Теплоемкость материалов для строительства дома

Обновлено: 25.01.2025

Теплотехника. Теплоемкость стены. Насколько это важно?

Логически понять этот параметр несложно: способность стены накапливать в себе тепловую энергию. Совершенно ясно, что чем больше стена может накопить в себе тепла, тем больше она его сможет отдать.

Ни в одном рекламном проспекте фирмачей я не встречал указания на этот параметр, всюду он умалчивается. Почему? Совершенно очевидно, что все проекты, как правило, рассчитаны на постоянное отопление. В этом случае, действительно, теплоемкость стены мало влияет на микроклимат жилища.

Теплопотери через стены всегда есть. При постоянном отоплении, при постоянном поддержании температуры в помещениях эти теплопотери также постоянно восполняются системой отопления. Конструкция системы отопления в данном случае неважна, будь это централизованное отопление или постоянно пыхтящий газовый котел.

Но Россия - это далеко не Москва и ее область. 40% населения страны отапливают свои частные дома древним, испытанным способом: печью. О преимуществах и недостатках того или другого способа отопления будет другая моя книга, здесь тоже есть о чем сказать. А сейчас можно справедливо констатировать, что клиент, обращающийся в стройфирму и выбирая проект своего дома из предлагаемых, говоря по-простому, часто накалывается именно на этом.

Печное отопление - это периодическое отопление. Печь протапливается, накапливает в своей толще тепловую энергию и впоследствии постепенно отдает ее в дом. Даже если в печь вмонтирован водяной котел и сделана разводка по батареям, суть не меняется. Это отопление все равно остается периодическим.

Вот здесь общая теплоемкость всех составляющих построенного дома имеет весьма важное значение. Чем больше эта теплоемкость, тем выше инерционность микроклимата в жилых помещениях.

Если общая теплоемкость мала, температура в помещениях при протапливании печи поднимается быстро, часто значительно превышая комфортную. Стараясь нагреть печь, хозяин топит ее подольше, в результате в доме становится жарко. Настолько же быстро температура и падает после окончания протопки в зависимости от теплопотерь стен, окон, перекрытий, вентиляции. Печь, хотя и обладает определенной теплоемкостью, не способна накопить достаточно тепла для более длительного поддержания комфортной температуры.

Другое дело, если к теплоемкости печи добавляется значительная теплоемкость стен. При протопке печи она препятствуют "зашкаливанию" температуры, отбирая часть тепловой энергии из воздуха и накапливая ее в своей толще. И после протопки накопленное тепло возвращается в помещения более длительное время. В этом и состоит инерционность.

Планируя дом с печным отоплением, никогда нельзя забывать о теплоемкости стен, вообще об общей теплоемкости всех составляющих. Железобетонные перекрытия, например, тоже весьма теплоемкая часть. Это же касается и перегородок: если они выполнены из кирпича, то конечно же они обладают гораздо бОльшей теплоемкостью, нежели деревянные каркасы.

Вобщем, надо стремиться к такому варианту, который обеспечит максимальную общую теплоемкость всех составляющих конструкции дома. Повторюсь: этот параметр чрезвычайно важен в доме с периодическим отоплением, и не столь важен при постоянном. Хотя, в нашем обществе с его катаклизмами нередки варианты всяческих аварий с прекращением подачи тепла, и здесь более жизнестойкими опять же оказываются именно теплоемкие дома.

Итак, как же определяется теплоемкость стен? Для этого также используется СНиП II-3-79. Согласно этому нормативу каждый материал обладает своим коэффициентом теплоемкости. Количество же тепла, которое способен накопить материал рассчитывается с применением двух параметров: плотности материала и его коэффициента теплоемкости. То есть, необходимо плотность материала умножить на коэффициент.

Вот выборка по значениям теплоемкости для некоторых материалов из этого норматива с уже рассчитанным третьим параметром, определяющим способность материала к накоплению тепловой энергии. Таблица отсортирована по возрастанию этого расчетного параметра.

№ по СНИП	Материал	Плотность кг/м 3	Теплоемкость, кДж/кг* o C	Кол-во тепла на 1 градус, кДж/м 3 * o C
144	Пенополистирол	40	1,34	54
129	Маты минерало-ватные прошив-ные	125	0,84	105
143	Пенополистирол	100	1,34	134
145	Пенопласт ПХВ-1	125	1,26	158
142	Пенополистирол	150	1,34	201
67	Газо- и пенобетон газо- и пено-силикат	300	0,84	252
66	Газо- и пенобетон газо- и пено-силикат	400	0,84	336
119	Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружеч-ные	200	2,30	460
65	Газо- и пенобетон газо- и пено-силикат	600	0,84	504
64	Газо- и пенобетон газо- и пено-силикат	800	0,84	672
70	Газо- и пено- золобетон	800	0,84	672
83	Листы гипсовые обшивочные (сухая штукатурка)	800	0,84	672
63	Газо- и пенобетон газо- и пено-силикат	1000	0,84	840
69	Газо- и пено- золобетон	1000	0,84	840
118	Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружеч-ные	400	2,30	920
68	Газо- и пено- золобетон	1200	0,84	1008
108	Сосна и ель поперёк волокон	500	2,30	1150
109	Сосна и ель вдоль волокон	500	2,30	1150
92	Керамический пустотный	1400	0,88	1232
112	Фанера клееная	600	2,30	1380
117	Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружеч-ные	600	2,30	1380
91	Кирпич керамический	1600	0,88	1408
47	Бетон на доменных гранулированных шлаках	1800	0,84	1512
84	Кирпичная кладка (кирпич глиняный)	1800	0,88	1584
110	Дуб поперек волокон	700	2,30	1610
111	Дуб вдоль волокон	700	2,30	1610
116	Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружеч-ные	800	2,30	1840
2	Бетон на гравии или щебне из природного камня	2400	0,84	2016
1	Железо-бетон	2500	0,84	2100
113	Картон облицовочный	1000	2,30	2300
115	Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружеч-ные	1000	2,30	2300

Совершенно очевидно, что наименее теплоемкий материал - пенополистирол, а наиболее, как оказывается - древесно-стружечная плита. И в этом ничего удивительного, поскольку при своей плотности она обладает высоким коэффициентом теплоемкости.

Руководствуясь этой таблицей, мы всегда можем определить и теплоемкость 1 квадратного метра стены. Следует оговориться, что в данном случае нас интересует не общая ее теплоемкость, а теплоемкость внутренней ее части, поскольку тепло от той же печи накапливает именно внутренняя поверхность стены, но никак не наружная, граничащая с внешним воздухом.

И еще: вычисляемое нами значение теплоемкости - всего лишь ориентировочное значение, так как сама температура стены в разных ее точках по толщине, безусловно, разная. Однако, для сравнительного анализа такого подхода вполне достаточно, чтобы определиться с конструкцией будущей стены. Ведь мы не ставим себе задачу определения точной теплоемкости, нам важно знать лишь преимущество одной конструкции перед другой в плане теплоемкости.

По примеру трехслойной стены в предыдущей главе мы вполне можем оценить ее полезную теплоемкость. 1 квадратный метр внутренней стенки, состоящей из бетона и толщиной 10 см будет обладать значением:
T = 0,1 * 2100 = 210 кДж/м 2 * o C
где 0,1 - толщина стенки,
2100 - третий параметр по таблице для бетона.

На рисунке слева на стену воздействует теплый воздух помещения, справа - холодный наружный воздух. При расчете средний слой, пенополистирол, во внимание не принимаем, поскольку он обладает очень малым коэффициентом теплоемкости, а наружный слой бетона вообще не принимает участия в накоплении тепла, поскольку отгорожен от источника тепловой энергии утеплителем.

А вот другая схема стены, где слой бетона расположен между двумя слоями утеплителя. О достаточной полезной теплоемкости здесь судить не приходится, поскольку самый теплоемкий материал (бетон) отгорожен от внутренних помещений утеплителем. Если учитывать пенополистирол, то 1 кв метр стены сможет накопить тепла всего лишь
T = 0,1 * 54 = 5,4 кДж/м 2 * o C,
то есть, почти в 40 раз меньше, чем по первой схеме.

Еще раз повторюсь, что показанные расчеты всего лишь преследуют цель сравнения разных схем на предмет способности накопления тепловой энергии и не являются точными.

Когда нужна теплоемкость?

Что играет большую роль - теплоемкость печи или теплоемкость стен?

Многие противники каркасных домов, считают, что каркасные стены не обладают теплоемкостью и потому в них жить не комфортно. Некоторые даже утверждают, что в каркасном доме нельзя отключать отопление, так как он быстро остывает. Исходя из наших примитивных знаний физических законов, и жизненного опыта, знаем, что если мы хотим быстро охладить бутылку горячей воды, то поставим ее в холодильник, а не в паровую баню, а если хотим остудить чай в термосе, то холодильник нам вряд ли поможет, пока мы не откроем этот термос. Каркасный дом можно сравнить с термосом, а здания из кирпича или бруса − со стеклянной или пластиковой бутылкой. Играет ли теплоемкость какую-нибудь роль в этом случае? Несмотря на то, что бутылка нагрета (она накопила тепло), вода или чай в ней все равно быстро остынут, даже если у бутылки большая теплоемкость, а чай в термосе - нет. Давайте еще порассуждаем.

Представьте себе, что плита, на которой вы готовите это печь, а кастрюля это дом с массивными теплоемкими стенами. Вода в кастрюле это воздух, который и дает нам ощущение тепла в доме. Включенная плита нагревает сначала кастрюлю, а та нагревает воду. Тепло всегда идет от горячего к холодному. Чтобы вода нагрелась нужно определенное время, допустим 5 минут. Теперь, представьте себе, что вы не поставили кастрюлю на плиту, а подвесили на высоте одного метра. Сколько времени будет нагреваться вода в кастрюле? Наверное, очень долго, или вообще никогда. Но ведь кастрюля сделана из очень теплоемкого металла, тогда почему вода не нагреется? Ведь температура плиты больше 200°С. Температура стенок вашей печи намного ниже, иначе бы вы не смогли бы до нее дотронуться. Тогда, какая разница теплоемкие у вас стены или нет? В данной ситуации важна только теплоемкость самой печи, а в каком доме она установлена роли не играет. Грелка на пояснице поможет, если вы лежите под одеялом (каркасный дом), а не в рыцарских доспехах (дом из теплоемких, но "холодных" материалов).

Теперь, предположим, что ваши стены действительно нагрелись выше температуры воздуха в комнате. На улице мороз и стены из бревен или кирпича. То куда пойдет тепло - в дом или из дома? Помните, выше написано: "Тепло всегда идет от горячего к холодному". Ваши стены будут отдавать тепло наружу, туда, где холоднее, и никак не в дом.

Вы будете обогревать улицу, (помогая глобальному потеплению и расходованию энергетических ресурсов). Но об этом не стоит беспокоиться, так как ваши стены никогда не нагреются больше, чем воздух в помещении, находясь на значительном расстоянии от печи.

Исходя из закона охлаждения Ньютона, скорость охлаждения зависит от разности температур и коэффициента теплопроводности.

k - коэффициент теплопроводности;

У кирпича коэффициент теплопроводности выше, чем у древесины, а у нее выше, чем у любого современного утеплителя.

Вывод: "Теплоемкость внутренней части стены никакой пользы не принесет!"

Роль теплоемкости стен при нагреве солнцем.

В нашем климате зимой солнце не слишком сильно греет, собственно поэтому зимы холодные. Но все же. Стена с южной стороны нагреется за короткий световой день. Что потом? Если стены не утеплены, например, как в бревенчатом доме, то южная стена накапливает немного тепла. Сразу же при повышении температуры, стена начинает отдавать тепло. Вопрос - куда? Снаружи, допустим, -10°С, внутри +20°С. Тепло будет идти в обе стороны, если стена нагреется больше 20°, но даже в этом случае, больше тепла будет уходить туда, где холоднее, то есть на улицу. При этом нужно учесть, что чем больше площадь поверхности, тем быстрее она остывает. А наружная площадь стен всегда больше внутренней, ведь периметр дома снаружи больше. Поэтому не стоит ждать, что зимнее солнце поможет сократить счета на отопление. Если же в стене установлен утеплитель, то вообще теплоемкость стены не нужна. Утеплитель просто не даст теплу проникнуть в дом.

Вывод: в холодном климате теплоемкость стен не играет никакой роли. Массивные стены это лишняя трата денег и оправдание этому может быть только желание построить дом для своих праправнуков, хотя нужен ли он будет им это уже тема другой статьи.

Когда нужны теплоемкие стены? Ведь об этой самой теплоемкости кричат со всех сторон и особенно продавцы газобетонных блоков, кирпича разных видов и любители срубов и домов из бруса. Какой-то звон они точно слышали.

Особенно хорошо теплоемкие стены ведут себя в климате с сильными колебаниями температуры в течении одного дня - днем очень жарко, а ночью прохладно. Такой климат часто встречается в пустынях или в высокогорье. В пустынях люди часто строят дома из разновидности самана (смеси глины, песка и растительной массы), в горах чаще строят из камня. И тут и там это местный природный дешевый материал. Днем солнце нагревает дом, дом защищает воздух внутри помещения от прямого нагрева солнцем, поэтому в доме прохладнее, чем на улице (хотя при 40°С все равно жарко). К вечеру нагрето все - и земля, и воздух и стены дома. Внутри же дома температура ниже, помните -"От горячего к холодному!" Поэтому ночью стены отдают тепло внутрь помещения, нагревая окружающий воздух (и не давая жителям расслабиться).

Если ночи прохладные, а дни жаркие, то теплоемкость полезна. В России она не играет никакой роли.

Сравнительный анализ теплотехнических свойств домов из разных материалов

Постоянный рост затрат на отопление жилья заставляет задуматься о выборе технологии строительства с максимальными показателями по энергоэффективности. Строительство энергосберегающих домов является сегодня не прихотью, а острой необходимостью, закрепленной законодательно в федеральном законе РФ за № 261-ФЗ «Об энергосбережении».

Эффективность стеновой конструкции жилого дома напрямую зависит от показателей по теплопотерям, которые происходят через разные элементы ограждающих конструкций дома. Основное тепло теряется именно через наружные стены. Вот почему их теплопроводность серьезно влияет на микроклимат внутри помещений. Нет смысла говорить об эффективных стеновых конструкциях без учета показателей теплопроводности. Стена может быть толстая, прочная и дорогая, но вовсе не энергоэффективная.

Возникает закономерный вопрос, какой дом теплее, а точнее, какой из популярных в нашей стране материалов лучше сохраняет тепло? Простое сравнение коэффициентов теплопередачи в данном случае является не совсем корректным. Прежде всего, следует оценивать способность сохранять тепло внешней ограждающей конструкцией, как единой системы.

Рассмотрим загородные дома, построенные по различным технологиям, с различными типами стен, и посмотрим какой дом имеет наименьшие потери тепла.

В малоэтажном жилищном строительстве наибольшее распространение получили следующие виды домов:

каменные
деревянные
каркасные

Каждый из названных вариантов имеет несколько подвидов, параметры которых существенно различаются. Для получения объективного ответа на вопрос, какой дом самый теплый, сравнивать будем только лучшие образцы по одному из числа представленных в списке.

Характеристики теплопроводности
популярных строительных материалов

Дома из кирпича

Кирпичный дом представляет собой надежное, долговечное жилище и пользуется популярностью у наших сограждан. Его прочность и стойкость к неблагоприятным факторам среды обуславливается большой плотностью материала.

Кирпичные стены неплохо сохраняют тепло, но все же требуют постоянного отопления помещений. В противном случае, зимой кирпич впитывает влагу и под весом кладки начинает разрушаться. Если длительное время держать кирпичный дом без отопления, его придется прогревать до нормальной температуры около трех дней.

Минусы кирпичных построек:

Высокая теплопередача и потребность в дополнительной теплоизоляции. Без теплоизоляционного слоя толщина кирпичной стены, способной удерживать тепло, должна быть не менее 1,5 м.
Невозможность периодического (сезонного) использования здания. Кирпичные стены хорошо впитывают тепло и влагу. В холодный сезон полный прогрев дома займет не менее трех суток, а на полное устранение излишней влаги уйдет не менее месяца.
Толстый цементно-песчаный шов, скрепляющий кирпичную кладку, имеет в три раза больший коэффициент теплопроводности по сравнению с кирпичом. Соответственно теплопотери через кладочные швы еще более значительны, чем через сам кирпич.

Технология теплого дома из кирпича требует дополнительного утепления с внешней стороны стены плитами утеплителя.

Дома из дерева

Комфортная атмосфера быстрее создается в доме, построенном из дерева. Этот материал практически не охлаждается и не нагревается, поэтому температура внутри помещения быстро стабилизируется. При достаточной толщине стен такие дома можно не утеплять, поскольку дерево само по себе может служить термоизоляцией.

Однако, для того, чтобы деревянный дом был теплым, толщина наружных стен из сплошной древесины должна составлять более 40 см, из клееного бруса 35-40 см, а из оцилиндрованного бревна более 50 см. Стоимость строительства такого жилья очень высока. Остается, либо игнорировать современные требования и строить дом, например, из бруса толщиной минимум 20-22 см или из бревен диаметром 24-28 см (при этом понимать, что расходы на отопление будут достаточно высокими, особенно если в доме нет магистрального газа), либо стены деревянного дома все же придется дополнительно утеплять.

Людям, которые на первое место ставят комфорт и целесообразность, лучше подумать об утеплении деревянного дома. Тогда дерево создаст в доме оптимальный микроклимат, а утепление обеспечит экономию на отоплении. По сравнению с кирпичом теплопотери деревянного дома значительно меньше. Но все же, для того, чтобы теплый дом из дерева был еще и экономичным, ему требуется дополнительная теплоизоляция.

Дома из каркаса

По своим характеристикам каркасная технология строительства выглядит намного лучше кирпичного или деревянного дома и не требует дополнительного утепления. Если в зоне климата, где планируется строительство загородного дома, зимой бывают низкие температуры, то каркасная технология является самым идеальным вариантом.

Технология каркасного домостроения подразумевает слой термоизоляции внутри стен, который позволяет оградить помещения от наружного холода. Большим плюсом постройки каркасного дома, в сравнении с деревянным или кирпичным, является высокая энергоэффективность при очень небольшой толщине стен.

Данная технология позволяет возводить абсолютно разные по своему функциональному назначению объекты:

Каркасные дома для сезонного проживания.
Например, каркасно-щитовые, дома из СИП-панелей и прочие «эконом» варианты, используемые, в основном,
как летние дачи.

Теплые каркасные дома для постоянного проживания.
Например, здания на монолитном фундаменте, с утеплением стен не менее 200 мм, с внутренними инженерными коммуникациями.

В каркасно-щитовых домах и домах из СИП-панелей для поддержания тепла требуется постоянно работающий обогреватель, поскольку тепло в таком доме не задерживается надолго. Хотя прогревается данное строение довольно быстро, всего за несколько часов. Такие дома больше подходят для временного проживания.

Качественный каркасный дом для постоянного проживания, за счет своей многослойности и других конструкционных особенностей, позволяет минимизировать потери тепла, не оставляя ощущения влажности помещения в холодное время года. Такое жилье не требует постоянного подогрева и может долго сохранять внутреннее тепло.

Особенно высокими параметрами энергоэффективности обладают здания, построенные по технологии 3D каркас, стены которого имеют три смещенные между собой слоя утепления общей толщиной 250 мм, которые перекрывают деревянные элементы каркаса, ликвидируя в стенах «мостики холода». Кроме того, внешним слоем утеплителя закрыты цокольное и межэтажное перекрытия, поэтому в доме даже в лютые морозы всегда теплые полы.

Оценка теплоизоляционных свойств
внешних ограждающих конструкций

Чтобы понять, какой загородный дом является самым теплым среди всех, сравним коэффициенты теплопроводности материалов разных стеновых конструкций.

Коэффициент теплопроводности – эта величина, которая показывает удельную теплопроводность материала внешних стен. Низкая теплопроводность стен дома способствует продолжительному сохранению тепла внутри помещения и обеспечивает отличные условия проживания. В противном случае стены пропускают холод и потребуется больше мощности в системе отопления.

Теплопроводность каменного дома

Рассмотрим коэффициенты теплопроводности материалов каменных домов:

Железобетон - 1,5 Вт/(м∙К)
Силикатный кирпич – 0,70 Вт/(м∙К)
Керамический сплошной - 0,56 Вт/(м∙К)
Керамический пустотелый – 0,47 Вт/(м∙К)

Чем выше коэффициент теплопередачи, тем хуже теплозащита стеновой конструкции. Как видим, сами по себе материалы, из которых строятся каменные дома, имеют довольно высокий коэффициент теплопередачи. Следуя требованиям СНиП для того чтобы построить каменный дом, толщина его внешних стен должна достигать просто ошеломляющих цифр. Например, дом из бетона должен иметь толщину стен в 2,5 метра, а из кирпича - в 1,5 метра. Это огромные материальные затраты. Сегодня, таким образом уже никто не строит.

Чтобы удерживать тепло внутри дома у кирпича просто не хватает теплопроводности, поэтому кирпичные стены всегда дополнительно утепляют. Для теплоизоляции обычно применяются материалы типа пенополистирола. Сверху утеплителя внешние стены дома обкладывают декоративным кирпичом или другим облицовочным материалом.

Теплопроводность деревянного дома

Если сравнивать деревянный или кирпичный дом, какой из них лучше сохраняет тепло? Ответ будет явно в пользу древесины.

Дерево, по сравнению с кирпичом или бетоном, в разы теплее. Влияние на теплопроводность оказывает плотность материала. У пористого материала всегда более низкий коэффициент теплопередачи, соответственно стены такой постройки более теплые. Древесина имеет хорошие показатели теплопроводности - 0,18 Вт/(м∙К). Это минимум в три раза ниже, чем у кирпича, и примерно на 30% меньше, чем у газосиликатных и пенобетонных блоков. Разница очевидна.

Каркасные дома из бруса и бревна имеют определенные преимущества за счет лучших характеристик материала. Однако основным недостатком деревянной конструкции является высокая ветропроницаемость и низкая герметичность. Крайне сложно обеспечить высокую точность сопряжения деревянных элементов, особенно в углах дома. Джутовые или полимерные уплотнители лишь частично решают данную проблему. Следствием этого является наличие большого количества «мостиков холода» по всей площади стеновой конструкции. Наибольшие потери тепла в деревянном доме сосредоточены именно в местах сквозных промерзаний, ликвидировать которые возможно только с помощью дополнительного утепления стен.

Теплопроводность каркасного дома

По ряду своих характеристик обычные канадские каркасные дома с толщиной стен 150 мм выглядят более привлекательно, чем каменные или деревянные. Это связано с тем, что каркасный дом обладает наименьшим среди прочих технологий и стройматериалов коэффициентом теплопроводности - 0,038 Вт/(м∙К). Получается, что его теплопроводность в 5 раз меньше, чем у дома из цельной древесины. Если сравнивать теплопроводность каркасного дома с кирпичным, то разница составляет почти 15 раз.

Среди перечисленных наилучшие показатели демонстрируют дома по технологии 3D каркас. Внешняя стена, возведенная по этой технологии, имеет коэффициент теплопроводности 0,0022 Вт/(м∙К). Данный показатель в 40 раз меньше, чем у профилированного бруса и более чем в 200 раз ниже, чем у кирпича. Такие высокие показатели энергоэффективности достигаются за счет структуры тройного каркаса и трех перекрестных слоев базальтового утеплителя.

Внешние стены дома по технологии 3D каркас не имеют «мостиков холода» и обеспечивают надежное сохранение тепла даже при экстремально низких температурах. Отсутствие контакта между элементами внешней и внутренней несущей конструкции полностью исключает возможность промерзания стен.

Заключение

В последние годы в сегменте малоэтажного жилищного строительства происходят значительные изменения. Экономические условия вынуждают население отказываться от традиционных материалов в пользу более прогрессивных технологий.

Наружная стена состоит из отдельных элементов, совокупность и взаимодействие которых определяет способность жилого здания сохранять тепло. В этом отношении самые худшие характеристики у традиционной кирпичной кладки. Высокая теплопроводность даже у лучших образцов кирпича, практически исключает возможность его использования без дополнительного утепления. Воздушный зазор в двухрядной стене и использование пустотелого керамического кирпича лишь незначительно снижают теплопотери. Подобные строительные конструкции однозначно нуждаются в дополнительном утеплении.

Сравнивать какой дом лучше каркасный или кирпичный по теплотехническим характеристикам даже некорректно. Преимущество первого выглядит просто подавляющим. При прочих равных условиях системы отопления, для того, чтобы прогреть кирпичные стены, бывает необходимо несколько суток. Каркасный дом, возведенный, например, с использованием технологии 3D каркас, полностью протапливается в течение двух часов и в дальнейшем хорошо сохраняет тепло.

Этот же фактор позволяет точно ответить на вопрос: брус или каркас что лучше? Какое жилое строение является более эффективным с точки зрения способности сохранения тепла? Преимущества каркаса здесь также весомые. Деревянный брус или бревно имеют неплохие показатели тепловодности, но дом из бруса все же не лишен технологических недостатков в виду наличия большого количества «мостиков холода».

Простое сравнение показателей теплопроводности кирпича и 3D каркас явно в пользу последнего. Ответ на вопрос, из чего строить самый теплый дом, очевиден и однозначен. Решая данный вопрос, правильнее говорить все же о деревянном каркасном доме по технологии 3D каркас, в котором применение многослойной структуры позволяет устранить все недостатки других технологий загородного домостроения.

Здания по технологии 3D каркас являются не только самыми теплыми каркасными домами для постоянного проживания, но также являются лидерами по энергоэффективности. В этом мнения многих специалистов совпадают: 3D каркас обладает исключительной способностью к сохранению тепла, имеет параметры «пассивного дома» и рекомендован для использования на всей территории нашей страны в качестве энергоэффективного жилья.

Таблица удельной теплоемкости строительных материалов

Создание оптимального микроклимата и расход тепловой энергии на отопление частного дома в холодное время года во многом зависит от теплоизоляционных свойств строительных материалов, из которых возведена данная постройка. Одной из таких характеристик является теплоемкость. Это значение необходимо учитывать при выборе стройматериалов для конструирования частного дома. Поэтому далее будет рассмотрена теплоемкость некоторых строительных материалов.

Свойства и классификация строительных материалов.

Определение и формула теплоемкости

Каждое вещество в той или иной степени способно поглощать, запасать и удерживать тепловую энергию. Для описания этого процесса введено понятие теплоемкости, которая является свойством материала поглощать тепловую энергию при нагревании окружающего воздуха.

Условно приняв, что масса вещества равна 1 кг, а ΔТ = 1°C, можно получить, что с = Q (ккал). Это означает, что удельная теплоемкость равна количеству тепловой энергии, которая расходуется на нагревание материала массой 1 кг на 1°C.

Вернуться к оглавлению

Использование теплоемкости на практике

Таблица теплоемкости строительных материалов.

Строительные материалы с высокой теплоемкостью используют для возведения теплоустойчивых конструкций. Это очень важно для частных домов, в которых люди проживают постоянно. Дело в том, что такие конструкции позволяют запасать (аккумулировать) тепло, благодаря чему в доме поддерживается комфортная температура достаточно долгое время. Сначала отопительный прибор нагревает воздух и стены, после чего уже сами стены прогревают воздух. Это позволяет сэкономить денежные средства на отоплении и сделать проживание более уютным. Для дома, в котором люди проживают периодически (например, по выходным), большая теплоемкость стройматериала будет иметь обратный эффект: такое здание будет достаточно сложно быстро натопить.

Значения теплоемкости строительных материалов приведены в СНиП II-3-79. Ниже приведена таблица основных строительных материалов и значения их удельной теплоемкости.

Материал	Плотность, кг/м 3	Удельная теплоемкость, кДж/(кг*°C)
Пенополистирол	40	1,34
Минвата	125	0,84
Газо- и пенобетон	650	0,84
Гипсовые листы	800	0,84
Дерево	500	2,3
Клееная фанера	600	2,3
Керамический кирпич	1600	0,88
Бетон	2300	0,84
Железобетон	2500	0,84
Кирпичная кладка	1800	0,88

Кирпич обладает высокой теплоемкостью, поэтому идеально подходит для строительства домов и возведенияия печей.

Говоря о теплоемкости, следует отметить, что отопительные печи рекомендуется строить из кирпича, так как значение его теплоемкости достаточно высоко. Это позволяет использовать печь как своеобразный аккумулятор тепла. Теплоаккумуляторы в отопительных системах (особенно в системах водяного отопления) с каждым годом применяются все чаще. Такие устройства удобны тем, что их достаточно 1 раз хорошо нагреть интенсивной топкой твердотопливного котла, после чего они будут обогревать ваш дом на протяжении целого дня и даже больше. Это позволит существенно сэкономить ваш бюджет.

Вернуться к оглавлению

Теплоемкость строительных материалов

Но не стоит спешить с выводами. Например, нужно узнать, какую теплоемкость будет иметь 1 м 2 бетонной и деревянной стены толщиной 30 см. Для этого сначала нужно посчитать вес таких конструкций. 1 м 2 данной бетонной стены будет весить: 2300 кг/м 3 *0,3 м 3 = 690 кг. 1 м 2 деревянной стены будет весить: 500 кг/м 3 *0,3 м 3 = 150 кг.

Таблица сравнения теплопроводности бревна с кирпичной кладкой.

Далее нужно посчитать, какое количество тепловой энергии будет содержаться в этих стенах при температуре 22°C. Для этого нужно теплоемкость умножить на температуру и вес материала:

для бетонной стены: 0,84*690*22 = 12751 кДж;
для деревянной конструкции: 2,3*150*22 = 7590 кДж.

Из полученного результата можно сделать вывод, что 1 м 3 древесины будет практически в 2 раза меньше аккумулировать тепло, чем бетон. Промежуточным материалом по теплоемкости между бетоном и деревом является кирпичная кладка, в единице объема которой при тех же условиях будет содержаться 9199 кДж тепловой энергии. При этом газобетон, как строительный материал, будет содержать только 3326 кДж, что будет значительно меньше дерева. Однако на практике толщина деревянной конструкции может быть 15-20 см, когда газобетон можно уложить в несколько рядов, значительно увеличивая удельную теплоемкость стены.

Вернуться к оглавлению

Использование различных материалов в строительстве

Вернуться к оглавлению

Дерево

Для комфортного проживания в доме очень важно, чтобы материал обладал высокой теплоемкостью и низкой теплопроводностью.

В этом отношении древесина является оптимальным вариантом для домов не только постоянного, но и временного проживания. Деревянное здание, не отапливаемое длительное время, будет хорошо воспринимать изменение температуры воздуха. Поэтому обогрев такого здания будет происходить быстро и качественно.

В основном в строительстве используют хвойные породы: сосну, ель, кедр, пихту. По соотношению цены и качества наилучшим вариантом является сосна. Что бы вы ни выбрали для конструирования деревянного дома, нужно учитывать следующее правило: чем толще будут стены, тем лучше. Однако здесь также нужно учитывать ваши финансовые возможности, так как с увеличением толщины бруса значительно возрастет его стоимость.

Вернуться к оглавлению

Кирпич

Данный стройматериал всегда был символом стабильности и прочности. Кирпич имеет хорошую прочность и сопротивляемость негативным воздействиям внешней среды. Однако если принимать в расчет тот факт, что кирпичные стены в основном конструируются толщиной 51 и 64 см, то для создания хорошей теплоизоляции их дополнительно нужно покрывать слоем теплоизоляционного материала. Кирпичные дома отлично подходят для постоянного проживания. Нагревшись, такие конструкции способны долгое время отдавать в пространство накопившееся в них тепло.

Выбирая материал для строительства дома, следует учитывать не только его теплопроводность и теплоемкость, но и то, как часто в таком доме будут проживать люди. Правильный выбор позволит поддерживать уют и комфорт в вашем доме на протяжении всего года.

Таблица теплопроводности строительных материалов - изучаем важные показатели.

Строительство каждого объекта лучше начинать с планировки проекта и тщательного расчета теплотехнических параметров. Точные данные позволит получить таблица теплопроводности строительных материалов. Правильное возведение зданий способствует оптимальным климатическим параметрам в помещении. А таблица поможет правильно подобрать сырье, которое будут использоваться для строительства.
(См. рис.1)

Назначение теплопроводности.
Теплопроводность является показателем передачи тепловой энергии от нагреваемых предметов в помещении к предметам с более низкой температурой. Процесс теплообмена производится, пока температурные показатели не уравняются. Для обозначения тепловой энергии используется специальный коэффициент теплопроводности строительных материалов. Таблица поможет увидеть все требуемые значения. Параметр обозначает, сколько тепловой энергии пропускается через единицу площади в единицу времени. Чем больше данное обозначение, тем качественнее будет теплообмен. При возведении зданий необходимо применять материал с минимальным значением тепловой проводимости.
(См. рис.2)

Коэффициент теплопроводности это такая величина, которая равна количеству теплоты, проходящей через метр толщины материала за час. Использование подобной характеристики обязательно для создания лучшей теплоизоляции. Теплопроводность следует учесть при подборе дополнительных утепляющих конструкций.
(См. рис.3)

Что оказывает влияние на показатель теплопроводности?
Теплопроводность определяется такими факторами:
• Пористость определяет неоднородность структуры. При пропуске тепла через такие материалы процесс охлаждения незначительный;
• Повышенное значение плотности влияет на тесные соприкосновения частиц, что способствует более быстрому теплообмену;
• Повышенная влажность увеличивает данный показатель.
(См. рис.4)

Использование значений коэффициента теплопроводности на практике.
Материалы представлены конструкционными и теплоизоляционными разновидностями. Первый вид обладает большими показателями теплопроводности. Они применяются для строительства перекрытий, ограждений и стен.
При помощи таблицы определяются возможности их теплообмена. Чтобы данный показатель был достаточно низким для нормального микроклимата в помещении стены из некоторых материалов должны быть особенно толстыми. Чтобы этого избежать, рекомендуется использовать дополнительные теплоизолирующие компоненты.

Показатели теплопроводности для готовых построек. Виды утеплений.
При создании проекта нужно учитывать все способы утечки тепла. Оно может выходить через стены и крышу, а также через полы и двери. Если вы неправильно проведете расчеты проектирования, то придется довольствоваться только тепловой энергией, полученной от отопительных приборов. Здания, построенные из стандартного сырья: камня, кирпича либо бетона нужно дополнительно утеплять.
Дополнительная теплоизоляция проводится в каркасных зданиях. При этом деревянный каркас придает жесткости конструкции, а утепляющий материал прокладывается в пространство между стойками. В зданиях из кирпича и шлакоблоков утепление производится снаружи конструкции.

Выбирая утеплители необходимо обращать внимание на такие факторы, как уровень влажности, влияние повышенных температур и типа сооружения. Учитывайте определенные параметры утепляющих конструкций:
• Показатель теплопроводности оказывает влияние на качество теплоизолирующего процесса;
• Влагопоглощение имеет большое значение при утеплении наружных элементов;
• Толщина влияет на надежность утепления. Тонкий утеплитель помогает сохранить полезную площадь помещения;
• Важна горючесть. Качественное сырье имеет способность к самозатуханию;
• Термоустойчивость отображает способность выдерживать температурные перепады;
• Экологичность и безопасность;
• Звукоизоляция защищает от шума.
(См. рис.5)

В качестве утеплителей применяются следующие виды:
• Минеральная вата устойчива к огню и экологична. К важным характеристикам относится низкая теплопроводность;
• Пенопласт – это легкий материал с хорошими утеплительными свойствами. Он легко устанавливается и обладает влагоустойчивостью. Рекомендуется для применения в нежилых строениях;
• Базальтовая вата в отличие от минеральной отличается лучшими показателями стойкости к влаге;
• Пеноплэкс устойчив к влажности, повышенным температурам и огню. Имеет прекрасные показатели теплопроводности, прост в монтаже и долговечен;
• Пенополиуретан известен такими качествами, как негорючесть, хорошие водоотталкивающие свойства и высокая пожаростойкость;
• Экструдированный пенополистирол при производстве проходит дополнительную обработку. Обладает равномерной структурой;
• Пенофол представляет из себя многослойный утепляющий пласт. В составе присутствует вспененный полиэтилен. Поверхность пластины покрывается фольгой для обеспечения отражения.

Для теплоизоляции могут применяться сыпучие типы сырья. Это бумажные гранулы или перлит. Они имеют стойкость к влаге и к огню. А из органических разновидностей можно рассмотреть волокно из древесины, лен или пробковое покрытие. При выборе, особое внимание уделяйте таким показателям как экологичность и пожаробезопасность.

При конструировании теплоизоляции, важно продумать монтаж гидроизолирующей прослойки. Это позволит избежать высокой влажности и повысит сопротивляемость теплообмену.

Таблица теплопроводности строительных материалов: особенности показателей.
Таблица теплопроводности строительных материалов содержит показатели различных видов сырья, которое применяется в строительстве. Используя данную информацию, вы можете легко посчитать толщину стен и количество утеплителя.
(См. рис.6)

Как использовать таблицу теплопроводности материалов и утеплителей?
В таблице сопротивления теплопередаче материалов представлены наиболее популярные материалы. Выбирая определенный вариант теплоизоляции важно учитывать не только физические свойства, но и такие характеристики как долговечность, цена и легкость установки.
Знаете ли вы, что проще всего выполнять монтаж пенооизола и пенополиуретана. Они распределяются по поверхности в виде пены. Подобные материалы легко заполняют полости конструкций. При сравнении твердых и пенных вариантов, нужно выделить , что пена не образует стыков.
(См. рис.7)

Значения коэффициентов теплопередачи материалов в таблице.
При произведении вычислений следует знать коэффициент сопротивления теплопередаче. Данное значение является отношением температур с обеих сторон к количеству теплового потока. Для того чтобы найти теплосопротивление определенных стен и используется таблица теплопроводности.
(См. рис.8)

Все расчеты вы можете провести сами. Для этого толщина прослойки теплоизолятора делится на коэффициент теплопроводности. Данное значение часто указывается на упаковке, если это изоляция. Материалы для дома измеряются самостоятельно. Это касается толщины, а коэффициенты можно отыскать в специальных таблицах.
(См. рис.9)

Коэффициент сопротивления помогает выбрать определенный тип теплоизоляции и толщину слоя материала. Сведения о паропроницаемости и плотности можно посмотреть в таблице.
При правильном использовании табличных данных вы сможете выбрать качественный материал для создания благоприятного микроклимата в помещении.

Из чего лучше строить? Сравним теплотехнические характеристики материалов и цены в руб/м2

Для какого типа здания и назначения подбирается свой материал? На эти два вопроса нужно ответить в самом начале: каково назначение здания и каков бюджет ? Ответив на эти вопросы, будет проще определиться и с материалами. Если строите здание коммерческого назначения для извлечения прибыли, то это одно дело, если для частного дома выбираете, то другое! Ниже подборка экологически чистых материалов, которые являются самыми распространёнными в строительстве, а в конце статьи сравнение цен за м2 (по полу).

Сравнение основных материалов по теплотехнике

Что следует учитывать при выборе материала для стен

На стены уходит как минимум 25% финансовых расходов по строительству здания. Поэтому, конечно, очень важно серьезно отнестись к этому выбору. Давайте разберем важные критерии каждого материала, что стоит учесть при выборе материала для возведения стен дома.

В доме будут теплопотери, а следовательно, вам придется увеличить мощность обогрева внутри помещения, а это на долгую перспективу дороже, несмотря на то, чем вы отапливаете ваши помещения: будь то газ, электричество, пеллеты, любая энергия стоит денег. Поэтому прежде чем определиться с толщиной и типом материала, важно произвести расчеты, учитывая климатические зоны, свойства материала и т.д. Иначе экономия на стенах в дальнейшем обойдется вам слишком дорого, да и некомфортно жить там, где постоянно веет холодом.
Также неправильно рассчитанная теплотехника - теплоизоляция часто приводит к точке росы, когда встречаются теплые и холодные температуры, стены начинают течь. А это уже влечет за собой мокрые стены, образование плесени, в общем все это доставит хлопот и придется бороться с плесенью, делать дополнительное утепление снаружи ваших стен здания, а это опять лишние расходы.

Временные затраты, которые оплачиваются по человеко-часам. Если стены выполнены из больших блоков, то скорость монтажа возрастает, а цена работ снижается, относительно строительства из мелкоштучных материалов, ведь здание возводится в 2-3 раза быстрее и легче. Но, конечно, самая высокая скорость при возведении каркасных зданий и зданий из панельных стен.
Привлечение квалифицированных рабочих. Тут понятно, чем выше квалификация, тем дороже стоимость работы. Но тут не так все очевидно, так как у квалифицированных (опытных) работников и скорость выше и ошибок меньше, не придется переделывать, особенно, если вы не разбираетесь в строительстве.

Читайте также: