Amk-ahtuba.ru

Стройка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как посчитать теплопроводность стены

Расчет теплопроводности стены

Каждый, кто строит дом или же собирается проводить ремонт, задается вопросом: какой толщины делать стены, какую теплоизоляцию и какой утеплитель лучше всего использовать.

Именно ответы на эти вопросы позволят сделать любой дом или квартиру уютными, комфортными и удобными для проживания.

Опять же, использование некачественных материалов и в недостаточных количествах, игнорирование утепления, как такового, могут привести к весьма печальным последствиям.

В таком доме просто будет сложно жить как в жару, так и в морозы. Температура в комнатах будет мало отличаться от температуры на улице.

Поэтому следует выяснить, какой же толщины должна быть теплоизоляция конкретно для вашего случая.

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.

Как же правильно выбрать толщину утеплителя?

Первое, что обязательно нужно учесть при наружном утеплении – это то, что недостаточная толщина утеплителя может привести к промерзанию стен, а также перенести «точку росы» внутрь помещения, а это в свою очередь повлечет за собой переизбыток влаги в доме и образование конденсата на стенах. Однако если Вы увеличите толщину теплоизоляционного слоя выше необходимой для Вашего случая нормы, это не принесет значительных улучшений, а лишь понесет за собой дополнительные финансовые затраты. Значит правильный расчет толщины теплоизоляции для дома поможет сэкономить средств а и сохранить в доме оптимальный тепловой режим.

Необходимая толщина теплоизоляции напрямую зависит от теплосопротивления (R), которое является постоянной величиной. Коэфициент R это отношение разности температур по краям утеплителя к величине теплового потока, проходящего сквозь него. Коэффициент теплосопротивления R отражает свойства утеплителя и выражается как плотность материала, делённая на теплопроводность.

Чем больше величина R, тем лучше теплоизоляционные свойства материала. Коэффициент R расчитывается по формуле R = (толщина стены в метрах) / (коэф. теплоизоляции материала)

Ниже приведем таблицу рекомендуемых занчений коэф. теплосопротивления R для разных климатических зон.

Вид ограждающей конструкцииЗначение минимально допустимого значения сопротивления теплопередаче для температурной зоны
І зонаІІ зонаІІІ зонаIV зона
1Внешние стены2,82,52,22
2Покрытие и перекрытие неотапливаемых чердаков4,954,53,93,3
3Перекрытия над проездом и холодными подвалами3,53,332,5
4Перекрытия над неотапливаемыми подвалами, расположенными над уровнем земли2,82,62,22
5Перекрытия над неотапливаемыми подвалами, которые расположены ниже уровня земли3,753,4532,7
6Окна, балконные двери, витрины, витражи, светлопрозрачные фасады0,60,560,550,5
7Входные двери в многоквартирные жилые дома в общественные здания0,440,410,390,32
8Входные двери в малоэтажные жилые дома и в квартиры, расположенные на первых этажах многоквартирных домах0,60,560,540,45
9Входные двери в квартиры, расположенные выше первого этажа0,250,250,250,25

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.

Как и обещал, поговорим о теплопроводности материалов при строительстве дома и какой же все таки выбрать материал для дома и технологию строительства, основываясь на ваши цели в плане его использования. Произведем расчет теплопроводности стен дома. Сравним материалы, посчитаем, какой дом экономичнее всего отапливать. Особенно, это важно для нас, т.к. нам необходимо отапливать дом около 6 месяцев в году, а в некоторых регионах России еще больше. Проще говоря, какой же дом действительно экономит нам наши деньги?
Речь пойдет о теплопроводности стены, почему стены? Да, потому что выбор основного материала для стен определяет тип, этапы, технологию строительства, а так же теплоэффективность дома в итоге.

Выбираем материал стен дома, основываясь на теплопроводность материалов

Из курса физики мы знаем, что любая система стремится к равновесию. Поэтому, если у нас есть перепады температур, тогда сразу же возникает перетекание тепла. Т.е. тепловая энергия перетекает из теплого в холодное. Таким образом, наш дом будет отдавать свое тепло наружу через все, что только возможно, стены, крышу, пол, окна, двери, как видно на фото из-за разницы температур. В итоге дом полностью остынет и приравняется к внешней температуре.

Читать еще:  Какой грунтовкой обработать стены перед укладкой плитки

Поэтому чтобы восполнить эту теплопотерю необходимо постоянно в холодное время отапливать дом. То с какой скоростью перетекает тепло из горячей зоны в холодную и есть теплопроводность. Как мы понимаем, разные материалы имеют разную теплопроводность и можно померить это благодаря коэффициенту теплопроводности.

Посчитать это можно по данной формуле расчета коэффициента теплопроводности. То есть, сколько тепла за единицу времени протекает через 1 кв.м. материала при градиенте температур 1 градус на 1 метр (на рисунке это показано с одной стороны куба 20 градусов с другой 19 градусов)

Коэффициент теплопроводности кирпича, коэффициент теплопроводности дерева

Мы видим из подсчетов, что у дерева теплопроводность в 3 раза меньше. Это означает, что при прочих равных условиях (равная толщина материала и температур) протекаемость тепла в кирпиче в 3 раза быстрее, а в дереве в 3 раза медленнее относительно кирпича. Поэтому дерево более энергосберегающий материал. Если мы хотим чтобы у кирпича была такая теплопотеря, как у дерева, значит, толщину кирпича нужно увеличить втрое. Простая арифметика!
Теперь посмотрим, что будет в случае с каркасным домом. В каркасном доме 90% объема стены занимает утеплитель, в нашем случае возьмем самый экологичный материал – каменную вату на базальтовой основе. На фото мы видим, что коэффициент теплопроводности 0,038, а это в 5 раз меньше теплопроводность, чем у дерева, а с кирпичом разница аж в 15 раз.

На одной из выставок, я увидел замечательный стенд, который наши расчеты и подтверждает.
На этом стенде сравниваются: сверху дерево (клееный брус), пеноблок и каркасник.
Все материалы равной толщины. С одной стороны материал нагревается пленочным теплым полом, с другой стороны стоит термометр, который показывает уровень исходящего тепла. Конечно, качество фото оставляет желать лучшего.
Итак… смотрим на стенд с разных сторон

Смотрим на нижние показатели на градуснике, к сожалению практически не видно цифр на градуснике, поэтому я назову их сверху вниз:
Дерево – 28° С
Пеноблок – почти 30° С
Каркасная стена – 25° С

Каркасная стена забирает победную золотую медаль, это не сложно объяснить, т.к. утеплитель имеет меньшую плотность и дает большую воздушность, а значит максимально удерживает тепло.

Расход энергии на отопление, расчет расходов на отопление

Меня так же интересовала, какой будет расход тепловой энергии и сколько нужно будет затрачивать в месяц на отопление дома, с помощью электричества, хотя Россия и богата газом, к сожалению, его еще далеко не везде провели.
Давайте вместе научимся считать, сколько придется платить за электричество своего дома.
Возьмем, к примеру, дом 7*7 с высотой стен в 5 метров.

Формула расчета тепла

Расчет расхода тепла кирпичной стены

Стена у нас будет 20 см. Снаружи температура -10°, а внутри +20°, в итоге, градиент получается 30 градусов. Здесь сделали определенные допущения, что тепло выходит только из стен, нам тут важно понять сам принцип. Из прошлых расчетов, мы помним, что лямбда кирпичной стены=0,56

Итак, 0,56*21000 = 11760 (Вт), если перевести это в киловатты, то в час у нас будет уходить 11,76 кВт*ч. Считаем сколько придется платить за электричество в месяц при кирпичной стене в 20 см. и минус 10° за окном.

Читать еще:  Красивые полочки на стену своими руками

11,76кВт * 24часа * 30 дней * 5 (руб.кВт*ч) = 42 336 руб.мес.
Ого, какая сумма! Но слава богу, что только из кирпича никто не строит, его еще нужно утеплить снаружи и изнутри.
К примеру, стены у сталинских домов толщиной в 1 метр. При таком раскладе, нужно будет платить в 5 раз меньше – 8467 руб.мес. И это тоже очень даже не мало.

Расчет расхода тепла деревянной стены

Посмотрим, что творится с деревянной стеной, клееным брусом. Берем те, же исходные данные, толщина стены 20см. и -10° за окном.

Если мы все перемножим, то получается 13680 рублей в месяц на электроэнергию.
Мы, конечно, тут допускаем много недочетов в расчетах, но все это близко к нашим реалиям. Но мы точно выяснили, что кирпич отапливать в 3 раза дороже.

Расчет расхода тепла каркасной стены

Сейчас посмотрим, что происходит с показателями по расходам на отопление в каркасных домах.

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

Конечно, если топить газом, это будет в разы дешевле. Но история последних лет, говорит о том, что скорость увеличения цен на газ намного быстрее, чем у электричества.
Но если у вас есть возможность провести газ, то конечно, лучше отапливать газом и не нести такие существенные расходы на отопление вашего загородного дома.

Теплоемкость кирпича, дерева и каркаса. За сколько времени прогреется кирпичный, деревянный и каркасный дом?

Теплоемкость – сколько нужно потратить тепловой энергии, чтобы нагреть 1 кг вещества на 1 градус.

При нагреве воды и воздуха, уходит различное количество энергии, так они имеет различную теплоемкость.

Возьмем 3-х киловаттный обогреватель и воздух в доме можно прогреть очень быстро, но почему тогда в результате дом все равно остается холодным?

Многие об этом даже не задумываются, хотя исходя из этого параметра теплоемкости и целей использования дома, вам и нужно выбирать материал стен вашего загородного дома.

Об этом показателе поговорим в моем следующем посте. Я расскажу подробно о теплоемкости материалов стен со всеми вытекающими вычислениями, точно как я рассказал вам сегодня.

Сделать расчеты количества материалов стен можно на калькуляторе наружных стен из пеноблока, кирпича, каркаса или бруса. Заходите и читайте! Поставьте лайк, займет всего секунду вашего времени, а мне будет приятно!

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.

Теплоизоляция стен дома

Для начала следует знать, что каждый строительный материал характеризуется таким показателем, как сопротивление теплопередачи. Оно обозначается как R, измеряется в м2•ºС/Вт. Рассчитывается по формуле: R = δ / λ, где δ – толщина слоя, λ – коэффициент теплопроводности Вт/(м°С). Коэффициенты теплопроводности являются табличными значениями, т.е. они известны.

Но стену дома не делают только из бетона или кирпича. В ограждающих конструкциях зданий всегда нескольких слоёв из различных стройматериалов.

Например, в стене чередуются: кирпичная кладка, утеплитель, кирпичная кладка, штукатурка. Либо бетон вместо кирпича. Либо на здание снаружи крепятся декоративные панели, – для красоты и защиты утеплителя, монтируемого на фасад. Либо для облицовки применяются изделия, где объединяются воедино утеплитель и декоративная панель. И т.д. вариантов не счесть.

Читать еще:  Какая грунтовка лучше для стен под обои

Расчет утеплительного слоя

Для расчета потребуются все необходимые знания и калькулятор.

Стоит отметить, что сейчас есть возможность применить специальный онлайн-калькулятор, который при вводе необходимых значений автоматически рассчитает толщину утеплителя для конкретных стен.

Необходимые формулы

Итак, для расчета общего теплосопротивления ограждений, состоящих из нескольких слоев, требуется сложить теплопроводности каждого из них по отдельности, то есть Т1+Т2+Т3 = Тобщ, где Тх – теплопередача какой-либо части.

Для установления слоя теплоизолятора нужно выразить его из формулы:

  • Т – теплосопротивление материала;
  • Х – слой утеплителя;
  • К – коэффициент теплопередачи.

При расчетах следует иметь при себе калькулятор.

Пример расчета

Примеры расчета толщины утеплителя.

Пусть ограждение состоит из двух отдельных стен – блочной и кирпичной. Блочная стена имеет толщину 25 см. При этом из таблицы можно взять К – 0.56 Вт/м*К.

Слой из шлакоблока имеет толщину 40 см. При этом К равен 0.47 Вт/м*К.

Утепление производилось при помощи пенопласта с каким-то Х (которую требуется найти). При этом К для пенопласта – 0.031 Вт/м*К.

Чтобы найти значение теплопередачи для всех трех слоев вместе, необходимо сложить все три коэффициента.

Нужно только найти значение каждого этого параметра для каждой из частей по отдельности. С этой целью ее нужно разделить на данный коэффициент, при этом она должна быть выражена в метрах. Тогда получим:

  • 0.25/0.56 = 0.446 – для кирпичной стены;
  • 0.4/ 0.47 = 0.851- для блока.

Таблица расчета теплоизоляции пенопластом.

Теперь остается неизвестен итоговое К для теплоизоляционного слоя.

Его нужно найти, при этом известны два других параметра и минимальное итоговое значение (эталонное):

0.446 + 0.851 + Х/0.031 = 2.8, тогда

Х = (2.8-0.446-0.851)*0.031 = 0.047 м.

Полученное значение показывает, что для обеспечения нормальной теплопередачи необходим пенопласт толщиной в 4.7 см минимум.

Таким образом, можно рассчитать необходимую минимальную толщину для любого утеплителя и для любых стен. Подставив все необходимые значения в специальный калькулятор, можно сделать это автоматически. Однако стоит учесть, что данные расчеты верны только для эталонного значения теплопередачи в 2.8, что характерно для средней полосы с мягкими и не очень холодными зимами. Для других регионов эталонный параметр следует уточнять.

Надо отдельно сказать, что расчеты лучше вести не для минимальных, а для максимальных показателей К. Кроме того, эталонный показатель тоже учитывает не все условия. Он приведен для среднестатистической температуры воздуха зимой. Но если она резко упадет, то конкретно в этот момент теплопотери ощутимо увеличатся. По этой причине установив необходимую толщину пенопласта или минеральной ваты, делать утепление лучше на треть больше. Это поможет избежать лишних потерь на топливо в те дни, когда температура значительно ниже средней.

Расчет толщины утеплителя для стен

Покажем порядок расчетов на гипотетическом примере. Итак, предположим мы строим дом из пенобетона. Снаружи стена будет штукатуриться, внутри также будет нанесена гипсовая штукатурка. Дом строится в Твери.

Исходные данные, которые мы имеем:

  • Пенобетон (толщина – 0,4м, теплопроводность – 0,55 Вт/м* 0 С.
  • Песчано-цементная штукатурка (толщина 4см, теплопроводность — 1,1 Вт/м* 0 С).
  • Гипсовая штукатурка (толщина – 2см, теплопроводность 0,31 Вт/м* 0 С).
  • Утеплитель пенополистирол (теплопроводность – 0,028 Вт/м* 0 С).

Требуется рассчитать толщину пенополистирола.

Для начала определим Т – минимальный порог сопротивления пеплоотдаче. Из таблицы мы видим, что в Твери он равен 3,31 Вт/м* 0 С.

Теперь высчитаем, каким суммарным сопротивлением обладают все материалы, помимо утеплителя Т1. Чтобы узнать значение сопротивления по каждому материалу, нужно его толщину разделить на значение теплопроводности.

Таким образом получаем:

Т1= 0,4/0,55 + 0,04/1,1 + 0,02/0,31 = 0,73 + 0,04 + 0,06 = 0,83

Чтобы понять, какая толщина утеплителя для стен будет оптимальной, высчитаем разницу между Т и Т1:

Мы получили ту недостающую стенам величину сопротивления теплоотдаче, которой должен соответствовать утеплительный слой.

Теперь, наконец, можно высчитать, какой толщины утеплитель нам потребуется.

Для этого полученное значение нужно умножить на показатель теплопроводности утеплительного материала:

2,48 * 0,028 = 0,07м.

Таким образом, минимальная толщина пенополистирола данном случае равна 7см. Расчет по данному алгоритму является наиболее точным.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector