Толщина наружных стен дома с примером расчета на газобетоне
Методический материал для самостоятельного расчета толщины стен дома с примерами и теоретической частью.
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 (м2·°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
Материал стены | Сопротивление теплопередаче (м2·°С/Вт) / область применения (°С·сут) | ||||
конструкционный | теплоизоляционный | Двухслойные с наружной теплоизоляцией | Трехслойные с изоляцией в середине | С невентили- руемой атмосферной прослойкой | С вентилируемой атмосферной прослойкой |
Кирпичная кладка | Пенополистирол | 5,2/10850 | 4,3/8300 | 4,5/8850 | 4,15/7850 |
Минеральная вата | 4,7/9430 | 3,9/7150 | 4,1/7700 | 3,75/6700 | |
Керамзитобетон (гибкие связи, шпонки) | Пенополистирол | 5,2/10850 | 4,0/7300 | 4,2/8000 | 3,85/7000 |
Минеральная вата | 4,7/9430 | 3,6/6300 | 3,8/6850 | 3,45/5850 | |
Блоки из ячеистого бетона с кирпичной облицовкой | Ячеистый бетон | 2,4/2850 | – | 2,6/3430 | 2,25/2430 |
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 (м2·°С/Вт) ограждающей конструкции рассчитывается как
Rо = R1+ R2+R3, где:
R1=1/αвн, где αвн – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м2 × °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/(м2 × °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/(м2·°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, м2·°С/Вт, ограждающих конструкций для стен |
Астраханская обл., Ставропольский край, Краснодарский край | 2000 | 2,1 |
Белгородская обл., Волгоградская обл. | 4000 | 2,8 |
Алтай, Красноярский край, Москва, Санкт Петербург, Владимирская обл. | 6000 | 3,5 |
Магаданская обл. | 8000 | 4,2 |
Чукотка, Камчатская обл., г. Воркута | 10000 | 4,9 |
12000 | 5,6 |
Уточненные значения градусо-суток отопительного периода, указаны в таблице 4.1 справочного пособия к СНиП 23-01-99* Москва, 2006.
Часть 4. Расчет минимально допустимой толщины стены на примере газобетона для Московской области.
Рассчитывая толщину стеновой конструкции, берем те же данные, что указаны в Части 1 настоящей статьи, но перестраиваем основную формулу: δ = λ·R, где δ – толщина стены, λ – теплопроводность материала, а R – норма теплосопротивления по СНиП.
Пример расчета минимальной толщины стены из газобетона с теплопроводностью 0,12 Вт/м°С в Московской области со средней температурой внутри дома в отопительный период +22°С.
- Берем нормируемое теплосопротивление для стен в Московском регионе для температуры +22°C: Rreq= 0,00035·5400 + 1,4 = 3,29 м2°C/Вт
- Коэффициент теплопроводности λ для газобетона марки D400 (габариты 625х400х250 мм) при влажности 5% = 0,147 Вт/м∙°С.
- Минимальная толщина стены из газобетонного камня D400: R·λ = 3,29·0,147 Вт/м∙°С=0,48 м.
Вывод: для Москвы и области для возведения стен с заданным параметром теплосопротивления нужен газобетонный блок с габаритом по ширине не менее 500 мм , либо блок с шириной 400 мм и последующим утеплением (минвата+оштукатуривание, например), для обеспечения характеристик и требований СНиП в части энергоэффективности стеновых конструкций.
Таблица 3. Минимальная толщина стен, возводимых из различных материалов, соответствующих нормам теплового сопротивления согласно СНиП.
Материал | Толщина стены, м | Тепло- проводность, Вт/м∙°С | Прим. |
Керамзитоблоки | 0,46 | 0,14 | Для строительства несущих стен используют марку не менее D400. |
Шлакоблоки | 0,95 | 0,3-0,5 | |
Силикатный кирпич | 1,25 | 0,38-0,87 | |
Газосиликатные блоки d500 | 0,40 | 0,12-0,24 | Использую марку от D400 и выше для домостроения |
Пеноблок | 0,20-0.40 | 0,06-0,12 | строительство только каркасным способом |
Ячеистый бетон | От 0,40 | 0,11-0,16 | Теплопроводность ячеистого бетона прямо пропорциональна его плотности: чем «теплее» камень, тем он менее прочен. |
Арболит | 0,23 | 0,07 – 0,17 | Минимальный размер стен для каркасных сооружений |
Кирпич керамический полнотелый | 1,97 | 0,6 – 0,7 | |
Песко-бетонные блоки | 4,97 | 1,51 | При 2400 кг/м³ в условиях нормальной температуры и влажности воздуха. |
Часть 5. Принцип определения значения сопротивления теплопередачи в многослойной стене.
Если вы планируете построить стену из нескольких видов материала (например, строительный камень+минеральный утеплитель+штукатурка), то R рассчитывается для каждого вида материала отдельно (по этой же формуле), а потом суммируется:
Rобщ= R1+ R2+…+ Rn+ Ra.l где:
R1-Rn – термосопротивления различных слоев
Ra.l – сопротивление замкнутой воздушной прослойки, если она присутствует в конструкции (табличные значения берутся в СП 23-101-2004, п. 9, табл. 7)
Пример расчета толщины минераловатного утеплителя для многослойной стены (шлакоблок – 400 мм, минеральная вата – ? мм, облицовочный кирпич – 120 мм) при значении сопротивления теплопередаче 3,4 м2*Град С/Вт (г. Оренбург).
R=Rшлакоблок+Rкирпич+Rвата=3,4
Rшлакоблок = δ/λ = 0,4/0,45 = 0,89 м2×°С/Вт
Rкирпич = δ/λ = 0,12/0,6 = 0,2 м2×°С/Вт
Rшлакоблок+Rкирпич=0,89+0,2 = 1,09 м2×°С/Вт (<3,4).
Rвата=R-(Rшлакоблок+Rкирпич) =3.4-1,09=2,31 м2×°С/Вт
δвата=Rвата·λ=2,31*0,045=0,1 м=100 мм (принимаем λ=0,045 Вт/(м×°С) – среднее значение теплопроводности для минеральной ваты различных видов).
Вывод: для соблюдения требований по сопротивлению теплопередачи можно использовать керамзитобетонные блоки в качестве основной конструкции с облицовкой ее керамическим кирпичом и прослойкой из минеральной ваты теплопроводностью не менее 0,45 и толщиной от 100 мм.
stroynedvizhka.ru
Расчет толщины утеплителя для стен
Каждый, кто строит собственный дом, хочет, чтобы в нем было тепло. Добиться это можно несколькими способами: построить толстые стены, сделать хорошее утепление или хорошо отапливать дом.
На практике все эти способы используют вместе, но с экономической точки зрения, больший приоритет имеет утепление дома, а точнее увеличение толщины утеплителя.
Как же рассчитать необходимую толщину стен и утеплителя, чтобы дом был не только крепким, но теплым.
Наш расчет будет состоять из двух основных этапов:
- Нахождения сопротивлением теплопередаче стен, которое необходимо для дальнейших вычислении.
- Подбор необходимой толщины утеплителя в зависимости от конструкции и материала стен.
В начале, предлагаем посмотреть небольшое видео, в котором эксперт подробно рассказывает для чего нужно закладывать утеплитель в наружные стены кирпичного дома и какой вид утеплителя при этом использовать.
Сопротивлением теплопередаче стен
Для нахождения этого параметра используем СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» который можно скачать на нашем сайте (ссылка).
В пункте 5 «Тепловая защита зданий» представлены несколько формул, которые помогут нам рассчитать толщину утеплителя и стен. Для того чтобы это сделать существует параметр, называемый сопротивлением теплопередаче и обозначаемый буквой R. Он зависит от необходимой температуры внутри помещения и климатических условий данного города или района.
В общем случает он рассчитывается по формуле RТР = a х ГСОП + b.
Согласно таблице 3, значения коэффициентов a и b для стен жилых зданий равняется 0,00035 и 1,4 соответственно.
Осталось только найти величину ГСОП. Расшифровывается она как градусо-сутки отопительного периода. С этим значением придется немного повозится.
Формула для расчета ГСОП = (tВ—tОТ) х zОТ.
В данной формуле tВ — это температура, которая должна быть внутри помещения. По нормам она равняется 20-220С.
Значение параметров tОТи zОТ означают среднюю температуру наружного воздуха и количество суток отопительного периода в году. Узнать их можно в СНиП 23-01-99 «Строительная климатология». (ссылка).
Если посмотрите на данный СНиП, то увидите большую таблицу в самом начале, где для каждого города или района приведены климатические параметры.
Нас будет интересовать колонка, в которой написано «Продолжительность и средняя температура воздуха периода со средней суточной температурой воздуха ≤ 80С».
Пример расчета параметра RТР
Для того, чтобы все стало более понятным, давайте рассчитаем сопротивлением теплопередаче стен (RТР) для дома построенного в г. Казань.
Для этого у нас есть две формулы:
RТР = a х ГСОП + b,
ГСОП = (tВ-tОТ) х zОТ
Сначала рассчитаем ГСОП. Для этого ищем г. Казань в правой колонке СНиП 23-01-99.
Находим по таблице, что средняя температура tОТ = — 5,20С, а продолжительность zОТ = 215сут/год.
Теперь нужно определится, какая температура воздуха внутри помещения для вас комфортна. Как было написано выше оптимальным считается tВ = 20-220С. Если вы любите более прохладную или более теплую температуру, то при расчете ГСОП для значение tВ может быть другим.
Итак, подсчитаемГСОП для температуры tВ = 180С и tВ = 220С.
ГСОП18 = (180С-(-5,20С) х 215 суток/год = 4988.
ГСОП22 = (220С-(-5,20С) х 215 суток/год = 5848
Теперь найдем сопротивление теплопередаче. Как мы уже знаем коэффициенты a и b для стен жилых зданий, согласно таблице 3 из СП 50.13330.2012 равняются 0,00035 и 1,4.
RТР(180С) = 0,00035 х 4988 + 1,4 = 3,15 м2*0С/Вт, для 180С внутри помещения.
RТР(220С) = 0,00035 х 5848 + 1,4 = 3,45 м2*0С/Вт, для 220С.
Таким сопротивление, должна обладать стена вместе с утеплителем, для того чтобы в доме были минимальные теплопотери.
Итак, необходимые начальные данные мы получили. Теперь перейдём ко второму этапу, к определению толщины утеплителя.
Расчета толщины утеплителя
Надеемся вам хватило желания дочитать предыдущий раздел нашей статьи. Теперь попробуем рассчитать толщину утеплителя в зависимости от материала и толщины стен.
Каждый материал, входящий в многослойный пирог стены, обладает собственным тепловым сопротивлением R. Так вот, наша задача, состоит в том, чтобы сумма всех сопротивлений материалов, входящих в конструкцию стены, равнялась тепловому сопротивлению R
RТР = R1 + R2 + R3 … Rn, где n количество слоев.
Тепловое сопротивление отдельного материала R равняется отношению толщины слоя (δs) к теплопроводности (λS).
R = δS/λS
Что бы дальше не путать вас формулами, рассмотрим три примера.
Примеры расчета толщины утеплителя для стен из кирпича и газобетона
Пример 1. Стена из газобетонных блоков D600 толщиной 30 см, утепленная снаружи каменной ватой плотностью 80-125 кг/м3 , а снаружи обложена керамическим пустотелым кирпичом плотностью 1000 кг/м3. Строительство велось в г.Казань.
Для дальнейшего нахождения толщины утеплителя, нам понадобятся значения теплопроводности материалов λ S. Эти данные должны присутствовать в сертификате к материалам.
Если по каким-либо причинам их нет, то посмотреть их можно в Приложение С к СП 50.13330.2012, который мы использовали ранее.
λSГ = 0,14 Вт/м*0С — теплопроводность газобетона;
λSУ = 0,045 Вт/м*0С – теплопроводность утеплителя;
λSК = 0,52 Вт/м*0С – теплопроводность кирпича.
Далее вычисляем значение R для каждого материала, зная, что толщина слоя газобетона δSГ = 30 см, а наружная кладка в полкирпича равняется δSК = 12 см.
RГ = δSГ/λSГ = 0,3/0,14 = 2,14 м2*0С/Вт — тепловое сопротивление газобетона;
RК = δSК/λSК = 0,12/0,52 = 0,23 м2*0С/В — тепловое сопротивление кирпича.
Т.к. наша стена состоит из трех слоев, то верно будет уравнение:
RТР= RГ + RУ + RК,
тогда RУ = RТР— RГ — RК
В предидущей главе мы находили значение RТР(220С) для г. Казань. Используем его для наших вычислений.
RУ = 3,45 — 2,14 – 0,23 = 1,08 м2*0С/Вт.
Таким образом мы нашли, каким тепловым сопротивлением должен обладать утеплитель. Для нахождения толщины утеплителя воспользуемся формулой:
δS = RУ х λSУ = 1,08 х 0,045 = 0,05 м.
Мы получили, что для заданных условий достаточно утеплителя толщиной 5 см.
Если мы возьмём значение RТР(180С) = 3,15 м2*0С/Вт, то получим:
RУ = 3,15 — 2,14 – 0,23 = 0,78 м2*0С/Вт.
δS = RУ х λSУ = 0,78 х 0,045 = 0,035 м
Как видите, толщина утеплителя изменилась всего на полтора сантиметра.
Пример 2. Рассмотрим пример, когда вместо газобетонных блоков, уложен силикатный кирпич плотностью 1800 кг/м3. Толщина кладки при этом 38 см.
По аналогии с предыдущими вычислениями находим значения теплопроводности по таблице:
λSК1 = 0,87 Вт/м*0С — теплопроводность силикатного кирпича плотностью 1800 кг/м3;
λSУ = 0,045 Вт/м*0С – теплопроводность утеплителя;
λSК2 = 0,52 Вт/м*0С – теплопроводность кирпича плотностью 1000 кг/м3.
Далее находим значения R:
RК1 = δSК1/λSК1 = 0,38/0,87 = 0,44 м2*0С/Вт — тепловое сопротивление кирпича 1800 кг/м3;
RК2 = δSК2/λSК2 = 0,12/0,52 = 0,23 м2*0С/В — тепловое сопротивление кирпича 1000 кг/м3.
Находим тепловое сопротивление утеплителя:
RУ = 3,45 – 0,44 – 0,23 = 2,78 м2*0С/Вт.
Теперь вычисляем толщину утеплителя:
δS = RУ х λSУ = 2,78 х 0,045 = 0,12 м.
Т.е. для данных условий достаточно толщины утеплителя 12 см.
Пример 3. В качестве наглядного примера, говорящем о важности утепления, рассмотрим стену состоящую только газобетона D600.
Зная теплопроводность газобетонных блоков, λSГ = 0,14 Вт/м*0С, можем сразу вычислить необходимую толщину стен т.к. стена однородна.
δS = RТР х λSГ = 3,45 х 0,14 = 0,5 м
Мы получаем, чтобы соблюдать все нормы СНиП, мы должны выложить стену толщиной 0,5 м.
В таком случае можно пойти двумя путями, сделать стену сразу необходимой толщины или построить стену потоньше и дополнительно утеплить.
Первый вариант нам кажется более надежным и менее затратным, потому что работ по монтажу утеплителя нет. Второй вариант больше подходит для уже построенных домов.
Все эти примеры, показывают, как зависит толщина утепление от материала стен. По аналогии с ними вы можете проделать расчёты для любого типа материала.
Видео «Утепление стен»
В заключении, предлагаем вам посмотреть пару видеороликов, которое будет полезно при выборе толщины утеплителя для стен дома построенного из пенобетона и газобетона.
stroim-svoi-dom.ru
Расчет толщины стен
Стены должны быть теплыми! Что такое теплые? Это по теплопроводности опережающие СНиП! Для начала нужно разобраться какими они должны быть в соответствии со СНиПом. Это не так сложно, как кажется на первый взгляд.
Первым делом возникает вопрос: “а сколько дней в году длиться отопительный сезон?”, может нам вообще ничего отапливать не надо и живем мы в Индии… Однако суровые реальности подсказывают, что из 365 дней 202 температура воздуха ≤ 8 °C. Но это в моей Липецкой области, а в вашей наверняка другие цифры. Какие? На этот вопрос вам ответит СНиП 23-01-99. В нем ищем таблицу №1 в ней ищем 11 столбик и свой населенный пункт. Цифра на пересечении и есть количество дней где температура ниже 8 градусов.
Зачем все это было нужно? Для того чтобы открыть СНиП 23-02-2003, найти в нем формулу, и определить градусо-сутки отопительного периода. Величина показывает температурную разницу наружного и внутреннего воздуха, то есть “на сколько нагревать”. Умноженную на количество этих суток, то есть “сколько суток нагревать”
Ну узнали… Толк-то от этого какой? А такой! На Данном этапе мы получаем какую-то цифру, в моем случае получилась 5050. По этой цифре, того же самого СНиПа в таблице 4 ищем чему равно нормируемое значение сопротивление теплопередаче стен (3-й столбик). Получается что-то между 2,8-3,5 путем интерполяции находим точное значение (если надо и интересно) или берем максимальное. У меня получилось 3,2°С/Вт.
Теперь, чтобы посчитать толщину стены, нам необходимо воспользоваться формулой R = s / λ (м2•°С/Вт). Где R – сопротивление теплопередаче, s – толщина стены (м), а λ – теплопроводность. Теперь представим, что мы решили построить свою стену из газосиликатных блоков, полностью. В моем случае это блоки Липецкого силикатного завода. Нужно узнать коэффициент теплопроводности. Для этого идем на сайт производителя вашего материала, находим свой материал и смотрим описания характеристик. В моем случае это блоки из ячеистого бетона и коэффициент теплопроводности равен 0,10-0,14. Возьмем 0,14 (влажность и все такое). По вышеуказанной формуле нам нужно найти S. S = R * λ, то есть S = 3,2 * 0,14 = 0,45 м.
Хорошая получилась стена. И дорогая. Наверное есть способ сэкономить… Что если мы возьмем блок толщиной 20 см и сделаем из него стену. Получим сопротивление теплопередачи у такой стены равное 1,43 (м2•°С/Вт), а в нашем регионе 3,2 (м2•°С/Вт). Маловато будет! А что если мы сделаем многослойную стену и снаружи стены используем пенопласт, а лучше минеральную вату, потому как они с примерно одинаковыми коэффициентами теплопроводности, но минвата экологически чище и не горит к томуже. Да и мышки ее как-то не жалуют. Нам осталось добрать теплопередачи… 3,2 – 1,43 = 1,77 (м2•°С/Вт). Теперь тут опять все просто. Так как стена у меня трехслойная и снаружи еще обложена кирпичом, то нужно подобрать утеплитель который лучше всего подходит для этого дела. Я выбрал ROCKWOOL КАВИТИ БАТТС максимально обозначенная теплопроводность у него λ = 0,041 Вт/(м·К) по ней и посчитал, S = 1.77 * 0.041 = 0.072. У меня получилась стена из газосиликатного блока 20 см и 7 см каменной ваты. Согласитесь лучше чем 45 см газосиликата? А может плюнуть на все и сделать каркасник с утеплителем? Можно))) в Канаде и многих европейских странах все так и делают. Но мы то русские! Поэтому обложим все это хозяйство облицовочным кирпичом, и будет у нас красиво и практично! Почему мы в расчет не принимали облицовочный кирпич? Просто он не несет никаких энергосберегающих функций. Более того в нем необходимо сделать вентиляционные зазоры. Но это уже другая история.
В конечном итоге, решив, что требования СНиПов постоянно повышаются, я сделал утеплитель толщиной 10 см. Тем более, что стоило это не на много дороже.
Далее немного про паропроницаемость стен.
P.S.: Если в ручную считать немного лень, то вот тут я наваял калькулятор, который работает по этой формуле. Правда, он пока считает только однослойные стены.
dacha48.ru
Правила и примеры расчета толщины утеплителя
Теплый дом — мечта каждого владельца, для достижения этой цели строятся толстые стены, проводится отопление, устраивается качественная теплоизоляция. Чтобы утепление было рациональным необходимо правильно подобрать материал и грамотно рассчитать его толщину.
Какие данные нужны для расчета толщины утеплителя?
Размер слоя изоляции зависит от теплового сопротивления материала. Этот показатель является величиной, обратной теплопроводности. Каждый материал — дерево, металл, кирпич, пенопласт или минвата обладают определенной способностью передавать тепловую энергию. Коэффициент теплопроводности высчитывается в ходе лабораторных испытаний, а для потребителей указывается на упаковке.
Если материал приобретается без маркировки, можно найти сводную таблицу показателей в интернете.
| Название материала | Теплопроводность, Вт/м*К |
| Бетон | 1,51 |
| Кирпич силикатный | 0,7 |
| Пенобетон | 0,29 |
| Дерево | 0,18 |
| ДСП | 0,15 |
| Минеральная вата | 0,07-0,048 |
| Экструдированный пенополистирол | 0,036 |
| Пенополиуретан | 0,041-0,02 |
| Пенополистирол | 0,05-0,038 |
| Пеностекло | 0,11 |
Теплосопротивление материала ® является постоянной величиной, его определяют как отношение разности температур на краях утеплителя к силе проходящего через материал теплового протока. Формула расчета коэффициента: R=d/k, где d — толщина материала, k — теплопроводность. Чем выше полученное значение, тем эффективней теплоизоляция.
Почему важно правильно рассчитать показатели утепления?
Теплоизоляция устанавливается для сокращения потерь энергии через стены, пол и крышу дома. Недостаточная толщина утеплителя приведет к перемещению точки росы внутрь здания. Это означает появление конденсата, сырости и грибка на стенах дома. Избыточный слой теплоизоляции не дает существенного изменения температурных показателей, но требует значительных финансовых затрат, поэтому является нерациональным. При этом нарушается циркуляция воздуха и естественная вентиляция между комнатами дома и атмосферой. Для экономии средств с одновременным обеспечением оптимальных условий проживания требуется точный расчет толщины утеплителя.
Расчет теплоизоляционного слоя: формулы и примеры
Чтобы иметь возможность точно рассчитать величину утепления, необходимо найти коэффициент сопротивления теплопередачи всех материалов стены или другого участка дома. Он зависит от климатических показателей местности, поэтому вычисляется индивидуально по формуле:
ГСОП=(tв-tот)xzот
tв — показатель температуры внутри помещения, обычно составляет 18-22ºC;
tот — значение средней температуры;
zот — длительность отопительного сезона, сутки.
Значения для подсчета можно найти в СНиП 23-01-99.
При вычислении теплового сопротивления конструкции, необходимо сложить показатели каждого слоя: R=R1+R2+R3 и т. д. Исходя из средних показателей для частных и многоэтажных домов определены примерные значения коэффициентов:
- стены — не менее 3,5;
- потолок — от 6.
Толщина утеплителя зависит от материала постройки и его величины, чем меньше теплосопротивление стены или кровли, тем больше должен быть слой изоляции.
Пример: стена из силикатного кирпича толщиной в 0,5 м, которая утепляется пенопластом.
Rст.=0,5/0,7=0,71 — тепловое сопротивление стены
R- Rст.=3,5-0,71=2,79 — величина для пенопласта
Имея все данные, можно рассчитать необходимый слой утеплителя по формуле: d=Rxk
Для пенопласта теплопроводность k=0,038
d=2,79×0,038=0,10 м — потребуются плиты пенопласта толщиной в 10 см
По такому алгоритму легко подсчитать оптимальную величину теплоизоляции для всех участков дома, кроме пола. При вычислениях, касающихся утеплителя основания, необходимо обратиться к таблице температуры грунта в регионе проживания. Именно из нее берутся данные для вычисления ГСОП, а далее ведется подсчет сопротивления каждого слоя и искомая величина утеплителя.
Популярные способы утепления дома
Выполнить теплоизоляцию здания можно на этапе возведения или после его окончания. Среди популярных методов:
- Монолитная стена существенной толщины (не менее 40 см) из керамического кирпича или дерева.
- Возведение ограждающих конструкций путем колодезной кладки — создание полости для утеплителя между двумя частями стены.
- Монтаж наружной теплоизоляции в виде многослойной конструкции из утеплителя, обрешетки, влагозащитной пленки и декоративной отделки.
По готовым формулам произвести расчет оптимальной толщины утеплителя можно без помощи специалиста. При вычислении следует округлять число в большую сторону, небольшой запас величины слоя теплоизолятора будет полезен при временных падениях температуры ниже среднего показателя.
remontami.ru
Определение коэффициента теплопередачи материалов
Для чего подбирают определенную толщину стены дома?
Естественно для обеспечения необходимых условий проживания:
– прочности и устойчивости;
– её теплотехнических характеристик;
– комфортности проживания в помещении со стенами из данного материала.
Согласно СНИПу 23-02-2003 нормативное значение сопротивления теплопередаче внешней стены дома зависит от региона. В таблице необходимое сопротивление теплопередаче наружней стены в Красноярске будет 4,84 м2·°C/В.
Вычисляем реальное сопротивление теплопередачи стены дома
Значение коэффициента теплопередачи стен зависит от типа и толщины каждого отдельно взятого материала, используемого для их возведения. Для определения этого коэффициента используют показатель Λ – W/(m²·K), т.е нужно разделить толщину материала (м) на коэффициент теплопроводности.
Пример:
Определим коэффициент теплопередачи наружней стены из 3D-панелей
Пенополистирол ПСБ-С-25 – 300 мм
Цементная штукатурка – 250 мм
1. В первую очередь следует определить коэффициенты теплопроводности применяемых материалов. Выбираем из таблицы:
пенополистирол ПСБ-С25 – 0,038 Вт/м*К
штукатурка цементная – 0,9 Вт/м*К
2. Теперь определяем коэффициенты сопротивления теплопередачи по формуле:
R =D/λ, где D – толщина слоя в м; λ – коэффициент теплопроводности W/(m²·K) взятый из таблицы
0,30 / 0,038 = 7,89
0,25 / 0,9 = 0,28
| Наименование материала | Толщина материала, м | Коэффициент теплопроводности, Вт/м*К | Коэффициент сопротивление теплопередачи, м2 °С/Вт |
| Пенополистирол ПСБ-С25 | 0,30 | 0,038 | 7,89 |
| Штукатурка цементная | 0,25 | 0,9 | 0,28 |
3. Теперь просуммируем полученные величины и узнаем общий коэффициент сопротивление теплопередачи наружней стены 7,89 + 0,28 = 8,17 W/(m²·K)
Коэффициент сопротивление теплопередачи наружной стены из 3D-панелей 8,17 W/(m²·K) Рекомендуемое значение для Красноярска 4,84 (из таблицы), таким образом стена из 3D-панелей не только удовлетворяет «строгому» СНиП 23-02-2003, но и превосходит этот показатель, что гарантирует комфортное проживание в таком доме и позволяет экономить ваши деньги на отоплении и кондиционировании.
Определяем толщину стены из других строительных материалов что бы она соответствовала коэффициенту сопротивление теплопередачи наружней стены 8,17 W/(m²·K), как в 3D-панелях.
Используем формулу: D=λ*R, где
D – толщина слоя в м;
λ – коэффициент теплопроводности, W/(m²·K) взятый из таблицы;
R – Коэффициент сопротивление теплопередачи, м2 °С/Вт (в нашем случае это 8,17)
| Наименование материала | Коэффициент теплопроводности, Вт/м*К | Толщина стены, м |
| 3D-панель | 0,55 | |
| Липа, береза, клен, дуб (15% влажности) | 0,15 | 1,23 |
| Керамзитобетон | 0,2 | 1,63 |
| Пенобетон 1000 кг/м3 | 0,3 | 2,45 |
| Сосна и ель вдоль волокон | 0,35 | 2,86 |
| Дуб вдоль волокон | 0,41 | 3,35 |
| Кладка из кирпича на цементно-песчасном растворе | 0,87 | 7,11 |
| Железобетон | 1,7 | 13,89 |
Мы видим из таблицы, что при одинаковом коэффициенте сопротивление теплопередачи 8,17 м2 °С/Вт толщина стен из различных строительных материалов разная, что влияет на размеры и стоимость дома.
Толщина стен из 3D-панелей 550 мм, а если взять кирпич без утеплителя то нужно стоить стену толщиной 7110 мм.
polipak-10.ru
толщина стен и теплопотери дома.
Последнее обновление:
Формулы расчета толщины стен и теплопотерь дома
5 (100%) 3 votesПри строительстве дома в обязательном порядке нужно рассчитать толщину стен.
Стены нужны для сохранения тепла в жилище, поэтому необходимо делать проект дома, учитывая технические характеристики строительного материала, его коэффициент теплопроводности.
В противном случае может получится ситуация, когда вы будите отапливать зимой улицу.
Толщина стены напрямую зависит от теплового сопротивления каждого отдельного материала
КТС=ТС / КТП
КТС – коэффициент теплового сопротивления. Измеряется разницей температуры в Кельвинах – К (либо градусах по Цельсию) – С, которая требуется для переноса 1 Вт тепловой энергии на квадратный метр площади: м²·K/Вт или м²·С/Вт. Обычно в формулах применялась для его обозначения латинская буква R.
ТС – толщина материала в метрах (толщина стены, иногда S)
КТП – коэффициент теплопроводности, он указывается в технических характеристиках стройматериала.
Если пойти от обратного и сделать расчет толщины стены, исходя из этой формулы, то есть имея значения КТС и КТП, то формула будет выглядеть так:
ТС=КТС * КТП
Некоторые значения КТС (теплового сопротивления) для ряда областей России:
Толщина стен, которая соответствует результатам расчетов, несколько превышает принятые в строительстве размеры.Московская область — 3,2
Средняя полоса России — 3,15
Якутия — 4,89
Барнаул — 3,9
Южно-Сахалинск — 3,41
Это происходит потому, что часто неправильно учитываются все направления теплопотерь:
за счет стен (около 30%)
через потолочные перекрытия и пол (до 40%)
через оконные и дверные проемы (26-28%).
Становится понятно, что за счет толщины стен серьезно теплопотери не снизить.
В противном случае придется запасаться большими объемами брикетов, пеллет или других видов топлива.Следует правильно утеплять пол и потолок, устанавливать стеклопакеты на окна, хорошо подгонять двери, чтобы они плотно закрывались.Оптимальная толщина стен домов из разных материалов:
Деревянный брус 28 см + утеплитель
Газобетон D500 50 см
Кирпич 250*120*65 мм 25 см + утеплитель
Газоблоки М400 и М500 36 и 45 см
Шлакоблоки 44 см + штукатурка с обеих сторон
Если стена возводится с использованием нескольких видов стройматериалов, то расчет делается путем сложения КТС каждого слоя.
На самом деле на выбор толщины стен будущего дома влияет достаточно много факторов (местоположение, влажность, длительность отопительного сезона, материал стен и т.д), поэтому расчеты делаются не с помощью одной формулы.
Ниже даны источники, к которым лучшевсего обратиться для изучения данного вопроса.
Более подробную информацию по определению толщины стен читайте в следующих материалах:
- СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий»
- СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий»
Также следует внимательно отнестись и к выбору системы отопления: какой вид топлива, какой котел и т.п.
Более подробно читайте в заметках:
Как рассчитать мощность системы отопления.
Как выбрать котел для отопления дома. Сравнение систем отопления в зависимости от вида топлива.
10 моментов, которые нужно учесть при расчетах цены на систему отопления дома.
briket.tomsk.ru
Таблица теплопроводности строительных материалов
Таблица теплопроводности строительных материалов необходима при проектировании защиты здания от теплопотерь согласно нормативам СНиП от 2003 года под номером 23-02. Этими мероприятиями обеспечивается снижение эксплуатационного бюджета, поддержание круглогодичного комфортного микроклимата внутри помещений. Для удобства пользователей все данные сведены в таблицы, даны параметры для нормальной эксплуатации, условий повышенной влажности, так как, некоторые материалы при увеличении этого параметра резко снижают свойства.
Теплопотери сквозь конструкционные материалы
Теплопроводность является одним из способов потерь тепла жилыми помещениями. Эта характеристика выражается количеством тепла, способным проникнуть сквозь единицу площади материала (1 м2) за секунду при стандартной толщине слоя (1 м). Физики объясняют выравнивание температур различных тел, объектов путем теплопроводности природным стремлением к термодинамическому равновесию всех материальных веществ.
Таким образом, каждый индивидуальный застройщик, отапливая помещение в зимний период, получает потери тепловой энергии, уходящей из жилища сквозь наружные стены, полы, окна, кровлю. Чтобы сократить расход энергоносителя для обогрева помещений, сохранив внутри них комфортный для эксплуатации микроклимат, необходимо рассчитать толщину всех ограждающих конструкций на этапе проектирования. Это позволит сократить бюджет строительства.
Таблица теплопроводности строительных материалов позволяет использовать точные коэффициенты для стеновых конструкционных материалов. Нормативы СНиП регламентируют сопротивление фасадов коттеджа передаче тепла холодному воздуху улицы в пределах 3,2 единиц. Перемножив эти значения, можно получить необходимую толщину стены, чтобы определиться с количеством материала.
Например, при выборе ячеистого бетона с коэффициентом 0,12 единиц достаточно кладки в один блок длиной 0,4 м. используя более дешевые блоки из этого же материала с коэффициентом 0,16 единиц, потребуется сделать стену толще – 0,52 м. Коэффициент теплопроводности сосны, ели составляет 0,18 единиц. Поэтому, для соблюдения условия сопротивления теплопередаче 3,2, потребуется 57 см брус, которого не существует в природе. При выборе кирпичной кладки с коэффициентом 0,81 единица толщина наружных стен грозит увеличением до 2,6 м, железобетонных конструкций – до 6,5 м.
На практике стены изготавливают многослойными, закладывая внутрь слой утеплителя или обшивая теплоизолятором наружную поверхность. У этих материалов коэффициент теплопроводности гораздо ниже, что позволяет уменьшить толщину многократно. Конструкционный материал обеспечивает прочность здания, теплоизолятор снижает теплопотери до приемлемого уровня. Современные облицовочные материалы, используемые на фасадах, внутренних стенах, так же обладают сопротивлением теплопотерям. Поэтому, в расчетах учитываются все слои будущих стен.
Вышеуказанные расчеты будут неточными если не учесть наличие в каждой стене коттеджа светопрозрачных конструкций. Таблица теплопроводности строительных материалов в нормативах СНиП обеспечивает легкий доступ к коэффициентам теплопроводности данных материалов.
Пример расчета толщины стены по теплопроводности
При выборе типового или индивидуального проекта застройщик получает комплект документации, необходимый для возведения стен. Силовые конструкции в обязательном порядке просчитаны на прочность с учетом ветровых, снеговых, эксплуатационных, конструкционных нагрузок. Толщина стен учитывает характеристики материала каждого слоя, поэтому, теплопотери гарантированно будут ниже допустимых норм СНиП. В этом случае заказчик может предъявить претензии организации, занимавшейся проектированием, при отсутствии необходимого эффекта в процессе эксплуатации жилища.
Однако, при строительстве дачи, садового домика многие владельцы предпочитают экономить на приобретении проектной документации. В этом случае расчеты толщины стен можно произвести самостоятельно. Специалисты не рекомендуют пользоваться сервисами на сайтах компаний, реализующих конструкционные материалы, утеплители. Многие из них завышают в калькуляторах значения коэффициентов теплопроводности стандартных материалов для представления собственной продукции в выгодном свете. Подобнее ошибки в расчетах чреваты для застройщика снижением комфортности внутренних помещений в холодный период.
Самостоятельный расчет не представляет сложностей, используется ограниченное количество формул, нормативных значений:
- теплосопротивление стены – 3,5 либо больше этого числа (согласно СНиП), является суммой теплосопротивлений всех слоев, из которых состоит несущая стена
- коэффициент теплопроводности строительных материалов – каждый производитель конструкционного материала, светопрозрачных конструкций, утеплителя указывает его в обязательном порядке, однако, лучше дополнительно свериться с таблицей в нормативах СНиП
- теплосопротивление отдельного слоя стены – вычисляется путем умножения толщины слоя (м) на коэффициент теплопроводности материала
Например, чтобы привести толщину кирпичной стены в соответствие с нормативным теплосопротивлением, потребуется умножить коэффициент для этого материала, взятый из таблицы на нормативное теплосопротивление:
0,76 х 3,5 = 2,66 м
Подобная крепость излишне затратна для любого застройщика, поэтому, следует снизить толщину кладки до приемлемых 38 см, добавив утеплитель:
- облицовка в полкирпича 12,5 см
- внутренняя стена в кирпич 25 см
Теплосопротивление кирпичной кладки в этом случае составит 0,38/0,76 = 0,5 единиц. Вычитая из нормативного параметра полученный результат, получаем необходимое теплосопротивление слоя утеплителя:
3,5 – 0,5 = 3 единицы
При выборе базальтовой ваты с коэффициентом 0,039 единиц, получаем слой толщиной:
3 х 0,039 = 11,7 см
Отдав предпочтение экструдированному пенополистиролу с коэффициентом 0,037 единиц, снижаем слой утеплителя до:
3 х 0,037 = 11,1 см
На практике, можно выбрать 12 см для гарантированного запаса либо обойтись 10 см, учитывая наружные, внутренние облицовки стен, так же обладающие теплосопротивлением. Необходимый запас можно добрать без использования конструкционных материалов либо утеплителей, изменив конструкцию кладки. Замкнутые пространства воздушных прослоек внутри некоторых типов облегченных кладок так же обладают теплосопротивлением.
Их теплопроводность можно узнать из нижеприведенной таблицы, находящейся в СНиП.
Например, 10 см прослойка замкнутого контура обеспечивает теплоспопротивление 0,18 либо 0,15 единиц при отрицательных, положительных температурах, соответственно. Сантиметровый воздушный зазор добавляет несущей стене 0,15 или 0,13 единиц теплосопротивления (зимой, летом, соответственно).
Что такое «точка росы»
На завершающем этапе вычислений потребуется правильно расположить утеплитель, коробки оконных блоков в толще стен. Это необходимо для смещения точки росы наружу, в противном случае избавиться от влаги на стеклах, внутренних стенах с началом отопительного сезона не получится.
Точкой росы называют температурный барьер, при достижении которого из теплого воздуха в эксплуатируемом помещении, имеющим высокую относительную влажность, начинает конденсироваться вода. Для увеличения ресурса силовых конструкций точку росы необходимо вывести за наружную поверхность стены, чтобы кирпич. Древесина, бетон не разрушался под действием влаги.
Кроме того, смещение точки росы внутрь слоя утеплителя приведет к увеличению расхода энергоносителя для обогрева жилища уже на третий сезон эксплуатации. Тплоизолятор намокнет, снизится его теплосопротивление.
Неправильная установка оконных блоков приводит к аналогичной ситуации – откосы будут стабильно влажными всю зиму. Поэтому, нормативы СНиП рекомендуют смещение внутренней плоскости оконного блока:
- заподлицо с внутренней стеной в срубах, кирпичных коттеджах с кладкой в 1,5 кирпича
- отступ от наружной плоскости стены от 12,5 см при значительной толщине кладки
Выбор конструкционных, облицовочных, теплоизоляционных материалов должен осуществляться комплексно. Паропропускная способность отдельных слоев стены должна снижаться изнутри наружу. Принцип этого метода становится понятнее на простом примере:
- если облицевать фасады коттеджа, выложенные из газобетонных блоков, керамическим кирпичом, клинкером без вентиляционного зазора
- влажный воздух из помещений свободно преодолеет материал стены, будет остановлен облицовкой
- блоки начнут разрушаться в агрессивной среде, снизится ресурс здания
Кроме того, замерзающая нутрии блоков вода будет расширяться, дополнительно разрушая кладку, ослабляя силовой каркас коттеджа. Проблема решается заменой керамики на сайдинг, деревянные облицовки либо созданием вентиляционного зазора, через который влага сможет отводиться воздушными массами.
Присоединяйтесь к обсуждению!
Нам было бы интересно узнать вашу точку зрения, оставьте свое мнение в комментариях 😼koffkindom.ru