородности r для некоторых типов кладки стен из полнотелых стеновых неармированных изделий из ячеистого бетона автоклавного твердения с размером изделия в кладке 625*250 мм: