Толщина промерзания стен из различных материалов – Сравнение теплопроводности различных строительных материалов и расчет толщины стен. Толщина промерзания стен из различных материалов

Содержание

Необходимая толщина внешних стен для дома в Московской области

Главный вопрос любого застройщика:  Какой   должна   быть   толщина   однослойных стен без дополнительного утепления   из   дерева,   арболита, газобетона,   поризованного    крупноформатного   камня,  керамического одинарного эффективного рядового кирпича   в Московской области? 

В данном материале я попытался ответить на этот, волнующий всех частных застройщиков вопрос. Подчеркиваю, что в этом  материале речь идет исключительно об однослойных стенах без использования какого-либо утеплителя.

До 21.10.2003 г. основным документом, который регулировал строительные нормы, был СНиП II-3-79* Строительная теплотехника.

 В этом документе были приведены таблицы и приложения, в которых были указаны конкретные цифры и коэффициенты по теплопроводности различных материалов, а также требования по сопротивлению теплопередаче стен, окон и дверных проемов, перекрытий подвалов и чердаков. Формула определения расчетного сопротивления теплопередачи стены (R req) , которая использовалась при строительстве жилых домов, выглядит так:  

 R req = 1/а1 + толщина материала в метрах / на коэффициент теплопроводности материала + 1/а2

 


  где а1 – это коэффициент теплообмена у внутренней поверхности ограждения, равный 8,7 Вт/мC;

где а2   –  это коэффициент теплообмена у наружной поверхности ограждения, равный 23 Вт/мC;

 

Исходя из этой формулы, для Москвы и Московской области норматив на сопротивление теплопередаче для стен высчитывался 3,16 мC/Вт. Поэтому огромное количество частных застройщиков, начиная строить свои дома сейчас, пытаются рассчитать толщину стен в своем доме, опираясь именно на эту цифру. Несмотря на то, что СНиП II-3-79* Строительная теплотехника прекратил свое действие 21.10.2003 г. я сделал два расчета на базе этого уже не существующего СНиПа для того, чтобы показать, как реально выглядели сухие и правдивые цифры для толщины стены согласно этому СНиПу: 

       для   материалов в сухом состоянии; 

     для   материалов при условиях эксплуатации Б 
____________________________________________________________________________________

Расчетная толщина стены, при использовании данных о сопротивлении теплопередаче материалов  в сухом состоянии в соответствии с приложениями 1 и 2  СНиП II-3-79* Строительная теплотехника и ГОСТ 19222-84, ГОСТ 25485-89, ГОСТ 530-2007 (без учета штукатурного слоя):

1) сухая сосна плотностью 500 кг/м3 ,  теплопроводность в сухом состоянии =  0,09 Вт/мC:  

     1/8,7+ 0,27/0,09+1/23=0,1149+3+0,0434=                   3,16 мC/Вт = стена 27 см.

2) арболит плотностью 500 кг/м3 , конструкционный,  со средней плотностью свыше 500 до 850 кг/м3, ГОСТ 19222-84 “Арболит и изделия из него. Общие технические условия”; теплопроводность в сухом состоянии = 0,095 Вт/мC:  

     1/8,7+ 0,29/0,095+1/23=0,1149+3,0526+0,0434=        3,21 мC/Вт = стена 29 см.

3) газобетон плотностью 500 кг/м3 , конструкционно-теплоизоляционный, маркаD500 по ГОСТ 25485-89 БЕТОНЫ ЯЧЕИСТЫЕ; теплопроводность в сухом состоянии = 0,12 Вт/мC:  

     1/8,7+ 0,36/0,12+1/23=0,1149+3+0,0434=                   3,16 мC/Вт = стена 36 см.  

 3) газобетон плотностью 400 кг/м3 , теплоизоляционный, марка D400 по ГОСТ 25485-89  БЕТОНЫ ЯЧЕИСТЫЕ; теплопроводность в сухом состоянии = 0,11 Вт/мC: 

     1/8,7+ 0,33/0,11+1/23=0,1149+3+0,0434=                   3,16 мC/Вт = стена 33 см.

Примечание: согласно ГОСТ 25485-89  БЕТОНЫ ЯЧЕИСТЫЕ (этот ГОСТ прекратил свое действие в части касающейся ячеистых бетонов автоклавного твердения 01.01.2009 г.) газобетон марки 

D400 являлся теплоизоляционным, и его нельзя было использовать для строительства несущих стен. Это было связано с низкой прочностью газобетона марки D400. У газобетона марки  D400 класс по прочности на сжатие был B1; B1,5    

 4) камень рядовой поризованный RAUF 14,5NF (510х253х219)  плотностью800 кг/м3, конструкционный – ГОСТ 530-2007 Кирпич и камни керамические. Общие технические условия; теплопроводность в сухом состоянии = 0,18 Вт/мC:  

     1/8,7+ 0,54/0,18+1/23=0,1149+3+0,0434=                   3,16 мC/Вт = стена 54 см.

5) керамический одинарный эффективный рядовой кирпич (250х120х65)  плотностью 1280 кг/м3, конструкционный – ГОСТ 530-2007 Кирпич и камни керамические. Общие технические условия; теплопроводность в сухом состоянии = 0,41 Вт/мC:  

     1/8,7+ 1,23/0,41+1/23=0,1149+3+0,0434=                   3,16 мC/Вт = стена 1 м. 23см.

___________________________________________________________________________________

Прежде, чем привести расчеты о толщине стены при условиях эксплуатации Б, стоит пояснить, а что же это такое – условия эксплуатации Б?  Необходимо ли для вашего дома делать расчеты на основании условий эксплуатации Б или нет, зависит от того, какой у вас в доме влажностный режим, и в какой климатической зоне с точки зрения влажности, ваша местность находится. Все данные и таблицы об этом есть в  СНиП II-3-79* Строительная теплотехника, но я в этой статье, приведу лишь 2 таблицы:  

Режим 

Влажность внутреннего воздуха, %, при температуре 

  

до 12С 

св. 12 до 24С 

св. 24С 

Сухой 

До 60 

До 50 

До 40 

Нормальный

Св. 60 до 75 

Св. 50 до 60 

Св. 40 до 50 

Влажный 

Св. 75 

Св. 60 до 75 

Св. 50 до 60 

Мокрый 

Св. 75 

Св. 60 


 

Влажностный режим помещений
(по табл. 1)

Условия эксплуатации А и Б
в зонах влажности (по прил. 1*)

 

сухой 

нормальный

влажный 

Сухой 

А 

А 

Б 

Нормальный 

А 

Б 

Б 

Влажный или мокрый 

Б 

Б 

Б 

Хочу лишь отметить, что по СНиП II-3-79* Строительная теплотехника есть 3 зоны по влажности: сухая, нормальная и влажная. Московская область находится  в нормальной зоне по влажности и в ней расчеты принимаются при условиях эксплуатации Б.  

Расчетная толщина стены при использовании данных о сопротивлении теплопередаче материалов при условиях эксплуатации Бв соответствии с приложениями 1 и 2 СНиП II-3-79* Строительная теплотехника и ГОСТ 19222-84, ГОСТ 25485-89, ГОСТ 530-2007  (без учета  штукатурного слоя):

1) сосна плотностью 500 кг/м3 ,  теплопроводность в условиях эксплуатации Б = 0,18 Вт/мC:

       1/8,7+ 0,54/0,18+1/23=0,1149+3,0526+0,0434=          3,16 мC/Вт = стена 54 см.

2) арболит плотностью 500 кг/м3 , конструкционный – со средней плотностью свыше 500 до 850 кг/м3, СНиП II-3-79* Строительная теплотехника; теплопроводность при условиях эксплуатации Б = 0,19 Вт/мC:  

     1/8,7+ 0,57/0,19+1/23=0,1149+3+0,0434=                   3,16 мC/Вт = стена 57 см.

3) газобетон плотностью 500 кг/м3 , конструкционно-теплоизоляционный, маркаD500 по ГОСТ 25485-89 БЕТОНЫ ЯЧЕИСТЫЕ; теплопроводность при условиях эксплуатации Б (взята линейная интерполяция между марками 400 и 600  СНиП II-3-79* Строительная теплотехника) = 0,21 Вт/мC:  

     1/8,7+ 0,63/0,21+1/23=0,1149+3+0,0434=                   3,16 мC/Вт = стена 63 см.

3) газобетон плотностью 400 кг/м3 , теплоизоляционный, марка D400 по ГОСТ 25485-89 БЕТОНЫ ЯЧЕИСТЫЕ; теплопроводность при условиях эксплуатации Б = 0,15 Вт/мC:  

     1/8,7+ 0,45/0,15+1/23=0,1149+3+0,0434=                   3,16 мC/Вт = стена 45 см.

Примечание: согласно ГОСТ 25485-89  БЕТОНЫ ЯЧЕИСТЫЕ (в части, касающейся ячеистых бетонов автоклавного твердения, этот ГОСТ прекратил свое действие 01.01.2009 г.) газобетон марки D400 являлся теплоизоляционным, и его нельзя было использовать для строительства несущих стен. Это было связано с низкой прочностью газобетона марки D400. У газобетона марки  D400 класс по прочности на сжатие был B1; B1,5    

4) камень рядовой поризованный RAUF 14,5NF (510х253х219)  плотностью 800 кг/м3, конструкционный, ГОСТ 530-2007 Кирпич и камни керамические. Общие технические условия; теплопроводность при условиях эксплуатации Б (при влажности материала 2%)  = 0,24 Вт/мC:  

     1/8,7+ 0,72/0,24+1/23=0,1149+3+0,0434=                   3,16 мC/Вт = стена 72 см.

5) керамический одинарный эффективный рядовой кирпич (250х120х65)  плотностью 1320 кг/м3, конструкционный, ГОСТ 530-2007 Кирпич и камни керамические. Общие технические условия; теплопроводность при условиях эксплуатации Б ( при влажности материала 2%)         = 0,58 Вт/мC:  

     1/8,7+ 1,74/0,58+1/23=0,1149+3+0,0434=                   3,16 мC/Вт = стена 1 м. 74 см.  

Как видно из расчетов, несущие стены дома для вышеперечисленных строительных материалов при условиях эксплуатации Б должны быть толщиной 50 см. и более. Но ведь в реальности этого нет. Стены из сосны толщиной в 54 см. не встречаются даже в тайге, где лес бесплатный. Да и стены домов из арболита и газобетона толщиной 57 см. и 63 см. соответственно, тоже представить трудно. Тогда встает резонный вопрос: А какой толщины должны быть стены, и какими нормами надо руководствоваться при строительстве своего дома сегодня?. Застройщикам Московской области в наши дни  следует руководствоваться одним основным документом:

1. СНиП ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА ЗДАНИЙ 23-02-2003

В нашей стране есть огромное количество жилых домов с толщиной стен в 2,5  керамического или силикатного полнотелого кирпича (62 см.) Такой кирпич имеет теплопроводность примерно 0,7 Вт/мC при условиях эксплуатации Б (при влажности материала 2%). Для того чтобы выполнить условия СНиП ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА ЗДАНИЙ 23-02-2003 в наше время стены из такого кирпича в Московском регионе должны иметь ширину 2 м. 10 см. На этом простом примере видно, что современные требования к условиям энергосбережения почти в 4 раза жестче, чем старые. В Советском Союзе топливо стоило копейки, поэтому вопросам энергосбережения никто не уделял никакого внимания. Ну а как же миллионы россиян, живущих в домах со стенами из полнотелого кирпича толщиной 62 см.? Ведь у них в квартирах те же самые 20 градусов по Цельсию, да и жить  в кирпичных домах им так же комфортно, как и современным застройщикам. Просто все дело в том, что СНиП II-3-79* СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕПЛОТЕХНИКА, действовавший до 21.10.2003 г. и последний СНиП ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА ЗДАНИЙ 23-02-2003 не распространяются на дома, построенные до их введения. Поэтому в нашей системе ЖКХ и осуществляется перекрестное субсидирование коммунальных услуг, в результате чего мы получаем среднюю температуру по больнице – тариф на отопление одинаков как для жителей старых домов, полностью не соответствующих современным требованиям, так и для домов новых серий и конструкций, полностью удовлетворяющих требованиям  СНиП ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА ЗДАНИЙ 23-02-2003.

Итак, какие же требования к толщине стен предъявляет СНиП ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА ЗДАНИЙ 23-02-2003 ?

     5.1 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”.

5.2 С целью контроля соответствия нормируемых данными нормами показателей на разных стадиях создания и эксплуатации здания следует заполнять согласно указаниям раздела 12 энергетический паспорт здания. При этом возможно превышение нормируемого удельного расхода энергии на отопление всего здания при соблюдении требований пункта 5.3., а именно: нормируемые значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций должны соответствовать цифрам, приведенным в СНиП ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА ЗДАНИЙ 23-02-2003, таблица 4. 

Также, в таблице 4 используется такое понятие как Градусо-сутки отопительного периода (ГСОП). Чтобы определить конкретную цифру ГСОП для Москвы, необходимо заглянуть в ТСН НТП – 99 МО. Для Москвы ГСОП (градусо-сутки отопительного периода) равны 5027 Ссут.

Таким образом, чтобы выполнить требования СНиП ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА ЗДАНИЙ 23-02-2003 по тепловой защите своего дома, у вас есть два варианта:

Вариант №1. Вы должны полностью выполнить требования п.5.3 СНиП ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА ЗДАНИЙ 23-02-2003, и ваши стены должны иметь сопротивление теплопередаче при условиях эксплуатации Б не ниже 3,16 мC/Вт (для Московской области). Помните, что вы должны все расчеты осуществлять на основе реальных расчетных показателей, подсчитанных при условиях эксплуатации Б. И если по таким расчетам, у вас будет получаться стена из какого-либо материала без утеплителя, скажем толщиной в 60 см., то вы должны сделать стену именно такой толщины. При соблюдении данного условия, к вам никто не будет предъявлять требований по  удельному расходу энергии на отопление.

Вариант №2. Вы можете не соблюдать требование по толщине стены, и ваши стены могут иметь сопротивление теплопередаче стены ниже 3,16 мC/Вт   (для Московской области).  Но в этом случае, вы обязаны выполнить подпункты б и впункта 5.1. СНиП ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА ЗДАНИЙ 23-02-2003, а именно:

      б) санитарно-гигиенический показатель тепловой защиты здания, 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.

Чтобы понять, какой все-таки должна быть толщина стен для домов в Московской области в соответствие с вариантом №2, необходимо пояснить, что такое уровеньсанитарно-гигиенического комфорта в помещении.

Температура внутренней поверхности дома не должна сильно отличаться от температуры воздуха в помещении. Разница должна быть менее заданного значения, т.е. нормируемого температурного перепада. Чем больше тепловое сопротивление ограждения, тем выше температура на его внутренней поверхности. Вот данные из СНиП ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА ЗДАНИЙ 23-02-2003, таблица 5 (нормируемый температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции)

 

Здания и помещения

Нормируемый температурный перепад в C для 


 

 

наружных стен

 

покрытий и чердачных перекрытий

 

перекрытий над проездами, подвалами и подпольями

зенитных фонарей

 

1. Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты

4,0

3,0

 

2,0

 

 
 

 

Из этой таблицы видно, что нормируемый температурный перепад для наружных стен = 4 C. Почему взяли именно такое значение нормируемого температурного перепада, а не какое-то иное? Все дело в том, что при таком значении нормируемого температурного перепада или при значении нормируемого температурного перепада для наружных стен меньше  4 C не происходит образования конденсата. Чтобы понять, почему это важно, необходимо вспомнить школьные знания. В школьном курсе физики изучалось такое понятии, как точка росы. Что это такое? Точка росы – это такое соотношение температуры и влажности воздуха, при котором на более холодной поверхности конденсируется вода из воздуха. Мы с этим явлением сталкиваемся постоянно в повседневной жизни –  например, запотевание посуды, вынутой из холодильника; или стекла автобусов, покрывающиеся инеем в холодную погоду и т.д. Выпадающий конденсат увеличивает влажность стен, тем самым снижая сопротивление теплопередаче этих стен и сокращая срок службы ограждающих конструкций дома. Именно поэтому, для того, чтобы в вашем доме соблюдались условия санитарно-гигиенического комфорта в помещении, значение нормируемого температурного перепада для наружных стен должно быть равно 4 C или должно быть ниже 4 C.

Если произвести соответствующие расчеты, то будет видно, что минимальное значение полного сопротивления теплопередачи наружной стены при условиисанитарно-гигиенического комфорта в помещении будет не более 1,2 м2.оС/Вт. Этот показатель можно применить  для большинства районов Центрального региона России. 

Таким образом, первым условием соответствия требованиям СНиП ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА ЗДАНИЙ 23-02-2003 по тепловой защите зданий по варианту №2 будет сопротивление теплопередаче стены вашего дома не ниже 1,2 м2.оС/Вт.

Вторым условием по варианту №2 будет выполнение требований по удельному расходу тепловой энергии всего здания. Согласно п.п. 21 п. П3.VI. Теплотехнические показатели ТСН НТП – 99 МО  в случае удовлетворения главному требованию по удельному расходу тепловой энергии системой теплоснабжения на отопление всего здания приведенное сопротивление теплопередаче для отдельных элементов наружных ограждений может приниматься ниже требуемых значений.  Т.е. фактическое сопротивление теплопередачи стены вашего дома, может быть согласовано в сторону уменьшения. На основании этого пункта, вы можете иметь сопротивление теплопередаче стены ниже

novikov-architect.ru

Сравнение теплопроводности различных строительных материалов и расчет толщины стен. Толщина промерзания стен из различных материалов

ГлавнаяСтенТолщина промерзания стен из различных материалов

Таблица теплопроводности строительных материалов. Характеристики и сравнение строительных материалов :: SYL.ru

Строительство коттеджа или дачного дома – это сложный и трудоемкий процесс. И для того, чтобы будущее строение простояло не один десяток лет, нужно соблюдать все нормы и стандарты при его возведении. Поэтому каждый этап строительства требует точных расчетов и качественного выполнения необходимых работ.

Одним из самых важных показателей при строительстве и отделке строения является теплопроводность строительных материалов. СНИП (строительные нормы и правила) дает полный спектр информации по данному вопросу. Ее необходимо знать, чтобы будущее здание было комфортным для проживания как в летний, так и в зимний период.

Идеальный теплый дом

От конструктивных особенностей строения и применяемых при его возведении материалов зависит комфорт и экономичность проживания в нем. Комфорт заключается в создании оптимального микроклимата внутри вне зависимости от внешних погодных условий и температуры окружающей среды. Если материалы подобраны правильно, а котельное оборудование и вентиляция установлены согласно нормам, то в таком доме будет комфортная прохладная температура летом и тепло зимой. К тому же если все материалы, используемые при строительстве, обладают хорошими теплоизоляционными свойствами, то расходы на энергоносители при отоплении помещений будут минимальны.

Понятие теплопроводности

Теплопроводность – это передача тепловой энергии между непосредственно соприкасающимися телами или средами. Простыми словами теплопроводность – это способность материала проводить температуру. То есть, попадая в какую-то среду с отличающейся температурой, материал начинает принимать температуру этой среды.

Этот процесс имеет большое значение и в строительстве. Так, в доме с помощью отопительного оборудования поддерживается оптимальная температура (20-25°C). Если температура на улице будет ниже, то когда отключается отопление, все тепло из дома через некоторое время выйдет на улицу, и температура понизится. Летом происходит обратная ситуация. Чтобы сделать температуру в доме ниже уличной, приходится использовать кондиционер.

Коэффициент теплопроводности

Потеря тепла в доме неизбежна. Она происходит постоянно, когда температура снаружи меньше, чем в помещении. А вот ее интенсивность – это переменная величина. Она зависит от множества факторов, главными среди которых являются:

  • Площадь поверхностей, участвующих в теплообмене (крыша, стены, перекрытия, пол).
  • Показатель теплопроводности строительных материалов и отдельных элементов здания (окна, двери).
  • Разница между температурами на улице и внутри дома.
  • И другие.

Для количественной характеристики теплопроводности строительных материалов используют специальный коэффициент. Используя этот показатель, можно довольно просто рассчитать необходимую теплоизоляцию для всех частей дома (стены, крыша, перекрытия, пол). Чем выше коэффициент теплопроводности строительных материалов, тем больше интенсивность потери тепла. Таким образом, для постройки теплого дома лучше применять материалы с более низким показателем этой величины.

Коэффициент теплопроводности строительных материалов, как и любых других веществ (жидких, твердых или газообразных), обозначается греческой буквой λ. Единицей его измерения является Вт/(м*°C). При этом расчет ведется на один квадратный метр стены толщиной в один метр. Разница температур здесь берется 1°. Практически в любом строительном справочнике имеется таблица теплопроводности строительных материалов, в которой можно посмотреть значение этого коэффициента для различных блоков, кирпичей, бетонных смесей, пород дерева и других материалов.

Определение потерь тепла

Потери тепла в любом здании всегда есть, но в зависимости от материала они могут изменять свое значение. В среднем потеря тепла происходит через:

  • Крышу (от 15 % до 25 %).
  • Стены (от 15 % до 35 %).
  • Окна (от 5 % до 15 %).
  • Дверь (от 5 % до 20 %).
  • Пол (от 10 % до 20 %).

Для определения потерь тепла применяют специальный тепловизор, который определяет наиболее проблемные места. Они выделяются на нем красным цветом. Меньшая потеря тепла происходит в желтых зонах, далее – в зеленых. Зоны с наименьшей потерей тепла выделяются синим цветом. А определение теплопроводности строительных материалов должно проводиться в специальных лабораториях, о чем должен свидетельствовать сертификат качества, прилагаемый к продукции.

Пример расчета потерь тепла

Если взять, к примеру, стену из материала с коэффициентом теплопроводности 1, то при разности температур с двух сторон этой стены в 1°, потери тепла составят 1 Вт. Если же толщину стены взять не 1 метр, а 10 см, то потери составят уже 10 Вт. В случае, если разность температур будет 10°, то тепловые потери также составят 10 Вт.

Рассмотрим теперь на конкретном примере расчет потери тепла целого здания. Высоту его возьмем 6 метров (8 с коньком), ширину – 10 метров, а длину – 15 метров. Для простоты расчетов берем 10 окон площадью 1 м2. Температуру внутри помещения будем считать равную 25°C, а на улице -15°C. Вычисляем площадь всех поверхностей, через которые происходит потеря тепла:

  • Окна – 10 м2.
  • Пол – 150 м2.
  • Стены – 300 м2.
  • Крыша (со скатами по длинной стороне) – 160 м2.

Формула теплопроводности строительных материалов позволяет вычислить коэффициенты для всех частей здания. Но проще использовать уже готовые данные из справочника. Там есть таблица теплопроводности строительных материалов. Рассмотрим каждый элемент по отдельности и определим его тепловое сопротивление. Оно рассчитывается по формуле R = d/λ, где d – толщина материала, а λ – коэффициент его теплопроводности.

Пол – 10 см бетона (R=0,058 (м2*°C)/Вт) и 10 см минеральной ваты (R=2,8 (м2*°C)/Вт). Теперь складываем эти два показателя. Таким образом, тепловое сопротивление пола равняется 2,858 (м2*°C)/Вт.

Аналогично считаются стены, окна и кровля. Материал – ячеистый бетон (газобетон), толщина 30 см. В таком случае R=3,75 (м2*°C)/Вт. Тепловое сопротивление пластового окна – 0,4 (м2*°C)/Вт.

Кровлю будем считать из минеральной ваты толщиной в 10 см и профлиста. Так как металл имеет высокий коэффициент теплопроводности, то профлист в расчет не берем. Тогда R крыши составит 2,8 (м2*°C)/Вт.

Следующая формула позволяет выяснить потери тепловой энергии.

Q = S * T / R, где S – площадь поверхности, T – разница температур снаружи и внутри (40°C). Рассчитаем потери тепла для каждого элемента:

  • Для крыши: Q = 160*40/2,8=2,3 кВт.
  • Для стен: Q = 300*40/3,75=3,2 кВт.
  • Для окон: Q = 10*40/0,4=1 кВт.
  • Для пола: Q = 150*40/2,858=2,1 кВт.

Далее все эти показатели суммируются. Таким образом, для данного коттеджа тепловые потери составят 8,6 кВт. А для поддержания оптимальной те

sevparitet.ru

Расчёт минимальной толщины несущих стен

В давние времена строения возводились массивные, с мощными стенами. Связано это было в том числе и с обеспечением теплозащитных свойств. Сегодня существуют проверенные на практике методики определения такого параметра как минимальная толщина стен. Что это дает в практической области? По сути, нет необходимости возводить стены, которые заведомо не принесут существенной пользы – это выливается в банальную трату лишних средств. С другой стороны, учитывая наши климатические условия, стены должны в полной мере обеспечивать выполнение своих основных функций. Речь в том числе идет и обеспечении приемлемых климатических условий внутри формируемого помещения в любое время года, даже при значительном отклонении параметров (температура, влажность) от их среднестатистических значений.

Сразу необходимо акцентировать внимание на том, что некоторые приведенные ниже цифры могут, мягко говоря, шокировать своими значениями. Однако, стоит понимать, что расчеты проводились исключительно для однослойных стен. На практике же чаще всего используются многослойные варианты с применением утеплителей, что значительно уменьшает размеры стен. Тем не менее, приведенные параметры позволяют будущему владельцу строения более точно определиться с материалом.

Материалы для стен

Существует три основных, можно сказать, классических, вида материала, которые активно применяются сегодня (да и использовались ранее) при возведении стен, — это дерево, кирпич и камень. Однако, современные строительные технологии не стоят на месте. Это приводит к тому, что на рынке строительным материалов можно найти и более современные варианты, обладающие улучшенными характеристиками по многим параметрам (теплопроводность, паропроводность и т.д.) по сравнению с «классикой». Сюда смело можно отнести такие материалы как керамические, легкобетонные, облегченные и многие другие. Однако, в каждом из этих решений необходимая толщина стен будет абсолютно разной.

Условия эксплуатации и влажностный режим в помещении

Как было отмечено, основными показателями кроме прочностных характеристик являются условия эксплуатации зданий (климатические условия). Здесь не последнюю роль играет влажность в помещении, ограниченном возводимыми стенами. Как следствие, было принято в обиход понятие режима эксплуатации. Эти режимы следующие: мокрый, влажный, нормальный и сухой. Собственно, ниже приведена вниманию читателей таблица, которая в полной мере отражает принцип определения режима эксплуатации.

Режим

Влажность воздуха внутри помещения (%) при определенной температуре окружающего воздуха

До 12 градусов

12-24 градуса

Более 24 градусов

Сухой

Менее 60%

Менее 50%

Менее 40%

Нормальный

60-75%

50-60%

40-50%

Влажный

Более 75%

60-75%

50-60%

Мокрый

Более 75%

Более 60%

Что в конечном итоге дает режим эксплуатации? Этот показатель определяет условия эксплуатации. Которые бывают двух видов – А и Б ( в соответствии с приведенной таблицей)

Режим

Зона влажности

Сухая

Нормальная

Влажная

Сухой

А

А

Б

Нормальный

А

Б

Б

Мокрый и влажный

Б

Б

Б

В приведенной выше таблице цветом выделены условия эксплуатации, характерные для средней полосы Российской Федерации, в том числе и для наиболее плотно населенной Москвы и области.

Коэффициент теплового сопротивления будущей конструкции

Изначально специалисты рекомендуют определить конструкцию будущей стены. Но для этого необходимо выполнить ряд пусть и не сложных, но математических расчетов, которые, в конечном итоге, позволят определиться с предстоящими затратами на отопительный процесс.

Во время приобретения материала для стены очень важно ознакомиться с его техническими характеристиками. В первую очередь речь идет о таком показателе как λ – коэффициент теплопроводности. Он важен при расчете такого параметра как тепловое сопротивление всей конструкции, а также толщины будущей стены. Собственно, тепловое сопротивление всей конструкции R рассчитывается по следующей формуле:

R=L/ λ, где L – толщина стены, а λ – соответственно, коэффициент теплопроводности.

Стоит отметить, что рассчитываемый параметр по современным стандартам должен быть не менее 3,2 Вт/м*С. Это, в принципе, достаточно серьезное значение.

Примеры расчетов

Далее приводятся некоторые примеры расчетов.

  1. Блок бетона ячеистого, имеющего толщину 300 мм. Он имеет коэффициент теплопроводности λ=0,12 Вт/м*С. Используя вышеприведенную формулу, получаем значение теплового сопротивления всей конструкции R=2,5 Вт/м*С. Отсюда напрашивается вывод о том, что эта цифра несколько меньше нормы. Как следствие. Расходы на отопление будущего здания с подобной стеной значительно возрастут.
  2. Тот же блок, но уже толщиной 400 мм будет иметь значение R=3,3 Вт/м*С. Как видно из результата, значение немного выше нормативного. Стоит отметить, что подобного рода расчеты имеют смысл только в том случае, если блоки укладываются с применением клея. Еще один аспект. Если использовать формулу немного в ином виде L=R* λ, то собственно можно рассчитывать такой показатель как минимальная толщина внешних стен для будущего строения. При этом R используем равным 3,2 Вт/м*С, что в полной мере соответствует современным санитарным нормам.
  3. Если проанализировать знаменитые газосиликатные блоки, которые, кстати, имеют толщину в 500 мм, то можно получить следующие результаты. Учитывая коэффициент λ=0,16 Вт/м*С, а также имеющуюся толщину, можно получить R=3,125 Вт/м*С. Как видно из результата, до нормы он немного не дотягивает.

Как рассчитать толщину стены?

Долее необходимо в качестве примера произвести расчет минимальной толщины стены для различных, наиболее популярных, стеновых материалов. При расчетах используется все та же формула.

  1. Классическое дерево (в данном примере сосна и ель) имеет коэффициент теплопроводности λ при анализе поперек волокон древесины 0,18 Вт/м*С. Исходя из этого определяем минимальную толщину с учетом современных санитарных требований. 3,2*0,18=0,576 м или 576 мм.
  2. Часто стены возводят из кирпича. Однако, простой глиняный кирпич или его силикатный аналог имеет коэффициент теплопроводности λ равный 0,81 Вт/м*С. Как следствие, толщина стены должна составлять приблизительно 2,6 м. Понятно, что подобную «крепость» строить никто не будет. Вариантом решения данной проблемы является, безусловно, использование утеплителей. Например, минералованный утеплитель будет иметь коэффициент теплопроводности λ=0,044 Вт/м*С. В результате необходимая минимальная толщина его должна составлять 0,14 м (полтора спичечных коробка советских времен по длине).
  3. В качестве примера можно также рассмотреть вариант применения такого материала как железобетон. Коэффициент теплопроводности материала составляет целых 2,04 Вт/м*С. В этом случае минимальная ширина стены должна составлять 6,5 м. Можно представить себе это строение – прекрасный, надо отметить, получается бункер.

Сводная таблица

В рассмотренных выше примерах расчета учитывается средняя полоса России. Однако, стоит понимать, что подобного рода расчеты востребованы и для других регионов и городов страны. По этой причине ниже приведена сводная таблица для некоторых крупных городов с указанием материала и необходимой1 минимальной толщины будущей стены жилого дома.

 

№ п/п

Город

Сопро-тивление тепло-передаче

Материал

λ

Минимальная толщина возводимой стены, м

1

Санкт-Петербург

3,15

Силикатный кирпич

0,87

2,74

Строительный кирпич

0,57

1,80

Экстудированый полистирол

0,03

0,095

Деревянный брус

0,15

0,47

Газобетонный блок

0,14

0,44

Минераловатная плита

0,04

0,126

2

Барнаул

3,7

Силикатный кирпич

0,87

3,2

Строительный кирпич

0,57

2,1

Экстудированый полистирол

0,03

0,11

Деревянный брус

0,15

0,56

Газобетонный блок

0,14

0,52

Минераловатная плита

0,04

0,15

3

Саратов

3,15

Силикатный кирпич

0,87

2,74

Строительный кирпич

0,57

1,80

Экстудированый полистирол

0,03

0,095

Деревянный брус

0,15

0,47

Газобетонный блок

0,14

0,44

Минераловатная плита

0,04

0,126

4

Казань

3,4

Силикатный кирпич

0,87

2,96

Строительный кирпич

0,57

1,94

Экстудированый полистирол

0,03

0,1

Деревянный брус

0,15

0,51

Газобетонный блок

0,14

0,48

Минераловатная плита

0,04

0,136

5

Южно-Сахалинск

3,4

Силикатный кирпич

0,87

2,96

Строительный кирпич

0,57

1,94

Экстудированый полистирол

0,03

0,1

Деревянный брус

0,15

0,51

Газобетонный блок

0,14

0,48

Минераловатная плита

0,04

0,136

6

Петропавловс-Камчатский

3,4

Силикатный кирпич

0,87

2,96

Строительный кирпич

0,57

1,94

Экстудированый полистирол

0,03

0,1

Деревянный брус

0,15

0,51

Газобетонный блок

0,14

0,48

Минераловатная плита

0,04

0,136

7

Ижевск

3,45

Силикатный кирпич

0,87

3,0

Строительный кирпич

0,57

1,97

Экстудированый полистирол

0,03

0,104

Деревянный брус

0,15

0,52

Газобетонный блок

0,14

0,48

Минераловатная плита

0,04

0,138

8

Сочи

2,7

Силикатный кирпич

0,87

2,35

Строительный кирпич

0,57

1,54

Экстудированый полистирол

0,03

0,081

Деревянный брус

0,15

0,4

Газобетонный блок

0,14

0,38

Минераловатная плита

0,04

0,108

 

Заключение

Здесь необходимо акцентировать внимание на следующих аспектах.

  • Во-первых, все расчеты для многослойных стен должны выполняться аналогичным образом, только отдельные результаты «слоев» просто суммируются.
  • Во-вторых, несмотря на кажущуюся простоту самой формулы, именно она способна еще на стадии проектирования будущего строения с достаточной степенью точности позволит определить оптимальный материал и толщину стен.
  • В-третьих, стоит понимать, что данные расчеты не являются единственным аргументом при определении материалов и толщин стен. Есть еще много факторов, которые в той или иной степени также должны быть учтены. Подходить к решению данного вопроса необходимо исключительно комплексно.

Читайте также:

samostroyechka.ru

расчет теплопроводности стен, выбор материала

Последние годы при строительстве дома или его ремонте большое внимание уделяется энергоэффективности. При уже существующих ценах на топливо это очень актуально. Причем похоже что дальше экономия будет приобретать все большую важность. Чтобы правильно подобрать состав и толщин материалов в пироге ограждающих конструкций (стены, пол, потолок, кровля) необходимо знать теплопроводность строительных материалов. Эта характеристика указывается на упаковках с материалами, а необходима она еще на стадии проектирования. Ведь надо решить из какого материала строить стены, чем их утеплять, какой толщины должен быть каждый слой.

Что такое теплопроводность и термическое сопротивление

При выборе строительных материалов для строительства необходимо обращать внимание на характеристики материалов. Одна из ключевых позиций — теплопроводность. Она отображается коэффициентом теплопроводности. Это количество тепла, которое может провести тот или иной материал за единицу времени. То есть, чем меньше этот коэффициент, тем хуже материал проводит тепло. И наоборот, чем выше цифра, тем тепло отводится лучше.

Материалы с низкой теплопроводностью используются для утепления, с высокой — для переноса или отвода тепла. Например, радиаторы делают из алюминия, меди или стали, так как они хорошо передают тепло, то есть имеют высокий коэффициент теплопроводности. Для утепления используются материалы с низким коэффициентом теплопроводности — они лучше сохраняют тепло. В случае если объект состоит из нескольких слоев материала, его теплопроводность определяется как сумма коэффициентов всех материалов. При расчетах, рассчитывается теплопроводность каждой из составляющих «пирога», найденные величины суммируются. В общем получаем теплоизоляцонную способность ограждающей конструкции (стен, пола, потолка).


Есть еще такое понятие как тепловое сопротивление. Оно отображает способность материала препятствовать прохождению по нему тепла. То есть, это обратная величина по отношению к теплопроводности. И, если вы видите материал с высоким тепловым сопротивлением, его можно использовать для теплоизоляции. Примером теплоизоляционных материалов может случить популярная минеральная или базальтовая вата, пенопласт и т.д. Материалы с низким тепловых сопротивлением нужны для отведения или переноса тепла. Например, алюминиевые или стальные радиаторы используют для отопления, так как они хорошо отдают тепло.

Таблица теплопроводности теплоизоляционных материалов

Чтобы в доме было проще сохранять тепло зимой и прохладу летом, теплопроводность стен, пола и кровли должна быть не менее определенной цифры, которая рассчитывается для каждого региона. Состав «пирога» стен, пола и потолка, толщина материалов берутся с таким учетом чтобы суммарная цифра была не меньше (а лучше — хоть немного больше) рекомендованной для вашего региона.


При выборе материалов надо учесть, что некоторые из них (не все) в условиях повышенной влажности проводят тепло гораздо лучше. Если при эксплуатации возможно возникновение такой ситуации на продолжительный срок, в расчетах используют теплопроводность для этого состояния. Коэффициенты теплопроводности основных материалов, которые используются для утепления, приведены в таблице.

Наименование материалаКоэффициент теплопроводности Вт/(м·°C)
В сухом состоянииПри нормальной влажностиПри повышенной влажности
Войлок шерстяной0,036-0,0410,038-0,0440,044-0,050
Каменная минеральная вата 25-50 кг/м30,0360,0420,045
Каменная минеральная вата 40-60 кг/м30,0350,0410,044
Каменная минеральная вата 80-125 кг/м30,0360,0420,045
Каменная минеральная вата 140-175 кг/м30,0370,0430,0456
Каменная минеральная вата 180 кг/м30,038

homenbuild.ru

Толщина промерзания стен из различных материалов. Толщина наружных стен дома с примером расчета на газобетоне

1-ый слой:

Толщина 1-ого слоя: мм

2-ой слой:

Железобетон Бетон на гравии или щебне из природного камня Плотный силикатный бетон Керамзитобетон на керамз. песке и керамзитопенобетон Р=1800 Керамзитобетон на керамз. песке и керамзитопенобетон Р=1600 Керамзитобетон на керамз. песке и керамзитопенобетон Р=1400 Керамзитобетон на керамз. песке и керамзитопенобетон Р=1200 Керамзитобетон на керамз. песке и керамзитопенобетон Р=1000 Керамзитобетон на керамз. песке и керамзитопенобетон Р=800 Керамзитобетон на керамз. песке и керамзитопенобетон Р=600 Керамзитобетон на керамз. песке и керамзитопенобетон Р=500 Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией Р=1200 Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией Р=1000 Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией Р=800 Перлитобетон Р=1200 Перлитобетон Р=1000 Перлитобетон Р=800 Перлитобетон Р=600 Аглопоритобетон и бетоны на топливных шлаках Р=1800 Аглопоритобетон и бетоны на топливных шлаках Р=1600 Аглопоритобетон и бетоны на топливных шлаках Р=1400 Аглопоритобетон и бетоны на топливных шлаках Р=1200 Аглопоритобетон и бетоны на топливных шлаках Р=1000 Бетон на зольном гравии Р=1400 Бетон на зольном гравии Р=1200 Бетон на зольном гравии Р=1000 Полистиролбетон Р=600 Полистиролбетон Р=500 Газо- и пенобетон. газо- и пеносиликат Р=1000 Газо- и пенобетон. газо- и пеносиликат Р=900 Газо- и пенобетон. газо- и пеносиликат Р=800 Газо- и пенобетон. газо- и пеносиликат Р=700 Газо- и пенобетон. газо- и пеносиликат Р=600 Газо- и пенобетон. газо- и пеносиликат Р=500 Газо- и пенобетон. газо- и пеносиликат Р=400 Газо- и пенобетон. газо- и пеносиликат Р=300 Газо- и пенозолобетон Р=1200 Газо- и пенозолобетон Р=100 Газо- и пенозолобетон Р=800 Цементно-песчаный раствор Сложный (песок. известь. цемент) раствор Известково-песчаный раствор Цементно-шлаковый раствор P=1400 Цементно-шлаковый раствор P=1200 Цементно-перлитовый раствор P=1000 Цементно-перлитовый раствор P=800 Гипсоперлитовый раствор Поризованный гипсо­перлитовый раствор P=500 Поризованный гипсо­перлитовый раствор P=400 Плиты из гипса P=1200 Плиты из гипса P=1000 Листы гипсовые обшивочные (сухая штукатурка) Глиняный обыкновенный кирпич Силикатный кирпич P=2000 Силикатный кирпич P=1900 Силикатный кирпич P=1800 Силикатный кирпич P=1700 Силикатный кирпич P=1600 Керамический кирпич Р=1600 Керамический кирпич Р=1400 Камень керамический Р=1700 Кирпича силикатного утолщенного Р=1600 Кирпича силикатного утолщенного Р=1400 Камень силикатный Р=1400 Камень силикатный Р=1300 Гранит. гнейс и базальт Мрамор Известняк Р=2000 Известняк Р=1800 Известняк Р=1600 Известняк Р=1400 Туф Р=2000 Туф Р=1800 Туф Р=1600 Туф Р=1400 Туф Р=1200 Туф Р=1000 Сосна и ель поперек волокон Сосна и ель вдоль волокон Дуб поререк волокон Дуб вдоль волокон Фанера клееная Картон облицовочный Картон строительный многослойный Плиты древесно­волокн. и древесноструж., скопо­древесноволок. Р=1000 Плиты древесно­волокн. и древесноструж., скопо­древесноволок. Р=800 Плиты древесно­волокн. и древесноструж., скопо­древесноволок. Р=400 Плиты древесно­волокн. и древесноструж., скопо­древесноволок. Р=200 Плиты фибролитовые и арболит на портландцементе Р=800 Плиты фибролитовые и арболит на портландцементе Р=600 Плиты фибролитовые и арболит на портландцементе Р=400 Плиты фибролитовые и арболит на портландцементе Р=300 Плиты волокнистые теплоизоляционные из отходов искусственного меха Р=175 Плиты волокнистые теплоизоляционные из отходов искусственного меха Р=150 Плиты волокнистые теплоизоляционные из отходов искусственного меха Р=125 Плиты льнокострич­ные изоляционные Плиты торфяные теплоизоляционные Р=300 Плиты торфяные теплоизоляционные Р=200 Пакля Маты минераловатные прошивные Р=125 Маты минераловатные прошивные Р=100 Маты минераловатные прошивные Р=75 Маты минераловатные прошивные Р=50 Плиты минераловатные на синтетическом связующем Р=250 Плиты минераловатные на синтетическом связующем Р=200 Плиты минераловатные на синтетическом связующем Р=175 Плиты минераловатные на синтетическом связующем Р=125 Плиты минераловатные на синтетическом связующем Р=75 Плиты пенополистирольные Р=50 Плиты пенополистирольные Р=35 Плиты пенополистирольные Р=25 Плиты пенополистирольные Р=15 Пенополиуретан Р=80 Пенополиуретан Р=60 Пенополиуретан Р=40 Плиты из резольно­фенолформальдегидного пенопласта Р=100 Плит

heatinhelp.ru

какая должна быть для зимнего дома

Кирпичная кладка

Создание уютной атмосферы в доме немыслимо без поддержания во внутренних помещениях комфортной для проживания температуры. Чем лучше термосопротивление наружных стен, тем более удобный для человека микроклимат будет поддерживаться в жилых комнатах на протяжении всего года. Данный показатель во многом зависит от толщины стен здания и их способности противостоять перепадам внешних температур. В связи с этим, чтобы построить комфортное жильё, следует учитывать нормативы СНиП, в которых указана минимально допустимая толщина стены из кирпича, дерева и иных материалов.

Особенности материала

Кирпич является одним из самых технологичных строительных материалов. Благодаря своим отличным эксплуатационно-техническим качествам, он издавна применяется человеком для возведения как небольших одноэтажных построек, так и при строительстве массивных многоэтажных сооружений.

Строительный кирпич с успехом выдерживает нагрузки, в тысячи раз превышающие его собственный вес, а при соблюдении всех технологий кладки, несущие стены кирпичного дома могут без проблем прослужить не один десяток и даже сотен лет. Между тем, долговечность службы зависят от таких технических показателей материала, как коэффициент прочности и морозостойкости.

Показатель морозостойкости материала даёт представление о возможности несущей стены из кирпича противостоять циклам заморозки / оттаивания при смене времён года. Коэффициент морозостойкости непосредственно оказывает влияние на сроки «безаварийной» эксплуатации и зависит от плотности и пористости материала. Чем более высокий коэффициент влагопоглощения, тем ниже устойчивость кирпичных стен к сезонным перепадам температур. Согласно требованиям ГОСТ, минимальная цикличность стройматериала не должна быть ниже 20 – 25 сезонов.

Виды строительного кирпича

Коэффициент прочности вычисляется в зависимости от того, какую нагрузку может выдержать материал без разрушения и деформации. Маркировка производится с шагом в 25-50 единиц и может составлять от М-75 до М-200. Каждая из данных разновидностей имеет свою область использования.

Чем выше этажность здания или предполагаемая нагрузка перекрытий, тем больше должна быть толщина кирпичной кладки. Если для малоэтажной частной застройки вполне подойдёт кирпич марки М-75 и М-100, то для возведения многоэтажек, цоколей и прочих конструкций с высокими эксплуатационными нагрузками следует брать кирпич с маркой прочности не ниже М-150, независимо от того, какова толщина кладки.

Типоразмеры кладочного материала

Среди недостатков кирпичной кладки следует указать высокую гигроскопичность. Обожжённая глина, служащая основным сырьём для этого строительного материала, способна легко впитывать из атмосферы и удерживать внутри себя воду. Содержащаяся в микропорах и трещинах сырость постепенно приводит к разрушению кирпича, потере им своих прочностных качеств. В связи с этим, наружная кладка должна быть по возможности защищена от воздействия осадков гидроизоляцией или влагоотталкивающими грунтовочными составами.

Другой минус кирпича, как материала – его высокая теплопроводность. Благодаря этому, кирпич уже сам по себе является отличным «мостиком холода», способствующим проникновению внутрь здания мороза извне. Раньше с этим отрицательным свойством боролись, увеличивая толщину несущей кирпичной стены.

В советское время при относительной дешевизне кирпича и недостатке эффективных утеплителей – это был наиболее простой выход из положения. Ещё несколько десятилетий назад толщина стен дома из кирпича в центральных районах страны могла составлять 64 см, а в северных регионах – 1 м и более. Однако сейчас, когда на строительном рынке имеется огромный выбор строительной теплоизоляции, такая толщина кирпичной стены становится ненужным расточительством.

Все проблемы с недостаточной теплоизоляцией здания можно решить с помощью любого подходящего для этих целей утеплителя.

Факторы расчёта толщины стен

Расчёт толщины кирпичных стен зависит от ряда аспектов, главных из которых два:

  • Несущие показатели.
  • Теплоизоляционные показатели.

В первом случае от ширины кирпичных стен зависят её несущие способности. Это актуально для несущей опорной конструкции, в то время как внутренние межкомнатные перегородки могут выкладываться «в кирпич» или «в полкирпича» — шириной в 12 или 25 см. В данном случае толщина внутренних стен вполне достаточна, чтобы создать прочную перегородку. Она способную противостоять механическим нагрузкам и выдерживать подвесные конструкции – полки, шкафы, дверные коробки и т.д.

Толщина наружной стены из кирпича в отличии от перегородочной должна быть такой, чтобы выдерживать более значительные нагрузки. На несущие стены дома ложится вес межэтажных перекрытий, вышерасположенных этажей и кровли, поэтому от её ширины зависит прочность всей постройки.

От теплоизоляционных характеристик материала также во многом зависит толщина несущих стен. Чем более высокая теплопроводность у стройматериала, тем больше должна быть минимальная толщина стеновой конструкции.

Виды кирпичной кладки

В современном строительстве применяется несколько видов кирпичной кладки, различающиеся по своей ширине. Стандартная толщина стен здания может составлять от 1 до 2-х и более кирпичей. В данном случае под понятием «в кирпич» понимается длина кирпича, составляющая 25 см. Типоразмер «одинарного» кирпича закреплён в положениях ГОСТ и составляет:

  • Длина – 25 см (кладка «в кирпич»).
  • Ширина – 12 см. (кладка «в полкирпича»)
  • Высота – 6,5 см.
Ширина кирпичной кладки

С точки зрения экономической целесообразности при мало- и среднеэтажном строительстве наиболее эффективной является толщина наружных стен в 38 – 51 см – толщиной в два или в полтора кирпича. Такой тип кладки способен легко выдержать вес двух-трёх вышерасположенных этажей, а также нагрузку от кровли. При этом масса конструкции остаётся сравнительно небольшой, так что застройщику не придётся дополнительно усиливать фундаментное основание дома. Другой плюс подобной кладки состоит в том, что такой тип кладки позволяет значительно сэкономить на строительном материале.

Стены большей толщины, чем в 2 кирпича, в современном строительстве практически не используются. Связано это с тем, что, во-первых, их несущие способности явно избыточны – с необходимой нагрузкой вполне справляется и стена в 2 кирпича.

Увеличенные размеры кладки ведут лишь к неоправданно завышенным сметным расходам на стройматериал, без какой-либо выгоды с точки зрения прочности здания. Во-вторых, улучшить теплоизоляцию здания гораздо эффективнее благодаря применению утеплителей, нежели за счёт увеличения толщины несущих стен из кирпича. Более тонкие стены для опорных конструкций, согласно нормативам СНиП, применять не рекомендуется. Так, несущая стена в полкирпича не сможет обеспечить достаточной прочности здания и долговечности его эксплуатации.

Для внутренних перегородок чаще всего используют кладку в полкирпича (12 см). Это наиболее оптимальный вариант, как с точки зрения финансовой составляющей, так и с учётом прочностных характеристик конструкции. Гораздо реже применяется кладка в кирпич (25 см) и в 6,5 см, когда кирпичи ставятся на ребро.

Однако подобные конструкции имеют больше недостатков, чем достоинств: в первом варианте это увеличенная вдвое стоимость простенков, а во втором – недостаточная прочность простенка.

Расчёт кирпича в кладке

Перед тем как решить, какой толщины будут стены будущей постройки, необходимо произвести ряд инженерных расчётов. Прежде всего, следует вычислить общее количество кирпича, которое понадобится для возведения несущих и перегородочных конструкций. Это необходимо будет сделать по двум причинам:

  • Оптимизировать сметные расходы.
  • Вычислить нагрузку на несущее основание.

Первым шагом следует рассчитать площадь всех стен, отдельно внешних и внутренних, и из полученного числа вычесть площадь оконных и дверных проёмов. Далее необходимо высчитать, сколько кирпича содержится в кв.м кладки той или иной толщины. Зависит это количество от типа материала. Сегодня в кирпичном строительстве используется три основных типоразмера:

  • Стандартный: 25 х 12 х 6,5 см.
  • Полуторный: 25 х 12 х 8,8 см.
  • Двойной: 25 х 12 х 13,8 см.

В таблице приводятся расходы разных видов кирпича для кладки различной толщины.

Сравнение показателя теплопроводности кирпича и дерева

Используя приведённую таблицу, можно не только вычислить необходимое для строительства количество материала, но также рассчитать нагрузку, которую будет оказывать постройка на фундамент. Зная же массу здания и пользуясь сводными таблицами СНиП, возможно рассчитать минимально допустимое значение прочности фундаментного основания.

Теплоизоляционные показатели

Коэффициент теплозащиты является одним из ключевых при проектировании толщины стен. Ещё не так давно толщина несущих стен из кирпича оказывалась решающим фактором для создания эффективного теплоизоляционного пояса. В связи с этим, нередко использовались кладки толщиной в 3-4 и более кирпичей. Но из-за высоких показателей теплопроводности создание надёжной защиты от морозов при помощи кирпичной кладки приводили к неоправданному возрастанию стоимости строительства.

Показатели теплопроводности и плотности кирпича в сравнении с другими строительными материалами.

Сегодня на смену этому архаичному способу пришли более эффективные технологии, использующие в качестве теплозащиты современные теплоизоляционные материалы.

В результате создание кладки толщиной более 2 кирпичей в современном строительстве признано неэффективной. Чтобы рассчитать необходимую минимальную толщину внешних стен постройки, используют следующую формулу:

 

Зная показатель теплопроводности того или иного материала, можно легко вычислить минимальный необходимую толщину стены с учётом теплоизолирующего слоя. Показатель необходимого теплового сопротивления для каждого региона приводится в таблицах раздела СНиП «Строительная климатология».

На представленном ниже видео показаны особенности кирпичной кладки.


Пользуясь таблицами и рекомендациями СНиП, можно самостоятельно вычислить, какая должна быть толщина стен дома различной конструкции для разных регионов страны.

Статьи по теме:

moyastena.ru

расчёт толщины стен и особенности рубки углов

Эксперты FORUMHOUSE рассказывают о нюансах и секретах строительства комфортного бревенчатого дома. Дерево является одним из самых распространённых строительных материалов на земле, насчитывающим многовековую историю. Из дерева строят дома, бани, церкви, Эксперты FORUMHOUSE рассказывают о нюансах и секретах строительства комфортного бревенчатого дома.

Дерево является одним из самых распространённых строительных материалов на земле, насчитывающим многовековую историю. Из дерева строят дома, бани, церкви, возводят элитные коттеджи и временные постройки. Повсеместная распространённость и доступность древесины, обеспечивают этому материалу повышенную привлекательность в глазах застройщиков.

Наш портал уже подробно рассказывал,  из какой древесины лучше строить дом, и чем отличается профилированный брус от обычного. Продолжаем начатый цикл статей.

Итак, из нашего материала вы узнаете:

  • Как построить тёплый и комфортный дом из бревна.
  • Как рассчитать необходимую толщину стен.
  • На какие особенности необходимо обратить внимание при выборе ширины паза.
  • Какие бывают виды рубки.
  • О каких нюансах необходимо знать перед началом строительства бревенчатого дома.

Расчёт толщины стен сруба и диаметра бревна

Будет ли тепло в деревянном доме, если диаметр брёвен равен 25, 30, 35 и более см. Это — один из главных вопросов, которые должен задать себе любой застройщик, задумавший построить дом из окорённого или оцилиндрованного бревна. Согласитесь, что неразумно строить бревенчатый дом, если потом выяснится, что толщины стен недостаточно, чтобы с комфортом пережить суровую зиму. Утеплять дом снаружи или изнутри – тоже не вариант: пропадёт вся эстетика бревна. Остаётся усиленно топить бревенчатый дом и увеличить расходы на энергоносители или заранее просчитать достаточную толщину стен применительно к региону проживания.

В одной из наших прошлых статей мы уже подробно рассказывали, как рассчитать толщину утеплителя для каменного дома. На первый взгляд кажется, что сделать расчёт для бревенчатого дома просто — надо узнать требуемое нормированное теплосопротивление стен (R) вашего региона проживания. Для этого находим эти данные в Интернете. Например, для упрощённого расчёта (для Москвы и Московской области) возьмём R = 3.0 (м²*°С)/Вт.

Теперь нам надо узнать фактическую величину теплосопротивления стены, сложенной из бревна определённого диаметра. После чего мы сможем узнать (на основании расчёта), соответствует ли сопротивление теплопередачи нормативам. Для этого нужно воспользоваться следующей формулой:

R= d/λ, где:

d — толщина материала;

λ — коэффициент теплопроводности материала Вт/(м·°C).

Именно здесь кроется первый подводный камень. Коэффициент теплопроводности дерева  (λ) представлен в следующей таблице:

Как видно, в ней приведены три значения. Какое из них брать, и что означают «обычные» и «влажные» условия?

Hermes-szПользователь FORUMHOUSE

Коэффициент теплопроводности материала (в том числе и утеплителя) во многом зависит от его влажности. А эксплуатационная влажность материала зависит от климатической зоны и режима использования помещения.

Например, теплопроводность сосны и ели (в сухом состоянии) поперек волокон (тепловая энергия из деревянного дома выходит наружу поперёк бревна) составляет 0.09 Вт/(м·°C). При нормальных условиях эксплуатации (А) и при эксплуатации во влажной зоне (Б) коэффициент теплопроводности материала увеличивается  и составляет 0.14-0.18 Вт/(м·°C).

Если материал переувлажнён, увеличивается его коэффициент теплопроводности, и уменьшается термическое сопротивление конструкции. Поэтому, для примерного расчёта, возьмём следующее значение: материал стен – сосна, коэффициент теплопроводности материала (усреднённое значение в нормальных условиях эксплуатации) – 0.15 Вт/(м·°C).

Чаще всего коэффициент теплопроводности материалов и утеплителей указывается в сухом состоянии, т.е. полученный при лабораторных испытаниях, которые отличаются от реальных условий эксплуатации. Об этом нужно помнить, производя самостоятельный расчёт.

Итак, с коэффициентом теплопроводности дерева мы разобрались. Остаётся выбрать толщину стены, для которой требуется произвести расчёт. И здесь кроется второй подводный камень. Брёвна укладываются друг на друга, т.е. есть паз. Причём, в зависимости от диаметра бревна (D), требований заказчика, меняется ширина паза (H), а значит и фактическая ширина этого узла в привязке к толщине бревна. Эта взаимосвязь представлена на следующем рисунке.

Видно, что при одинаковом диаметре брёвен, в зависимости от конструктивных особенностей узла примыкания брёвен, ширина паза может варьироваться. Поэтому просто подставить в вышеприведённую формулу толщину выбранного бревна нельзя. Нужен некий общий знаменатель, который можно использовать для расчёта. Для решения этой задачи воспользуемся опытом пользователя нашего портала с ником zaletchik.

zaletchikПользователь FORUMHOUSE

Я хочу жить в рубленом доме. Газа на участке нет, и не предвидится. Регион проживания — Московская область. Значит — остро стоит вопрос уменьшения затрат на отопление. Отапливать дом собираюсь котлом, работающим на дизельном топливе. Эти вводные данные вынудили меня заняться изучением теплофизических свойств сруба.

Сначала zaletchik рассчитывал теплохарактеристики сруба, вычисляя среднее значение толщины ограждающей конструкции. Такой подход был не совсем корректен, т.к. теплопотери считались прямо пропорционально толщине стены. В результат мозгового штурма и общения с пользователями FORUMHOUSE, zaletchik сделал более правильный расчёт.

zaletchik

Для корректного расчёта теплопроводности стен рубленого дома я рассчитал толщину сруба из бруса, обладающего такими же теплоизоляционными свойствами, что и сруб из бревна определённого диаметра (D).

Оставив за рамками статьи подробности расчётов, с которыми можно ознакомится в теме размышления и измышления по поводу теплопроводности сруба, сразу перейдём к полученным коэффициентам, которые нужны нам для расчёта.

Для различных значений ε (H/D отношение толщины паза к диаметру бревна) вычислены соответствующие значения μ (Hэфф*D отношение толщины бруса к диаметру бревна, имеющие одинаковые теплопроводящие свойства). Результаты сведены в таблицу.

Для наглядности рассмотрим следующий пример. Допустим, диаметр бревна, используемого в строительстве сруба – 45 см. Ширина паза – 23 см. Отсюда: ε = 23/45 = 0.5. Теперь находим в таблице значение μ, соответствующее полученной цифре. Это – 0.83. Далее находим толщину стены, сложенной из бруса, в отношении к диаметру бревна, имеющих одинаковые теплопроводящие свойства:  0.83*45 = 37.4 см. Переводим в метры – 0.374 м.

Получив эту цифру, мы теперь можем рассчитать тепловое сопротивление стены, сложенной из бревна. Для этого подставляем полученные значения в следующую формулу:

R = d/λ, где:

d — толщина материала;

λ — коэффициент теплопроводности материала Вт/(м·°C). В нашем варианте бревна из сосны – 0.15 Вт/(м·°C).

R = 0.374/0.15 = 2.49 (м²*°С)/Вт

Либо, можно воспользоваться такой формулой:

R = μD/λ, где:

μ – коэффициент, берется из таблицы, указанной выше;

D – диаметр бревна в м;

λ – коэффициент теплопроводности древесины.

R = 0.83*0.45/0.15 = 2.49 (м²*°С)/Вт

Одним из факторов, определяющих теплосопротивление стен, является диаметр бревна и порода древесины.

Ранее мы указывали, что для Москвы и Московской области R = 3.0 (м²*°С)/Вт. Исходя из полученного результата, для стен, сложенных из сосновых брёвен, R  = 2.49 (м²*°С)/Вт. Т.е. стена не дотягивает до регламентируемого значения теплосопротивления. Можно увеличить диаметр бревна или выбрать другую древесину – кедровую сосну. Коэффициент теплопроводности этого материала (диаметр бревна и ширину паза оставляем без изменений) – 0.095-0.10 Вт/(м·°C).

Производим расчёт.

R = 0.83*0.45/0.10 = 3.74 (м²*°С)/Вт

Т.е., норма по фактическому сопротивлению теплопередачи перекрыта.

Можно пойти по другому пути и воспользоваться другой формулой, чтобы узнать необходимый диаметр бревна из соотношения: ширина паза в полдиаметра бревна.

D = Rtp*λ/0.83, где:

Rtp – регламентируемое теплосопротивление стены;

λ – коэффициент теплопроводности древесины;

Делаем расчёт для сосны.

D = 3.0*0.15/0.83 = 0.54 м.

Воспользовавшись данной методикой и «играя» с разными величинами – меняя диаметр бревна, ширину паза, древесину – можно произвести самостоятельный расчёт и выбрать оптимальную толщину стены бревенчатого дома.

zaletchik

Мои прадед и дед были специалистами по строительству срубов, лесозаготовке и деревообработке. От них я узнал о требуемой ширине паза  в 1/2…2/3 диаметра бревна.

Также на теплоэффективность бревенчатой стены влияет не только ширина паза, но и профиль бревна — его сечение: круглое или т.н. полубревно, обтёсанное с двух сторон — лафет. Стесав древесину, мы уменьшаем теплосопротивление стены, т.к. бревно в стене работает всем своим сечением.

Конечно, результаты данного упрощённого расчёта ориентировочны. Большая часть теплопотерь в доме происходит через окна, систему вентиляции, кровлю и фундамент. Т.е. тёплый деревянный дом — это сбалансированная система, где все узлы работают в тесном взаимодействии и соответствуют друг другу. Нет смысла делать стены из бревна диаметром в 0.4-0.5 метра и выбирать широкий паз, если дом продувается через щели, а углы промерзают.

Особенности рубки сруба

Чтобы выбрать оптимальный вариант рубки бревенчатого дома и тем самым сделать его тёплым, нужно понять, какие варианты рубки существуют, и чем они отличаются друг от друга. Сначала надо дать определение таким понятиям, как врубка и венец.

Hermes-sz

Врубка — это соединение различных деревянных частей сруба между собой.

При правильной врубке нагрузки равномерно перераспределяются между брёвнами. Для этого все соприкасающиеся части должны плотно прилегать друг к другу. Также в этих местах не должна скапливаться влага, которая со временем может вызвать гниение древесины.

Венец — это сруб дома, состоящий из четырёх брёвен, уложенных в горизонтальной плоскости. По углам венец связывается врубкой. В процессе возведения дома венцы укладываются друг на друга — получается стена.

Следует помнить, что от диаметра бревна и ширины паза зависит количество венцов, что влияет на расход материала, а значит — на конечную цену и теплотехнические свойства сруба. Например, для возведения стены высотой в 3 метра из бревна диаметром в 25 см и 40 см потребуется разное количество венцов. При строительстве дома из бревна большего диаметра уменьшается количество врубок, замков, межвенцовых соединений. Т.е. мест, которые впоследствии могут продуваться, что приведёт к теплопотерям.

Выбирая бревно для сруба, необходимо соблюсти баланс между диаметром бревна, его стоимостью (цена за материал) и цены за работу с таким бревном.

Мастерам работать с бревном большого диаметра сложнее физически. Также может потребоваться использование спецтехники — крана.

Кроме этого, при выборе в качестве строительного материала окорённого бревна, помним о таком параметре как сбежистость.

Сбежистость — разница в толщине бревна в соотношении диаметра комля и верхушки. Окорённое бревно, не прошедшее, в отличие от оцилиндрованного бревна, машинную обработку, не может быть  полностью ровным. Его нижняя часть (особенно при большой длине бревна) всегда толще, чем верх. Чтобы стена получалась ровной, при строительстве рубленого дома мастера, при укладке венцов, чередуют разные по толщине брёвна.

Саму рубку принято делить на два типа:

  • Без остатка (в лапу).
  • С остатком (в чашу).
  • Рубка без остатка, или в чистый угол, предполагает максимальное использование всей длины материала.

    При такой рубке получается прямой угол, что увеличивает полезную площадь дома и сокращает расход бревна. Но, исходя из практического опыта, можно сказать, что такой вид угла подвержен промерзанию. Чтобы этого избежать, ещё в старину углы дома, срубленного «в лапу», обшивали накладными досками, или как вариант, дом впоследствии обкладывали кирпичом. Это препятствовало промерзанию и продуванию углов.

    Рубка с остатком – более затратный, но и более теплоэффективный вариант. Т.к. концы бревен выступают по углам дома, этот узел более защищён от продувания, заливания дождём и промерзания.

    Оставив за рамками данной статьи всё многообразие различных видов рубки, сделаем упор на ключевых особенностях трёх основных видов рубки сруба. Это:

    • Русская рубка;
    • Канадская рубка;
    • Норвежская рубка.

    В нашей стране традиционно деревянные дома строят из круглых брёвен. Вдоль бревна делается полукруглый паз. Угловой замок делается врубкой в «обло» в чашу. Название пошло от слова «облый», т.е. круглый. Чаша может быть расположена вниз или вверх.

    Если чаша расположена вниз (рубка чаши «в охлоп»), то такое соединение считается более влагоустойчивым, а бревно лучше сохраняется.

    При выборе этого типа рубки нужно учесть одни нюанс.

    Hermes-sz

    Основной недостаток русской рубки заключается в том, что бревна усыхают вдоль и поперек волокон неодинаково. В результате, после усадки, бревна недостаточно плотно сидят в срубе.

    При уменьшении диаметра бревна происходит изменение формы соединительных чаш. Чаши раскрываются и из полукруглых становятся овальными. Появляются щели. В результате сруб приходится ещё раз конопатить. Кроме этого, открытый утеплитель подвержен воздействию неблагоприятных атмосферных явлений. Он напитывается водой, а бревна могут начать гнить.

    Этого недостатка лишен сруб, выполненный по-фински. Принцип тот же, что и в русской рубке, за исключением того, что в этом варианте межвенцовый паз делается меньшего радиуса (заовален). Таким образом, верхнее бревно опирается на нижнее только краями (поднутрение).

    В результате при усадке брёвен края межвенцового паза не раскрываются, брёвна сидят плотно, щелей нет, а утеплитель не подвержен воздействию ветра и дождя.

    Норвежская рубка. Традиционно считается, что сруб по-норвежски — это бревно лафет, хотя главное отличие — это тип замка.

    Hermes-sz

    Основное отличие норвежского замка от русской чашки заключается в том, что норвежский замок имеет клиновидный (трапециевидный) профиль.

    За счёт такой конструкции, при усыхании древесины, бревно под  весом проседает в срубе и заклинивается в замке. Это обеспечивает прочность и герметичность врубки.

    Канадская рубка похожа на норвежский замок, но есть отличия. Чашу, в форме трапеции, вырубают в круглом бревне, сбоку делают затёсы, а в нижней части бревна вырезают шип. Соответственно, в верхней части бревна вырезается паз под шип вышележащего бревна.

    Межвенцовое соединение делается аналогично финскому варианту — с поднутрением. При усадке сруба верхнее бревно плотно садится на нижнее.

    Щелей нет, межвенцовый утеплитель зарыт, а стены сруба смотрятся, как единый массив.

    Также отпадает необходимость в повторной конопатке.

    Вариант канадской чаши с шипами считается хоть и сложным в исполнении узлом, но теплым и прочным соединением, т.к. такая врубка препятствует продуванию угла дома.

    Кроме этого, в канадской рубке сруба используется т.н. техника завешивания углов. Торцы брёвен, находящиеся снаружи, и внутренний массив бревна (находящийся в тепле в доме), имеют разную влажность. Брёвна подвергаются воздействию перепада температур. В результате, из-за разной степени усадки, углы и центральная часть сруба могут «зависнуть». Между брёвнами образуется щель, а сруб будет продуваться и промерзать.

    Чтобы этого не произошло, внешние углы «вывешиваются», т.е. между торцами брёвен, находящихся снаружи, оставляется больший зазор, чем для внутренней части.

    В итоге, после того как сруб усядет, зазор по всей длине бревен выравняется.

    Рубленый дом — это проверенный временем способ возведения красивого и экологичного жилища. Чтобы получить качественный результат, необходим взвешенный и продуманный подход, а также тщательный контроль всех этапов строительства.

    В теме деревянные дома можно задать вопрос консультанту FORUMHOUSE и получить исчерпывающий ответ. Для быстрого поиска ответа на любой вопрос, связанный со строительством деревянного дома, советуем воспользоваться специальным навигатором. Также рекомендуем прочесть статьи, как бороться с насекомыми-вредителями древесины, и какие особенности есть у стропильной системы деревянного дома.

    Из наших видеосюжетов можно узнать об особенностях рубленого дома, а также совершить виртуальный тур по рубленой бане под названием «Сказка».

    Теги деревянный дом рубленый дом сруб теплотехнический расчет оцилиндрованное бревно окорённое бревно брус лафет строительство дома русская рубка канадская рубка норвежская рубка межвенцовое соединение утепление дома Поделиться Комментарии (0)Ошибка!

    Произошла ошибка, попробуйте позже. Если ошибка повторяется – обратитесь в службу поддержки по адресу Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. или через форму обратной связи
    Источник

    globalsuntech.com

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *