Расчет теплопроводности стены

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

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

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

Для чего нужен расчет

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

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

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

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

От чего зависит теплопроводность

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

Проводимость тепловой энергии зависит от:

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

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

Выполняем расчеты

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

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

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

δ это толщина материала, используемого для строительства стены;

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

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

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

Допустимые значения в зависимости от региона

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

№	Показатель теплопроводности	Регион
1	2 м2•°С/Вт	Крым
2	2,1 м2•°С/Вт	Сочи
3	2,75 м2•°С/Вт	Ростов—на—Дону
4	3,14 м2•°С/Вт	Москва
5	3,18 м2•°С/Вт	Санкт—Петербург

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

Показатели теплопередачи для различных материалов

Величины проводимости тепла материалами и их плотность указаны в таблице:

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

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

Расчет многослойной конструкции

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

В этом случае стоит работать по формуле:

Rобщ= R1+ R2+…+ Rn+ Ra, где:

R1-Rn- термическое сопротивление слоев разных материалов;

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

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

Последовательность действий

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

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

Как выполнить подсчеты на онлайн калькуляторе

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

В сервис занесены сведения по каждой отдельной климатической зоне:

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

Температура и влажность внутри помещения – одинаковы для каждого региона

Сведения, одинаковые для всех регионов:

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

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

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

Как рассчитать толщину стены: пример расчета

Одним из важнейших этапов проектирования загородного, дачного дома или другой является расчет толщины стены. Для жилых зданий этот параметр очень важен. Ведь неверные расчёты могут привести к тому, что дом будет промерзать. Кроме того, можно ошибиться и возведя слишком толстые стены. В этом случае траты на ненужный объем материалов будут абсолютно напрасными. О том, какой должна быть толщина стен и как ее грамотно рассчитать, мы и поговорим в этой статье.

Для чего нужны расчеты?

Выполнение точных расчётов позволит вам максимально точно определить, какой толщины стены должны быть в вашем доме. Сейчас очень популярен расчет толщины стен онлайн, с помощью специальных автоматизированных калькуляторов.

Но нужно помнить, что такой расчет будет примерным. Кроме того, обычно калькуляторы выдают общую толщину стены. В то время как любая стенка всегда состоит из нескольких слоев. И очень важно понимать, как рассчитывается толщина каждого слоя в отдельности.

О чего зависит толщина стенок?

Этот показатель в первую очередь определяется климатом региона, в котором строится дом. Важнейшее значение в расчетах имеет такой показатель, как уровень сопротивления теплоотдаче. Значения данного показателя в разных городах буду различаться. Чем холоднее климат, тем выше требуемый минимальный порог теплосопротивления стен.

Сопротивление теплопередаче регламентируется нормативными документами и имеет постоянное значение в рамках каждого региона.

Полную таблицу значений требуемого сопротивления теплопередаче по городам РФ можно скачать здесь Таблица теплосопротивлений.

Еще одним важным фактором является материал стен. Значение имеет теплопроводность всех материалов, входящих в состав так называемого «пирога».

Значения теплопроводности всех возможных стройматериалов можно найти в Таблица теплопроводности материалов.

Алгоритм расчета

Расчет толщины стены не так уж и сложен, как может показаться на первый взгляд. Мы постараемся избежать сложных формул и объяснить основные принципы расчетов на конкретном примере.

Допустим, мы строим дом в Барнауле. Из таблицы берем показатель сопротивления теплопередаче для Барнаула. Это 3,54 Вт/м 2 *С.

Дом будет построен из газобетона, фасад отделан облицовочным кирпичом, внутри – гипсовая штукатурка.

Здесь нужно понимать, что толщина стены складывается из толщины всех слоев, как и сопротивление теплоотдаче. Теплопроводность у всех материалов разная. И уменьшая один из слоев, придется увеличить другой.

Итак, предположим, что слой кирпичной облицовки в толщину составляет 12см. Теплопроводность облицовочного кирпича – 0,93 Вт/м 2 *С.

Сопротивление теплопередаче рассчитывается путем деления толщины материала (в метрах) на значение его теплопроводности.

Итак, рассчитаем теплосопротивление кирпичного слоя:

0,12/0,93 = 0,13 Вт/м 2 *С.

Внутренний слой гипсовой штукатурки будет толщиной 3см. Теплопроводность – 0,3 Вт/м 2 *С. Аналогичным образом рассчитаем сопротивление теплоотдаче для этого слоя:

0,03/0,3 = 0,1 Вт/м 2 *С.

Теперь остается рассчитать толщину газобетона. Известно, что его теплопроводность равна 0,14 Вт/м 2 *С. Чтобы понять какое теплосопротивление должна оказывать газобетонная кладка, вычтем из показателя минимального порога сопротивления теплопередаче по региону все рассчитанные значения теплосопротивлений наших материалов:

3,54 – 0,13 – 0,1 = 3,31 Вт/м 2 *С.

Толщина материала определяется путем умножения полученного значения на его теплопроводность:

3,31 * 0,14 = 0,46 м.

Таким образом, минимальная толщина нашей газобетонной кладки равна 46 см.

Учитывая, что блоков такой толщины не существует, нам придется взять блоки большей толщины, слегка переплатив за объем материала. Либо купить изделия с меньшей толщиной, предусмотрев при этом утеплительный слой. В таком случае толщина газобетона будет уже заданной величиной и придется аналогичным образом рассчитывать толщину утеплителя.

Выбираем материал и рассчитываем толщину стен дома

Материал стен и их толщина в зависимости от Вашего региона считаются по СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий» ранее СНиП 23-02-2003. Документ содержит 139 страниц регламентов и расчетов. Попробую изложить основные принципы.
Стены являются ограждающими конструкциями зданий.

При расчете стен важно:
1. Теплопроводность ( способность держать тепло в доме в условиях заданной климатической зоны)
2. Паропроницаемость ( поддерживать нужную влажность воздуха)

Теплопроводность.

Сначало задаем теплопотери здания исходя из климатических условий строительства.
Существуют таблицы расчета градусо-суток отопительного периода. В них есть накопленная статистика температур самой холодной пятидневнки в году, количество суток с температурой не более 8 С.

Оптимальная температура жилого помещения — 20-22 С.

Таким образом, определяем величину градусо-суток. Для московского региона она составляет 4551.

Для расчета нормативных теплопотери используется формула:

R0норм=a·ГСОП+b

Значения а и b принимаются согласно эмпирическим выведенным коэффициентам. a = 0,00001 выбирается для жилых здания, b = 1,4 для стены зданий.

Это и есть нормативная теплопроводность стен здания в московском регионе.

Условное сопротивление теплопередаче R0усл, (м2°С/Вт) определяем по формуле E.6 СП 50.13330.2012:

— αint, αext — коэффициенты из табличных данных характеризующие потери внутренней и наружней поверхности стены в условиях холодного периода.

— δn/λn — теплопроводность материалов стен.

Для стены состоящей из забутовочного кирпича 250 мм, минераловатного утеплителя толщиной 80 мм с прослойкой и облицовочного кирпича 90 мм расчет следующий:

1.Кладка из керамического кирпича с пористыми наполнителями на ц.-п. р-ре, толщина δ1=0.25м, коэффициент теплопроводности λБ1=0.37Вт/(м°С)

2.ТЕХНОНИКОЛЬ ТЕХНОЛАЙТ ОПТИМА, толщина δ2=0.08м, коэффициент теплопроводности λБ2=0.042Вт/(м°С)

3.Воздушная замкнутая прослойка δ3=0.02м

4.Кладка из облицовочного клинкерного кирпича на пористом ц.-п. р-ре, толщина δ3=0.09м, коэффициент теплопроводности λБ3=0.23Вт/(м°С)

Таким образом, для московского региона толщина стены приведенного пирога удовлетворяет с коэффициентом запаса на теплопотери 0,92.

Защита от переувлажнения

Влажность воздуха по СанПин принимается равной 55-60%.

Рассчитывается значение требуемого паропроницания стены, используя данные о градусо-сутках, парциальном давлении водяного пара и порядок слоев.

Важно! Сопротивление паропроницанию материалов ограждающей конструкции с внутренний поверхности стены до плоскости увлажнения должно быть не менее требуемого сопротивления.

В приведенном пироге — 1,71 (м2*ч*Па)/мг и оно не уменьшается от одного материала к другому.

Мы складываем материалы с их коэффциентом паропроницаемости и толщиной.

Полученные зависимости относительного паропроницания приведенного пирога стены ниже.