Betonstavropol.ru

Бетон Ставрополь
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сопротивление стены теплопередаче кирпича

Теплопроводность керамического кирпича

Керамический кирпич производится полнотелым и пустотелым. Структура влияет на эксплуатационные свойства строительного материала и характеристики стен из выбранного вида кирпича. В зависимости от климатических условий, они должны надежно сохранять температуру внутри помещений и обладать высокими теплоизоляционными свойствами. Способность кирпича к передаче тепла зависит от его плотности. Теплопроводность керамического кирпича с отверстиями выше, чем у полнотелого.

Краткое описание закона Фурье

Теплопроводность, как и водопоглощение или морозостойкость кирпича, играет очень важную роль при выборе строительного материала, необходимого для возведения несущих стен, каких-либо облицовочных работ, кирпичной кладки при устройстве межкомнатных перегородок. Изделие не только позволяет создать неповторимый стиль, но и обеспечивает тепло и уют в доме. Этот фактор является важным при его выборе.

Закон Фурье при расчете теплопроводности.

Показатели, позволяющие анализировать тепловой поток, находятся под влиянием различных температур. Это объясняется постепенным переходом тепловой энергии из горячего состояния в холодное. Если температура довольно высокая, то данный процесс можно наблюдать открыто. При высокоинтенсивной передаче тепла наблюдается градация в уровне температур.

Чтобы глубже исследовать теплопроводность и тепловой поток, учитывая площадь поперечного сечения, ученый Фурье открыл закон, который показывает, по каким причинам материалы способны прекрасно задерживать тепло, улучшая свою изоляцию. Степень переноса теплоты может быть обозначена специальным коэффициентом (КТ) — λ.

Значение тепловой энергии измеряется в таких единицах, как ватт, сокращенно Вт. Этот показатель способен уменьшать свой уровень на 1°С в результате прохождения расстояния в 1 мм при температурном различии. В процессе лабораторных исследований Фурье было обнаружено, что чем меньше коэффициент теплопроводности, тем выше уровень сохранения тепла строительным материалом, поэтому его можно отнести к более теплому.

Данный показатель, который важен в строительстве, в наибольшей степени обусловлен плотностью строительной продукции. Если уровень значения плотности материала понижается, это приводит к снижению его теплового показателя. Для плотных тяжелых экземпляров характерно повышенное значение коэффициента.

Если строительный материал обладает более легким весом и меньшей прочностью, то его величина является небольшой. Коэффициент, который зависит от плотности строительного материала, находится под влиянием таких характеристик, как водопоглощение кирпича и его морозостойкость.

Теплопроводность древесины. Теплотехника деревянных домов

23 ноября 2020

В любом здании внутренняя и внешняя поверхности нагреваются различно. В результате от точки большего нагрева к точке меньшего нагрева начинается поток тепла. Передача тепла в разных материалах происходит по-разному. На это влияет такое свойства материалов как теплопроводность.

Теплопроводность — свойство материалов проводить тепло от нагретой части к не нагретой вследствие хаотического движения частиц (молекул, атомов и т.д.). Происходит это в результате столкновения частиц. Столкновения именно хаотичного, а не направленного.

В рамках строительства домов при рассмотрении вопроса теплопроводности, потери тепла, когда стены имеют ровную поверхность, условно принимают передачу тепла как прямой, а не хаотичный поток. При этом и температура рассматривается не поверхности материала, а температуры внутри помещения и снаружи.

Рассмотрим особенности теплопроводности и потери тепла в деревянных домах.

Древесина как строительный материал

Не однократно уже указывалось в наших статьях, что строительный материал изначально, впрочем, часто и сейчас, привязывался к регионам строительства. Вполне естественно, что в России основным строительным материалом стала древесина разных пород деревьев с учетом места их произрастания.

В местах отсутствия леса, например, в степных районах, таким строительным материалом становился саман — смесь глины с соломой (именно эта идея лежит в изготовлении современного арболита). В местах выхода скалистых пород строительным материалом мог становиться натуральный камень. В первую очередь известняк, так как он легче поддавался обработке.

Но даже при наличии других строительных материалов предпочтение часто отдавалось древесине. Более того, происходит это и в настоящее время даже при условии наличия развитой транспортной сети и грузоперевозок строительных материалов.

Теплопроводность древесины

Строительство домов из дерева ведется как в отношении маленьких дачных домиков, небольших домов для постоянного проживания или загородного отдыха, так и в отношении больших коттеджей. Одним из важнейших факторов является достаточно низкая теплопроводность древесины. Сравним данные на конкретных примерах.

* Данные из СНиП II-А.7-62 Строительная теплотехника и СНиП II-3-79 Строительная теплотехника

Строительный материалПлотность, кг/м3Теплопроводность, Вт/(м*град)Теплоемкость, Дж/(кг*град)
Бетон на гравии или щебне из камня*24001,51840
Бетон на песке1800..25000,7710
Блок газобетонный400. 8000,15. 0,3
Блок керамический поризованный0,2
Газо- и пенобетон*8000,21840
Известняк (облицовка)*1400 — 20000,49 — 0,93850 — 920
Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией*12000,41840
Керамзитобетон легкий500 — 12000,18 — 0,46
Керамзитобетон на керамзитовом песке*18000,66840
Керамика теплая0,12
Кирпич красный плотный1700 — 21000,67840 — 880
Кирпич красный пористый15000,44
Кирпич облицовочный18000,93880
Кирпич силикатный1000 — 22000,5 — 1,3750 — 840
Кладка из глиняного обыкновенного кирпича (ГОСТ 530-80) на цементно-песчаном растворе*18000,56880
Кладка из керамического пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе*1200 — 16000,35 — 0,47880
Кладка из силикатного кирпича (ГОСТ 379-79) на цементно-песчаном растворе*18000,7880
Ракушечник1000 — 18000,27 — 0,63

Теплопроводность и другие свойства древесины разных пород деревьев

Строительный материалПлотность, кг/м3Теплопроводность, Вт/(м*град)Теплоемкость, Дж/(кг*град)
Берёза510..7700,151250
Дуб вдоль волокон*7000,232300
Дуб поперек волокон (ГОСТ 9462-71, ГОСТ 2695-83)*7000,12300
Кедр500 — 5700,095
Клён620 — 7500,19
Липа, (15% влажности)320 — 6500,15
Лиственница6700,13
Пихта450 — 5500,1 — 0,262700
Сосна и ель вдоль волокон*5000,182300
Сосна и ель поперек волокон (ГОСТ 8486-66, ГОСТ 9463-72)*5000,092300
Сосна смолистая 15% влажности600 — 7500,15 — 0,232700
Тополь350 — 5000,17

Если сравнить показатели в таблицах, то хорошо видно, что теплопроводность древесины ниже теплопроводности многих стеновых материалов. Лишь некоторые современные материалы приближаются, поэтому показатель с деревом (в таблицу не выведены данные по утеплителям, т.к. это не конструктивный материал, который будет рассмотрен в отдельной статье).

Изменение требований к теплосопротивлению ограждающих конструкций: слева R

При сравнении разных видов пород необходимо отметить, что на показатель теплопроводности древесины оказывает влияние её плотность и влажность. Плотность одной и тоже породы дерева может зависеть от места произрастания. По этой причине в таблице местами указаны несколько показателей.

Одной из самых «теплых» пород деревьев является кедр. Его коэффициент теплопроводности составляет 0,095 Вт/(м*С). Дом, построенный из кедра, будет очень хорошим вложением, так как позволит экономить на отоплении.

Ель также является хорошим решением для строительства в плане экономии на отоплении. Схожа с елью пихта, но только при условии, что нет повышенной смолистости. Именно смолистость сосны и её плотность отодвигает её на следующую позицию.

Плотность деревьев, особенно хвойных, очень зависит от места их произрастания, а это сказывается на теплопроводности. Показательным примером является именно сосна.

Так в северных районах России, например, Астраханская область, которая славится мачтовыми соснами с малой сбежестью ствола, готовой прирост у сосны не большой, древесина плотная. В Вологодской области часто предпочитают строить из ели, а не из сосны. В тоже время в южной тайге сосна имеет резкий прирост летом с древесиной меньшей плотности. В результате теплопроводность такой сосны ниже, но и сбежесть больше.

В строительстве закрепилась практика применения для расчетов усредненного коэффициента теплопроводности для деревянных домов на основе средних данных по сосне, то есть 0,15 Вт/(м* 0 С). В действительности, если рассматривать сухую древесину, то коэффициент теплопроводности составит 0,11 — 0,13 для ели, пихты, сосны и лиственницы и менее 0,1 Вт/(м* 0 С) для кедра. Эти показатели сопоставимы, например, с газосиликатным блоком автоклавного производства.

Толщина стены из дерева

С учетом коэффициента теплопроводности 0,11 — 0,13 1 Вт/(м* 0 С) и сопротивления теплопередаче для средней полосы европейской части России равной 3 м2* 0 С/Вт. Таким образом, толщина стены должна равняться 0,11*3=0,33 метра или 0,13*3=0,39 метра. С учетом этих показателей и применяется усредненный вариант толщины стены для сосны 37 см. Это норма для энерго- и теплосберегающих условий.

Для нас привычно, что стена в доме ровная, плоская. Учитывая тот факт, что тепло передается благодаря хаотичному движению частиц, но в условиях плоской стены можно говорить о прямолинейной передаче тепла от зоны с высокой температурой в зону с низкой. В условиях со стеной из бруса и лафета для энергоэффективного дома потребуется толщина стены 37 см.

Но в условиях с бревном ситуация будет выглядеть иначе. Закругленная поверхность «создаст» разнонаправленные векторы передачи тепла. В результате чего за толщину стены необходимо принимать диаметр бревна, а не его половину по самому узкому месту. Зону межвенцового паза или, как еще называют, теплового моста можно рассматривать как «мостик холода» аналогично раствору в кирпичной кладке.

Иными словами, в случае строительства дома из бревна, он должен строиться из бревна диаметром 37 см.

Здесь необходимо заметить, что толщина стены это только одно из условий энергоэффективности. Существует еще и понятие допустимых к эксплуатации условий когда, например, рассматривается температура помещений не 24 0 С, а 18 — 20 0 С.

Кроме этого возможна ситуация, когда строительство энергоэффективного дома оказывается нерациональным с учетом стоимости строительство и дальнейшего ремонта, расход на которые может оказаться выше экономии на отоплении. Если же посмотреть СНиП 30-ти летней давности, то выяснится, что достаточной была толщина стены из дерева в 2 — 3 раза тоньше.

Строить дом с большей толщиной стены и меньше тратить на отоплении или построить дом дешевле, но на отоплении тратить больше — это вопрос, на который каждый должен ответить для себя лично. Проектирование дома должно вестись с учетом ответа на этот вопрос.

Коэффициент теплообмена α выражает количество тепла, которое за одну секунду обменивается между 1 м 2 твердой поверхности и касающимся его воздухом, когда разница температур между поверхностью и воздухом составляет 1 К. Единица измерения: Вт/(м 2 ×K).

Трансмиссионный поток теплоты через ограждающую конструкцию (передающаяся тепловая нагрузка) определяется следующим образом:

A — площадь поверхности элемента здания, м 2 ;

U — коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции, Вт/(м 2 ×K);

R=1/U— сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, (м 2 ×К)/Вт;

ti — температура воздуха внутри помещения, °C;

te — температура наружного воздуха, °C.

Коэффициент теплопередачи (U) для элемента здания, представляющего собой многослойную конструкцию, вычисляется по следующему соотношению:

αi — коэффициент теплообмена на внутренней поверхности ограждения;

αe коэффициент теплообмена на внешней поверхности ограждения;

hi толщина i-го слоя ограждающей конструкции;

n — количество слоев в многослойной ограждающей конструкции;

λi — коэффициент теплопроводности i-го слоя ограждающей конструкции;

U — коэффициент теплопередачи элемента здания;

RU — сопротивление теплопередаче 1/U;

Rλi — коэффициент термического сопротивления i-го слоя ограждающей конструкции.

Принятые на сегодняшний день в России стандарты не регламентируют значения коэффициента теплопередачи (U) для различных элементов зданий. Вместо этого для каждого слоя элемента должен быть определен коэффициент термического сопротивления Rλi, зависящий от коэффициента теплопроводности этого слоя. На рис. 2.11 приведен пример, взятый из действующего СНиП, регламентирующий значения коэффициентов теплопередачи стен, крыш и перекрытий для различных регионов России (для внутренней температуры 19 °С). Коэффициенты теплопроводности материалов можно найти в стандартных спецификациях к зданию. Тогда, как следует из только что приведенного соотношения, сумма значений коэффициентов термического сопротивления отдельных слоев и коэффициентов сопротивления теплообмену на внутренней и внешней поверхностях ограждения Ri=1/αi или Re=1/αe дает величину общего коэффициента сопротивления теплопередаче элемента здания RU=1/U.

Формула для расчета значения коэффициента теплопередачи (U), приводимого в стандарте, выглядит следующим образом:

Un=ΔUA+ΔUS, где ΔUA и ΔUS характеризуют величины, связанные с изменением комфортной температуры и влиянием рассеянного солнечного излучения, соответственно.

Рис. 2.11. Нормированные значения коэффициента сопротивления теплопередаче для различных регионов России в соответствии с действующими СНиП

Тепловые потери через расчетные строительные конструкции, а именно наружные стены, пол, верхнее междуэтажное перекрытие или крышу, характеризуются коэффициентами теплопередачи U, Вт/(м 2 ×К) (в действующих СНиП РФ используется обратная величина R2 ×°С)/Вт). Эта величина показывает, сколько тепла отдается строительной конструкцией наружу в единицу времени при изменении температуры на 1 °С (или 1 К).

Для расчета тепловых потерь через стену необходимо перемножить коэффициент U, площадь и разность температур. Например, типичный коттедж имеет снаружи площадь стен 100 м 2 .

При суровых условиях в зимнее время в Средней Европе наружная температура составляет –12 °C, а требуемая внутренняя температура 21 °C. При различных значениях коэффициентов теплопередачи получается следующая мощность тепловых потерь (тепловой поток) через наружные стены при «расчетных условиях» (см. табл. 2.3).

Таблица 2.3. Расчетная мощность тепловых потерь через наружные стены (По данным Института пассивного дома (см. http://www.passiv-rus.ru/?page=87 ). Следует обратить внимание, что при адаптации этих данных к суровым климатическим условиям России нужно учитывать следующее: наружные температуры опускаются ниже (а значит, перепад температур — выше), а отопительный период — продолжительнее. Методику расчетов с практическими примерами можно найти в справочных материалах на CD, прилагаемом к данной книге.

Мощность тепловых потерь, Вт

Нормируемый годовой расход тепла на отопление, КВтч/(м 2 ×год)

В Средней Европе

В России

Тепловые потери являются решающей составляющей энергетического баланса здания. Любые тепловые потери необходимо компенсировать соответствующими тепловыми поступлениями. В противном случае произойдет падение температуры в доме.

С помощью компактной типовой системы отопления для пассивного дома можно выработать около 1000 Вт мощности (это мощность обычного фена для сушки волос). Так как большая часть этой мощности пойдет на компенсацию тепловых потерь от наружных стен, то, конечно же, коэффициент теплопередачи стены U должен быть действительно очень низким (или должно быть очень высокое значение сопротивления теплопередаче R).

Что же это означает для теплоизоляционной оболочки здания?

В первую очередь становиться ясно, что достижение таких низких величин U (или высоких R) возможно только благодаря материалам с высокими теплоизоляционными характеристиками. В табл. 2.4 приведена информация о том, какой толщины должны быть однослойные наружные конструкции, чтобы достичь стандартных характеристик ограждающих конструкций дома с величиной U 2 ×К) (или R>7,7 (м 2 ×°С)/Вт).

Таблица 2.4. Данные о толщине однослойных наружных конструкций, позволяющих достичь стандартных характеристик ограждающих конструкций пассивного дома (По данным Института пассивного дома ( http://www.passiv-rus.ru/?page=87 Прим. ред.)

Материал

Коэффициент теплопроводности, Вт/(м°×С)

Требуемая толщина в м для достижения U=0,13 Вт/(м 2 ×К) или R= 7,7 (м 2 ×°С)/Вт

Пустотелый кирпич с вертикальными пустотами

Древесина хвойных пород

Пористый кирпич, ячеистый бетон

Нанопористый суперутеплитель с нормальным давлением

Вакуумная теплоизоляция (кремнезем)

Вакуумная теплоизоляция (глубокий вакуум)

В таблице наглядно показано, что разумные границы по толщине наружной оболочки здания возможны только в том случае, если достигается существенный теплоизоляционный эффект с использованием утеплителей с низкими значениями коэффициентов теплопроводности. Для этого подходят все материалы, расположенные в табл. 2.4. Конечно же, комбинация с другими материалами не только возможна, но и во многих случаях необходима. Например: утепленная снаружи бетонная стена или монолитная стена из пенобетона с теплоизоляционными плитами из силиката кальция.

6.1. Тонкости наружной оболочки

Конструкция наружной оболочки будет тем тоньше, чем ниже коэффициент теплопроводности используемой теплоизоляции. Так, для пассивного дома (в условиях Германии) при применении в качестве наружных стен блоков из прессованной соломы необходимая толщина составит около 50 см или более. При применении более эффективных утеплителей (минеральная вата, пенополистирол, целлюлозная теплоизоляция) толщина теплоизоляции составит около 30 см. При использовании высокоэффективных утеплителей, таких как пенополиуретан, толщина теплоизоляции снизится до 20 см.

Есть и еще более эффективные виды теплоизоляции. Так, например, в Германии в настоящее время допущена к применению вакуумная теплоизоляция. С использованием вакуумных изоляционных панелей (ВИП) можно действительно получить очень эффективную и одновременно тонкую наружную оболочку. Не менее успешно зарекомендовал себя и другой вариант — «полупрозрачная теплоизоляционная оболочка».

При этом суммарная солнечная радиация абсорбируется не на поверхности оболочки, а проходит в глубину теплоизолированной конструкции, чтобы снизить разность температур и достичь низкого значения коэффициента теплопередачи U, эквивалентного требуемым значениям.

6.2. Увеличение толщины эффективной теплоизоляции

Опыт строительства первых пассивных домов показал, что увеличение толщины эффективной теплоизоляции можно реализовать в большинстве случаев:

Морозостойкость

Морозостойкость определяется путем циклов заморозки и размораживания. Данный параметр важен при выборе вида кирпича для укладывания несущих стен. Марка зависит от количества циклов и указывается на изделиях. Наиболее высокой морозостойкостью обладает облицовочный и красный кирпич, который хорошо выдерживает температуру до -50 градусов Цельсия и ниже. Если у вас используется силикатный кирпич, его свойства хуже, поэтому кладку придется делать в два слоя. Не подойдет силикат и для строительства фундамента.

В условиях зимней непогоды тепло в доме сохраняется за счет обогревательного котла отопительной системы. Но для того чтобы не происходило рассеивания тепла, нужны стены, пол и потолок из соответствующего материала, хорошо сохраняющего заданную температуру. Тип кирпичной кладки играет в ходе строительства немаловажную роль. Выбирать материал следует, учитывая все параметры и погодные условия.

В следующем видео вас ждет обзор теплопроводности кирпича ШБ 8.

Вычисление общей теплопроводности окна

Для определения показателя сопротивления теплопередачи не нужно обладать особыми знаниями. Достаточно будет использования теплотехнической информации о профильных системах наряду со стеклопакетами. Делать акцент нужно сразу на нескольких коэффициентах. Беря во внимание теплопроводность створок с рамами и стеклопакетами, удастся получить точные данные. Во время вычислений обязательно учитываются показатели:

  • R sp – коэффициент стеклопакета.
  • R p – коэффициент переплета окна.
  • β – отношения площади светопрозрачной части изделия к общей оконной площади.

Эти показатели нужны для вычисления теплопроводности конструкции по формуле:

R= R sp×R p/((1- β)×Rsp + β×R p).

У каждого профиля и стеклопакета свои коэффициенты, поэтому определить среднее значение не представляется возможным. В ином случае все окна удерживали бы тепло совершенно одинаково. Для вычисления площади переплета показатель длины составных элементов створок с рамами умножается на ширину профилей, после чего значения суммируются. Площадь остекления приравнивается к площади световых проемов.

Расчет теплопроводности стен из пенобетона

Выполняя расчеты перед строительством здания, очень важно учитывать уровень теплопроводности, который влияет на выбор пеноблоков, а также поиск оптимальной толщины стены, возведенной из материала. Сначала определяются с вариантом выполнения стен: это могут быть кирпич/блок/штукатурка или блок, покрытый штукатуркой с обеих сторон.

Для выполнения расчетов нужно знать показатель коэффициента теплопередачи выбранных материалов, которые используются для строительства стены. Так, кирпич демонстрирует значение 0.56, штукатурка на уровне 0.58, блоки могут давать разные значения в зависимости от марки (обязательно нужно смотреть в таблице). Также важно учитывать коэффициент сопротивления стен теплопередаче – средний показатель обычно равен 3.5.

От общего значения 3.5 отнимают показатель сопротивления теплопередаче слоя штукатурки в 2 сантиметра (0.02/0.58=0.03), 12 сантиметров кирпича (0.12/0.56=0.21), если выбран первый вариант, либо 4 сантиметра штукатурки (0.04/0.58=0.06), если выбран второй вариант создания стен.

В первом варианте (если применяется кирпич) стена из пенобетона должна обеспечить показатель сопротивления теплопередаче на уровне 3.26. Так, если для строительства выбран пеноблок марки D600, толщина стены должна быть 45.6 сантиметра (3.26х0.14=456 миллиметров), если D800 – толщина стены нужна 68.4 сантиметра (3.26х0.21=684 миллиметра). Сделать стены тоньше и добиться нужных значений можно с использованием теплоизоляционных материалов.

  • Оптимальная марка – обозначается индексом D, означает плотность, вес, прочность, теплопроводность. Чем выше марка, тем больше прочность/плотность, теплопроводность и вес.
  • Толщина стены – высчитывают в каждом случае отдельно, с учетом используемых материалов, теплоизоляции и других аспектов.
  • Качество пенобетона – материал лучше выбирать автоклавный, созданный в условиях завода, с применением специального оборудования, проверкой качества, выдачей сертификатов и гарантией соответствия всем указанным характеристикам.

Теплопроводность пенобетона – один из ключевых показателей, который обязательно нужно учитывать при выборе материала и составлении проекта будущего строения, выполнении расчетов, планировании всех этапов строительства.

голоса
Рейтинг статьи
Читать еще:  Поклейка стен обоями под покраску
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector