Теплотехнический расчет дома
Он необходим для того, чтобы понять – каким именно утеплителем воспользоваться, где его расположить, какую толщину выбрать.
Для расчета необходимо знать, из какого материала сложены так называемые ограждающие конструкции, то есть внешние стены дома. Учитывается как базовый материал (кладка, монолит, сборная стена), так и отделка, внешняя и внутренняя.
Для примера рассмотрим стену каркасно-щитового дома.
Здесь использован деревянный каркас, плитный или рулонный утеплитель, заложенный в ячейки каркаса. С внутренней стороны на обрешетку закреплен гипсокартон, поверх него – чистовая отделка (штукатурка). С внешней стороны смонтирована облицовка из плит OSB, потом термопанели с немецким клинкерным кирпичом. В зависимости от толщины слоев и выбранного утепления такая стена может обладать более чем достаточным теплоизолирующим свойством или же недостаточным.
Если же взять кирпичную стену (для частных домов этот материал применяется чаще), видим другую картину.
Здесь нет слоев, есть лишь кладки, и теплотехнические свойства стены зависят только от этого параметра.
Ниже приведены сравнительные характеристики популярных строительных материалов, дающие одинаковую разницу наружной и внутренней температур.
Однако для расчета сравнительной характеристики недостаточно, необходимо знать точные цифры для подстановки их в расчетную формулу.
Итак, что нам надо знать? Формула расчета термического сопротивления
R=δ/λ (м2·°С/Вт).
Здесь δ – это толщина слоя материала, измеряемая в метрах, а λ – так называемая удельная теплопроводность, Вт/(м·°С), принимаемая по таблицам.
Таблица 1. Удельная теплоемкость, плотность и коэффициент теплопроводности строительных материалов.
Полученный результат сравнивается с данными СП 23-101-2004. Для более точного расчета необходимо знать длительность отопительного периода и среднесезонные температуры. Они принимаются с учетом региона согласно таблице ниже.
Карта распределения климатических зон РФ в соответствии с числом суток, в которых среднесуточная температура ниже 8 градусов Цельсия (потребность в отоплении).
Таблица 2. Градусо-сутки отопительного периода РФ
По этой таблице выбирается город (область) и планируемый (либо действительный) температурный режим помещения.
Сравнение проводится с данными таблицы 3, согласно рекомендациям СНиП 23-02-2003.
Таблица 3. Нормируемые сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций.
Пример теплотехнического расчета для утепления фасада дома снаружи
В качестве базы для расчета возьмем Ленинградскую область, старый дом из полнотелого силикатного кирпича (кладка в два кирпича), с отделкой цементной штукатуркой снаружи (общая толщина 20 мм) и внутри (общая толщина 15 мм).
Коэффициент теплопроводности для силикатного полнотелого кирпича составляет 0,87 Вт/(м·°С), для цементной штукатурки принимаем как для бетона, то есть 1,51 Вт/(м·°С) (согласно данным таблицы 4).
Таблица 4. Коэффициенты теплопроводности строительных материалов и утеплителей.
Тогда для всех слоев (штукатурку для удобства считаем как один слой с суммарной толщиной 35 мм)
R=δ/λ = 0,51/0,87+0,035/1,51=0,586+0,023=0,609.
Принимая внутреннюю температуру в помещении равной 22 градусам Цельсия, получаем для Ленинградской области 5200 градусо-суток отопительного периода. Для этого параметра нормируемое сопротивление теплопередаче для стен составляет примерно 3,3 (интерполируем данные таблицы 3 для жилых помещений).
С учетом полученного результата расчета, необходимо увеличить сопротивление теплопередаче более чем в пять раз.
Такой эффект может дать увеличение толщины кирпичной стены, но более рационально утеплить фасад дома минеральной ватой, пеноплексом или другим теплоизолирующим материалом. Для сравнения: недостающее сопротивление теплопередаче (2,7) может дать
- 21 см пенобетона с плотностью 300 кг/м.куб.;
- 15 см минеральной ваты плотностью 100 кг/м.куб. или 19 см ваты с плотностью 200 кг/м.куб.;
- 10…13 см пенополистирола (в зависимости от плотности);
- 8…9 см монтажной пены с плотностью 25…30 кг/м.куб.
Подходящий материал выбирается в зависимости от финансовых возможностей, планируемой отделки и условий работы.
Как работает мансардная кровля
Невозможно объяснить принцип работы мансардной кровли, не сравнив ее с обычной холодной крышей.
На картинке снизу обе схемы:
Крыши с неотапливаемым и эксплуатируемым чердаком
Разница температур между поверхностью утеплителя и внутренней поверхностью кровли компенсируется за счёт находящейся на чердаке воздушной подушки. Через неё же идет вентиляция.
Если пространство чердака эксплуатируется, подобную схему использовать невозможно, так как утеплитель не в перекрытии (в нём он есть, но как звукоизоляционная прослойка), а в самой кровле. Воздушной подушки здесь нет — с одной стороны улица, с другой – тёплое помещение.
Такая кровля работает по аналогии с каркасной стеной, толщину утепления мансардной крыши надо рассчитывать по тому же принципу.
Структура кровельного пирога
Для утепления вертикальных и наклонных каркасных конструкций согласно СНиП можно использовать только плитные материалы и маты, коэффициент теплопроводности которых не превышает 0,1 Вт/(м·°С).
К ним относятся все разновидности пенопластов, независимо от их плотности, минеральные ваты, вермикулитовые плиты, пеностекло низкой плотности. Однако из-за более низкой стоимости и удобства монтажа в кровельных пирогах обычно используют только два первых варианта.
От чего зависит толщина теплоизоляции
Толщина утепления крыши дома, в соответствии с требованиями СП 50.13330.2012, определяется расчётом, который присутствует в любом проекте.
Обязательно учитывают регион строительства, для каждого из которых определено нормативное теплосопротивление ограждающих конструкций.
Даже для Подмосковья при утеплении минеральной ватой необходимо сделать слой утеплителя минимум 25 см. Если увеличивать толщину теплоизолятора, то возникают определённые сложности.
Они связаны с использованием для монтажа каркасных конструкций со стандартным сечением бруса 50*200 мм в нормальном варианте, и 50*150 мм в облегчённом.
Основными элементами вентилируемого фасада являются:
- несущая стена дома (кругляк или брус)
- внешний слой утеплителя (на рисунке ТИМ установлен в два слоя).
- система крепления теплоизоляции, для деревянного дома обычно используется деревянный брус нужных размеров.
Именно параметры этих элементов конструкции (1-3), определяют параметры теплоизоляции стены дома. - ветро- и (или) влагозащитный слой, служит для защиты теплоизоляции от внешних воздействий (влаги, ветра) и выведения паров влаги из теплоизоляции в вентиляционный зазор.
- вентилируемый зазор, служит для выведения паров влаги из конструкции.
- наружный отделочный слой служит для защиты конструкции дома от внешних воздействий (вода, снег, ветер) и является элементом эстетического оформления внешнего вида дома.
- элемент крепления наружного слоя.
Как видно из рисунка, принцип работы вентфасада следующий:
- пары влаги под действием парциального давления стремятся выйти из теплого помещения наружу (показано красной стрелкой)
- пройдя через ограждающую конструкцию и слой теплоизоляции, они попадают в вентиляционный зазор конструкции, где естественным путём, выводятся наружу. Вспомните школьную физику на тему «круговорот воды в природе».
Вывод: конструкция проста и надёжна в работе при её правильном устройстве.
Пример расчета теплопотерь дома
Рассчитаем теплопотери 2-этажного дома высотой 7 м, имеющего размеры в плане 10х10 м.
Стены имеют толщину 500 мм и выстроены из теплой керамики (Кт = 0,16 Вт/м*С), снаружи утеплены минеральной ватой толщиной 50 мм (Кт = 0,04 Вт/м*С).
В доме имеется 16 окон площадью по 2,5 кв. м.
Наружная температура в самую холодную пятидневку составляет -25 градусов.
Средняя наружная температура за отопительный период — (-5) градусов.
Внутри дома требуется обеспечить температуру +23 градуса.
Потребление воды — 15 куб. м/мес.
Продолжительность отопительного периода — 6 мес.
Термическое сопротивление:
- основного материала: R1 = 0,5 / 0,16 = 3,125 кв. м*С/Вт;
- утеплителя: R2 = 0,05/0,04 = 1,25 кв. м*С/Вт.
То же для стены в целом: R = R1 + R2 = 3.125 + 1.25 = 4.375 кв. м*С/Вт.
Определяем площадь стен: А = 10 х 4 х 7 – 16 х 2,5 = 240 кв. м.
Теплопотери через стены составят:
Qс = (240 / 4.375) * (23 – (-25)) = 2633 Вт.
Аналогичным образом рассчитываются теплопотери через крышу, пол, фундамент, окна и входную дверь, после чего все полученные значения суммируются. Термическое сопротивление дверей и окон производители обычно указывают в паспорте на изделие.
Обратите внимание на то, что при расчете теплопотерь через пол и фундамент (при наличии подвала) разность температур dT будет намного меньшей, так как при ее вычислении учитывается температура не воздуха, а грунта, который зимой является гораздо более теплым.
Теплопотери через вентиляцию
Определяем объем воздуха в помещении (для упрощения расчета толщина стен не учитывается):
V = 10х10х7 = 700 куб. м.
Принимая кратность воздухообмена Кв = 1, определяем теплопотери:
Qв = (700 * 1 / 3600) * 1,2047 * 1005 * (23 – (-25)) = 11300 Вт.
Вентиляция в доме
Теплопотери через канализацию
С учетом того, что жильцы потребляют 15 куб. м воды в месяц, а расчетный период составляет 6 мес., теплопотери через канализацию составят:
Qк = (15 * 6 * 1000 * 4183 * 23) / 3 600 000 = 2405 кВт*ч
Оценка полного объема энергозатрат
Для оценки всего объема энергозатрат за отопительный период необходимо пересчитать теплопотери через вентиляцию и ограждающие конструкции с учетом средней температуры, то есть dT составит не 48, а только 28 градусов.
Тогда средняя мощность потерь через стены составят:
Qс = (240 / 4.375) * (23 – (-5)) = 1536 Вт.
Предположим, что через крышу, пол, окна и двери дополнительно теряется в среднем 800 Вт, тогда совокупная средняя мощность теплопотерь через ограждающие конструкции составит Q = 1536 + 800 = 2336 Вт.
Qв = (700 * 1 / 3600) * 1,2047 * 1005 * (23 – (-5)) =6592 Вт.
Тогда за весь период на отопление придется затратить:
W = ((2336 + 6592)*24*183)/1000 = 39211 кВт*ч.
К этой величине нужно прибавить 2405 кВт*ч потерь через канализацию, так что общий объем энергозатрат за отопительный период составит 41616 кВт*ч.
Если в качестве энергоносителя используется только газ, из 1-го куб. м которого удается получить 9,45 кВт*ч тепла, то его понадобится 41616 / 9,45 = 4404 куб. м.
Расчеты в зависимости от объема помещения
Более точные данные можно получить, если сделать расчет секций радиаторов отопления с учетом высоты потолка, т. е. по объему помещения. Принцип здесь примерно такой же, как и в предыдущем случае. Сначала вычисляется общая потребность в тепле, затем рассчитывают количество секций радиаторов.
Если радиатор будет скрыт экраном, нужно увеличить потребность помещения в тепловой энергии на 15-20%
Согласно рекомендациям СНИП на обогрев каждого кубического метра жилого помещения в панельном доме необходим 41 Вт тепловой мощности. Умножив площадь комнаты на высоту потолка, получаем общий объем, который умножаем на это нормативное значение. Для квартир с современными стеклопакетами и наружным утеплением понадобится меньше тепла, всего 34 Вт на кубический метр.
Например, рассчитаем необходимое количество тепла для комнаты площадью 20 кв.м. с потолком высотой 3 метра. Объем помещения составит 60 куб.м (20 кв.м. Х 3 м.). Расчетная тепловая мощность в этом случае будет равна 2460 Вт (60 куб.м. Х 41 Вт).
А как рассчитать количество радиаторов отопления? Для этого нужно разделить полученные данные на указанную производителем теплоотдачу одной секции. Если взять, как и в предыдущем примере, 170 Вт, то для комнаты будет нужно: 2460 Вт / 170 Вт = 14,47, т. е. 15 секций радиатора.
Производители стремятся указывать завышенные показатели теплоотдачи своей продукции, предполагая, что температура теплоносителя в системе будет максимальной. В реальных условиях это требование соблюдается редко, поэтому следует ориентироваться на минимальные показатели теплоотдачи одной секции, которые отражены в паспорте изделия. Это сделает расчеты более реалистичными и точными.
Распространенные вопросы и ответы на них
В: Стоит ли закупать минеральную вату в м2 или производить расчет, исходя из количества листов?
О: Минеральную вату можно закупать в м2. Ее легко резать и укладывать, листы не обязательно должны быть четко по размеру ячейки каркасного дома. Это же касается других видов утеплителя.
В: Сколько нужно утеплителя для дачного каркасного дома, в котором живут только летом?
О: Оптимальное количество можно подсчитать по формуле, однако для того, чтобы уберечь дом от резкого перепада температуры, гниения, потери своих качеств зимой, когда за домом не ухаживают, стоит подумать о дополнительном слое термозащиты.
В: сколько надо утеплителя на каркасный сип дом?
О: Сендвич-панели являются основой стены, их расчет идет напрямую от длины всех стен внутри и снаружи дома. При расчете этого показателя стоит отталкиваться не от толщины стен (она всегда одна для панелей), а от периметра и высоты. Обычно компании, которые предоставляют услуги строительства под ключ, указывают точное необходимое количество панелей и цену на них.
В: Какова оптимальная толщина утеплителя для средней полосы России?
О: Оптимальная толщина, с учетом необходимой толщины конструкции, других параметров, — 150мм. Однако это число не учитывает общую толщину внешней стороны конструкции (отделку, внешний слой термозащиты, толщину каркаса).
В: Где можно найти параметры, указанные в формулах?
О: Параметры дома легко замерять вручную еще на стадии проекта.
Параметр Rp должен быть указан в паспорте товара, который вы собираетесь приобрести. Для разных производителей, типов и видов минеральной ваты, базальтового наполнителя, пенопласта, и т. д. этот параметр будет разный. Стоит ориентироваться на те материалы, которые доступны для приобретения в вашем регионе. Также стоит посоветоваться с архитекторами, ведь для областей с резкими перепадами температуры или влажности некоторые типы наполнителя окажутся неподходящими.
Коэффициент теплопроводности можно найти на нашем сайте. Вот показатели для самых крупных городов России (%):
| Москва | 3,28 |
| Краснодар | 2,44 |
| Сочи | 1,79 |
| Ростов-на-Дону | 2,75 |
| Санкт-Петербург | 3,23 |
| Красноярск | 4,84 |
| Магадан | 4,33 |
Если ваша область расположена в одной широте с предоставленными, можно брать за основу показатели этих городов.
В: Стоит ли сразу закупать необходимое количество материалов?
О: Утеплитель можно закупать по ходу строительства. Возможен такой вариант, что недочет архитектора, недостаточная квалификация строителей или внезапно ухудшившиеся погодные условия повредят материал или внесут другие коррективы в планировку здания. Кроме того, хранение минеральной ваты или базальтового наполнителя под открытым небом негативно сказывается на их качестве. Закупку лучше производить после возведения каркаса и монтажа нескольких слоев дополнительной внешней отделки.
В: Не могу определиться с наполнителем. Что лучше выбрать?
О: Стоит отталкиваться не только от цены, но также от долговечности материала, простоты его укладки, срока службы, типа конструкции.
Наиболее популярным вариантом являются панели из минеральной ваты. Для проекта небольшого загородного дома с общей площадью менее 50м2 лучше остановиться на минеральной вате. Для больших проектов — базальтовый наполнитель или другие типы утеплителя.
Перебрав все варианты, можно четко узнать, что именно необходимо вашему дому.
Основные виды утеплителя
Пенополистирол (ППС) и Экструдированный пенополистирол (ЭППС)
Является одним из самых доступных и эффективных легких утеплителей. Более чем на 90% состоит из воздуха, который и является самым лучшим теплоизолятором. Обычный ППС применяется для утепления внешних стен строений, но так как он является влагопроницаемым материалом, применять его для утепления фундаментов не рекомендуется. Для этих целей лучше всего подходит ЭППС, который при утеплении фундаментов является так же и влагозащитным слоем.
Маты каменной (базальтовой) ваты
В настоящее время самыми известными производителями плит каменной ваты являются такие компании как «Rokwool» и «Технониколь».
Самыми главными преимуществами данного материала являются легкость обработки, для работы с ним вам не понадобится никакого специального оборудования, достаточно ножа или пилы, с мелкими зубьями. Стоит помнить, что плиты ваты должны стыковаться очень плотно, но при этом запрещено трамбовать их или же сжимать. Изнутри маты покрываются пароизоляционной мембраной, а снаружи – ветроизоляционной пленкой, это необходимо для того, чтобы защитить вату от влаги.
Напыляемые утеплители
Такой способ утепления в нашей стране распространен еще не слишком широко. В основном для утепления стен каркасных домов используют пенополиуретан. В его состав входят два жидких вещества, которые под давлением воздуха превращаются в пену, и после того как заполнится все пространство, его излишки срезаются. Работа с таким материалом напоминает работу с монтажной пеной.
Эковата
В последнее время стало очень популярным использование такого утеплителя как волокна целлюлозы или эковата. Она произведена из натурального материала и не требует дополнительной защиты, такой вид утеплителя наиболее подойдет тем, кто хочет сделать свой дом экологически чистым.
Известно два способа укладки: это сухой метод и влажный.
- Сухой способ — При помощи специальной машины, вата задувается изолированным слоем до тех пор, пока не будет достигнута необходимая плотность. Недостатком такого способа является то, что со временем она может дать усадку и начнет пропускать тепло в верхних слоях. Хотя многие производители дают гарантию, что усадки не будет не менее 20 лет.
- Влажный способ — можно осуществить при помощи специального оборудования, эковата под давлением «приклеивается» и к стенам и друг к другу, это позволяет избежать усадки. Главным минусом является то, что влажную укладку эковаты необходимо проводить снаружи до обшивки стен.
Расчет разных типов радиаторов
Если вы собрались ставить секционные радиаторы стандартного размера (с осевым расстоянием 50см высоты) и уже выбрали материал, модель и нужный размер, никаких сложностей с расчетом их количества быть не должно. У большинства солидных фирм, поставляющих хорошее отопительное оборудование, на сайте указаны технические данные всех модификаций, среди которых есть и тепловая мощность. Если указана не мощность, а расход теплоносителя, то перевести в мощность просто: расход теплоносителя в 1л/мин примерно равен мощности в 1кВт (1000Вт).
Осевое расстояние радиатора определяется по высоте между центрами отверстий для подачи/отведения теплоносителя
Чтобы облегчить жизнь покупателям на многих сайтах устанавливают специально разработанную программу-калькулятор. Тогда расчет секций радиаторов отопления сводится к внесению данных по вашему помещению в соответствующие поля. А на выходе вы имеете готовый результат: количество секций данной модели в штуках.
Осевое расстояние определяют между центрами отверстий для теплоносителя
Но если просто пока прикидываете возможные варианты, то стоит учесть, что радиаторы одного размера из разных материалов имеют разную тепловую мощность. Методика расчета количества секций биметаллических радиаторов от расчета алюминиевых, стальных или чугунных ничем не отличается. Разной может быть только тепловая мощность одной секции.
Чтобы считать было проще, есть усредненные данные, по которым можно ориентироваться. Для одной секции радиатора с осевым расстоянием 50см приняты такие значения мощностей:
- алюминиевые — 190Вт
- биметаллические — 185Вт
- чугунные — 145Вт.
Если вы пока только прикидываете, какой из материалов выбрать, можете воспользоваться этими данными. Для наглядности приведем самый простой расчет секций биметаллических радиаторов отопления, в котором учитывается только площадь помещения.
При определении количества отопительных приборов из биметалла стандартного размера (межосевое расстояние 50см) принимается, что одна секция может обогреть 1,8м 2 площади. Тогда на помещение 16м 2 нужно: 16м 2 /1,8м 2 =8,88шт. Округляем — нужны 9 секций.
Аналогично считаем для чугунные или стальные баратери. Нужны только нормы:
- биметаллический радиатор — 1,8м 2
- алюминиевый — 1,9-2,0м 2
- чугунный — 1,4-1,5м 2 .
Это данные для секций с межосевым расстоянием 50см. Сегодня же в продаже есть модели с самой разной высоты: от 60см до 20см и даже еще ниже. Модели 20см и ниже называют бордюрными. Естественно, их мощность отличается от указанного стандарта, и, если вы планируете использовать «нестандарт», придется вносить коррективы. Или ищите паспортные данные, или считайте сами. Исходим из того, что теплоотдача теплового прибора напрямую зависит от его площади. С уменьшением высоты уменьшается площадь прибора, а, значит, и мощность уменьшается пропорционально. То есть, нужно найти соотношение высот выбранного радиатора со стандартом, а потом при помощи этого коэффициента откорректировать результат.
Расчет чугунных радиаторов отопления. Считать может по площади или объему помещения
Для наглядности сделаем расчет алюминиевых радиаторов по площади. Помещение то же: 16м 2. Считаем количество секций стандартного размера: 16м 2 /2м 2 =8шт. Но использовать хотим маломерные секции высотой 40см. Находим отношение радиаторов выбранного размера к стандартным: 50см/40см=1,25. И теперь корректируем количество: 8шт*1,25=10шт.
Почему именно снаружи?
Выбор именно наружного утепления обусловлен двумя основными факторами:
- необходимостью сохранения жилой площади. Слой утеплителя толщиной даже в 10 см «крадет» не менее квадратного метра площади. Если для комнаты с размерами 5х4 м потеря 1,75 кв.м. еще допустима – это менее 10% площади, то для помещения 3х3 м потеря 1,25 кв.м. (почти 15%) – это уже перебор;
- правильным положением «точки росы». Так называют место конденсации влаги. При неутепленных стенах точка росы находится примерно в середине стены, то есть влага конденсируется непосредственно в порах стенового материала. При внутреннем утеплении влага сгущается на внутренней поверхности стены, под утеплителем, что приводит к развитию грибка и плесневых споров. При наружном же конденсация идет на внешней поверхности стен, где при наличии вентиляции ничем плохим это не грозит.
Точно определить положение точки росы можно только при наличии информации о температурном и влажностном режиме помещений. Причины образования конденсата на внутренних поверхностях более подробно рассмотрены здесь, в этой же статье мы уделим больше внимания тому, как выяснить положение точки росы в конкретном случае. Для этого в первую очередь необходимо определить, какую сопротивляемость тепловым потерям имеют ограждающие конструкции здания.
Пример расчета
Для расчета системы утепления зданий во внимание необходимо принять огромное число сторонних факторов. Среди них особенно важными считаются характеристики ограждений, рассмотренные в предыдущем разделе, и климатические особенности региона
Затем необходимо определиться с технологией проводимых работ и избрать подходящий материал для утепления. Весь дом рекомендуется обкладывать теплоизолятором одной марки.
Обязательно утепляются трубопроводы, идущие с улицы внутрь помещения. Через такие участки теряется не менее 25-30% драгоценной энергии.
Предполагается, что значение сопротивления теплопроводности расчете толщины утеплителя для стен и потолков уже определено. Если они не соответствуют желаемым значениям (6 для потолка и 3.5 для стен), придется утеплять поверхности. Необходимо рассчитать данные показатели для утеплителя по формулам:
- Стена – R = 3.5 –
- Потолок – R = 6 –
Затем следует определить толщину утеплителя, взяв за основу простую формулу:
p = R * k
Здесь p – искомая толщина слоя теплоизоляции, k – теплопроводность рассматриваемого утеплителя.
Если выбираются популярные для многих теплоизоляционные материалы – пенопласт или минеральная вата, строители рекомендуют принимать минимальную толщину слоя, равную 10 см. Этому правилу придерживаются, даже когда рассчитанное значение оказалось значительно меньше.
Расчет теплопотерь дома
Эти данные понадобятся для определения необходимой мощности системы отопления, т.е котла, и тепловой мощности каждого радиатора в отдельности. Для этого можно воспользоваться нашим онлайн-калькулятором теплопотерь. Их нужно рассчитать для каждой комнаты в доме, имеющей наружную стену.
Проверка. Рассчитанные теплопотери каждого помещения делим на его квадратуру и получаем удельные теплопотери в Вт/кв.м. Обычно они варьируются от 50 до 150 Вт/кв. м. Если ваши показатели сильно отличаются от приведенных, то, возможно, была допущена ошибка. Теплопотери комнат верхнего этажа самые большие, затем идут теплопотери первого этажа и меньше всего они у комнат средних этажей.
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.
Диаграмма, которая иллюстрирует разницу в теплопроводности материалов
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).
Теплопроводность строительных материалов показывает количество тепла, которое он пропускает за единицу времени
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.
Факторы, влияющие на теплопроводность
Коэффициент теплопроводности материала зависит от нескольких факторов:
При повышении данного показателя взаимодействие частиц материала становится прочнее. Соответственно, они будут передавать температуру быстрее. А это значит, что с повышением плотности материала улучшается передача тепла.
Пористость вещества. Пористые материалы являются неоднородными по своей структуре. Внутри них находится большое количество воздуха. А это значит, что молекулам и другим частицами будет сложно перемещать тепловую энергию. Соответственно, коэффициент теплопроводности повышается.
Влажность также оказывает влияние на теплопроводность. Мокрые поверхности материала пропускают большее количество тепла. В некоторых таблицах даже указывается расчетный коэффициент теплопроводности материала в трех состояниях: сухом, среднем (обычном) и влажном.
Выбирая материал для утепления помещений, важно учитывать также условия, в которых он будет эксплуатироваться
Основные параметры, от которых зависит величина теплопроводности
Не все строительные материалы одинаково теплоэффективны. На это влияют следующие факторы:
Пористая структура материала говорит о том, что подобное строение неоднородно, а поры наполнены воздухом. Тепловые массы, перемещаясь через такие прослойки, теряют минимум своей энергии. Поэтому пенобетон именно с замкнутыми порами считается хорошим теплоизолятором. Замкнутые поры пенобетона наполнены воздухом, который по праву считается лучшим теплоизолятором
Повышенная плотность материала гарантирует более тесную взаимосвязь частиц друг с другом. Соответственно, уравновешивание температурного баланса происходит намного быстрее. По этой причине плотный материал обладает большим коэффициентом проводимости тепла. Поэтому железобетон считается одним из самых «холодных» материалов. Высокая плотность даёт хорошую прочность железобетону, но также и «обделяет» его теплоэффективностью
Влажность – злокачественный фактор, повышающий скорость прохождения тепла
Поэтому так важно качественно произвести гидроизоляцию необходимых узлов здания, грамотно организовать вентиляцию и использовать максимально инертные к намоканию строительные материалы.
«Холодно, холодно и сыро. Не пойму, что же в нас остыло…» Даже Согдиана знает о том, что сырость и холод − вечные соседи, от которых не спрячешься в тёплом свитере
Зная, что такое проводимость тепла, и какие факторы на неё влияют, можно смело пробовать применять свои знания для расчётов будущих строительных конструкций. Для этого нужно знать коэффициенты используемых материалов.
Разновидности теплопотерь
Авторы многих статей сводят расчет теплопотерь к одному простому действию: предлагается умножить площадь отапливаемого помещения на 100 Вт. Единственное условие, которое при этом выдвигается, относится к высоте потолка — она должна составлять 2,5 м (при других значениях предлагается вводить поправочный коэффициент).
На самом деле такой расчет является настолько приблизительным, что полученные с его помощью цифры можно смело приравнивать к «взятым с потолка». Ведь на удельную величину теплопотерь влияет целый ряд факторов: материал ограждающих конструкций, наружная температура, площадь и тип остекления, кратность воздухообмена и пр.
Теплопотери дома
Более того, даже для домов с различной отапливаемой площадью при прочих равных условиях ее значение будет разным: в маленьком доме — больше, в большом — меньше. Так проявляется закон квадрата-куба.
Поэтому владельцу дома крайне важно освоить более точную методику определения теплопотерь. Такой навык позволит не только подобрать отопительное оборудование с оптимальной мощностью, но и оценить, к примеру, экономический эффект от утепления
В частности, можно будет понять, превзойдет ли срок службы теплоизолятора период его окупаемости.
Первое, что необходимо сделать исполнителю — разложить общие теплопотери на три составляющие:
- потери через ограждающие конструкции;
- обусловленные работой вентиляционной системы;
- связанные со сбросом нагретой воды в канализацию.
Рассмотрим каждую из разновидностей подробно.
Потери тепла через внешнюю оболочку
Для эффективного использования энергетических ресурсов надо создать сплошную защиту объекта недвижимости с хорошими изоляционными характеристиками. Ниже приведены особенности отдельных частей зданий, которые необходимо учитывать при проектировании.
Существенные потери через конструкцию кровли заставляют уделять повышенное внимание расчету. Сложнее всего работать с деревянными элементами, форма которых нестабильна при изменении влажности (температуры)
Стены лучше утеплять снаружи, чтобы не сдвигать внутрь точку росы. Полы, как правило, изолируют сверху. Однако вполне допустимы исключения. Так, при монтаже заливного фундамента можно устанавливать соответствующую защиту снизу.
Тепловые потери через окна уменьшают многокамерными рамами. Из специальных стекол собирают пакеты с безвоздушными промежутками. Отдельно проверяют характеристики вентиляции. Доступ свежего воздуха необходим. Однако корректная регулировка таких систем при соблюдении санитарных норм поможет повысить энергетическую эффективность на 10-15%.
Итоги по утеплению частного дома
Утеплять дом очень выгодно
, и в большинстве случаев даже необходимо, т.к. это обусловлено большим количеством преимуществ перед не утепленными домами, и позволяет сэкономить Ваш семейный бюджет.
Осуществив наружное и внутреннее утепление дома, Ваш частный дом станет подобен термосу. Из него не будет улетать тепло зимой и поступать жара летом, а все затраты на полное утепление фасада и крыши, цоколя и фундамента окупятся в течение одного отопительного сезона.
Для оптимального выбора утеплителя для дома
, мы рекомендуем Вам почитать нашу статью: Основные виды утеплителей для дома , в которой подробно рассмотрены основные виды утеплителей, используемых при утеплении частного дома снаружи и внутри, их плюсы и минусы.
