Теплопроводность строительных материалов

Евгений Афанасьев Опубликовал(а):
Обновлено: 28.07.2019

Ведущие тенденции современного строительства – это возведение домов с максимальной энергоэффективностью. То есть с возможностью создания и поддержания комфортных условий проживания при минимальных затратах энергоносителей. Понятно, что многим нашим строителям, ведущим возведение своих жилых владений самостоятельно, до таких показателей пока далековато, но стремиться к этому – необходимо всегда.

Теплопроводность строительных материалов
Теплопроводность строительных материалов

Прежде всего, это касается минимизации тепловых потерь через строительные конструкции. Достигается такое снижение эффективной термоизоляцией, выполненной на основании теплотехнических расчетов. Проектирование в идеале должны проводить специалисты, но часто обстоятельства понуждают владельцев жилья и такие вопросы брать в свои руки. Значит, необходимо иметь общие представления о базовых понятиях строительной теплотехники. Прежде всего – что такое теплопроводность строительных материалов, в чем она измеряется, как просчитывается.

Если разобраться с этими «азами», то будет проще всерьез, со знанием дела , а не по наитию, заниматься вопросами утепления своего жилья.

Что такое теплопроводность, какими единицами измерения она описывается?

Если не рассматривать каких-то теоретических условий, то в реальности все физические тела, жидкости или газы обладают способностью к передаче тепла. Иными словами, чтобы было понятнее, если какой-то объект начинают нагревать с одной из сторон, он становится проводником тепла, нагреваясь сам и передавая тепловую энергию дальше. Точно так же – и при охлаждении, только с «обратным знаком».

Даже на простом бытовом уровне всем понятно, что эта способность выражена у разных материалов в очень отличающейся степени. Например, одно дело мешать готовящееся на плите кипящее блюдо деревянной лопаткой, и совсем другое – металлической ложкой, которая практически моментально разогреется до такой температуры, что ее невозможно будет держать в руках. Этот пример наглядно показывает, что теплопроводность металла во много раз выше, чем у дерева.

«Практическое применение» огромной разницы в теплопроводности материалов – пробка, подсунутая под скобу металлической крышки кастрюли. Снять такую крышку с кипящей на плите посуды можно голыми пальцами, не опасаясь ожога.
«Практическое применение» огромной разницы в теплопроводности материалов – пробка, подсунутая под скобу металлической крышки кастрюли. Снять такую крышку с кипящей на плите посуды можно голыми пальцами, не опасаясь ожога.

И таких примеров – масса, буквально на каждом шагу. Например, прикоснитесь рукой к обычной деревянной двери в комнате, и к металлической ручке, прикрученной на ней. По ощущениям – ручка холоднее. Но такого не может быть – все предметы в помещении имеют примерно равную температуру. Просто металл ручки быстрее отвел на себя тепло тела, что и вызвало ощущения более холодной поверхности.

Коэффициент теплопроводности материала

Существует специальная единица, которая характеризует любой материал, как проводник тепла. Называется она коэффициентом теплопроводности, обозначается обычно греческой буквой λ, и измеряется в Вт/(м×℃). (Во многих встречающихся формулах вместо градусов Цельсия ℃ указаны градусы Кельвина, К, но сути это не меняет).

Этот коэффициент показывает способность материала передавать определенное количество тепла на определённое расстояние за единицу времени. Причем, это показатель характеризует именно материал, то есть без привязки к каким бы то ни было размерам.

Такие коэффициенты рассчитаны для практически любых строительных и иных материалов. Ниже в данной публикации приведены таблицы для различных групп – растворов, бетонов, кирпичной и каменной кладки, утеплителей, древесины, металлов и т.д. Даже беглого взгляда на них достаточно, чтобы убедиться, насколько эти коэффициенты могут отличаться.

Очень часто производители стройматериалов того или иного предназначения в череде паспортных характеристик указывают и коэффициент теплопроводности.

Материалы, которые отличаются высокой проводимостью тепла, например, металлы, как раз и находят часто применение в роли теплоотводов или теплообменников. Классический пример – радиаторы отопления, в которых чем лучше их стенки будут передавать нагрев от теплоносителя, тем эффективнее их работа.

А вот для большинства строительных материалов – ситуация обратная. То есть чем меньше коэффициент теплопроводности материала, из которого возведена условная стенка, тем меньше тепла будет терять здание с приходом холодов. Или, тем меньше можно будет сделать толщину стены при одинаковых показателях теплопроводности.

И на титульной картинке к статье, и на иллюстрации ниже показаны весьма наглядные схемы, как будет различаться толщина стены из разных материалов при равных способностях удержать тепло в доме. Комментарии, наверное, не нужны.

Одинаковая термоизоляционная способность – и совершенно разные толщины. Хороший пример по разнице в теплопроводности.
Одинаковая термоизоляционная способность – и совершенно разные толщины. Хороший пример по разнице в теплопроводности.

В справочной литературе часто указывается не одно значение коэффициента теплопроводности для какого-то материала, а целых три. (А иногда – и больше, так как этот коэффициент может меняться с изменением температуры). И это – правильно, так как на теплопроводные качества влияют и условия эксплуатации. И в первую очередь – влажность.

Это свойственно большинству материалов – при насыщении  влагой коэффициент теплопроводности увеличивается. И если ставится цель выполнить расчеты максимально точно, с привязкой к реальным условиям эксплуатации, то рекомендуется не пренебрегать этой разницей.

Итак, коэффициент может даваться расчетный, то есть для совершенно сухого материала и лабораторных условий. Но для реальных расчетов берут его или для режима эксплуатации А, или для режима Б.

Эти режимы складываются консолидировано из климатических особенностей региона и из особенностей эксплуатации конкретного здания (помещения).

Тип своей климатической зоны по уровню влажности можно определить по предлагаемой карте-схеме:

Климатические зоны территории России по уровню влажности: 1 –влажная; 2 – нормальная; 3 – сухая.
Климатические зоны территории России по уровню влажности: 1 –влажная; 2 – нормальная; 3 – сухая.

Особенности влажностного режима помещений определяются по следующей таблице:

Таблица определения влажностного режима помещений

Влажностной режим помещенияОтносительная влажность внутреннего воздуха при температуре:
до 12°Сот 13 до 24°С 25°С и выше
Сухойдо 60%до 50%до 40%
Нормальныйот 61 до 75%от 51 до 60%от 41 до 50%
Влажный 76% и более от 61 до 75%от 51 до 60%
Мокрый-76% и более61% и более

Кстати, о влажности!..

А хорошо ли вы представляете себе, что такое относительная влажность воздуха. И какой она должна быть в помещениях для поддержания комфортного микроклимата? Если с этим ясности нет – добро пожаловать к специальной публикации нашего портала, посвященной приборам измерения относительной влажности.

Итак, имея данные карты-схемы и таблицы, можно по второй таблице определиться с выбором режима А или Б, от которого будет зависеть реальная величина коэффициента теплопроводности.

Таблица для выбора режима эксплуатации ограждающих конструкций

Влажностной режим помещения (по таблице)Зоны влажности (в соотвествии с картой-схемой)
3 - сухая2 - нормальная1 - влажная
СухойААБ
НормальныйАББ
Влажный или мокрыйБББ

Вот по этому режиму и выбирается из табличных данных наиболее близкий к реальности коэффициент теплопроводности.

Таблицы будут приведены ниже, под теоретической частью.

Сопротивление теплопередаче

Итак, коэффициент теплопроводности характеризует сам материал. Но с практической точки зрения, наверное, важнее иметь какую-то величину, которая будет описывать теплопроводные способности конкретной конструкции. То есть уже с учетом особенностей ее строения и размеров.

Такая единица измерения есть, и называется она сопротивлением теплопередаче. Ее можно считать обратной величиной коэффициенту теплопроводности, с одновременным учетом толщины материала.

Обозначается сопротивление теплопередаче (или, как его часто именуют, термическое сопротивление) латинской буквой R. Если «плясать» от коэффициента теплопроводности, то определяется оно по следующей формуле.

R = h/λ

где:

R — сопротивление теплопередаче однослойной однородной ограждающей конструкции, м²×℃/Вт;

h — толщина этого слоя, выраженная в метрах;

λ — коэффициент теплопроводности материала, из которого изготовлена эта ограждающая конструкция, Вт/(м×℃).

Очень часто в строительстве используются многослойные конструкции. В том числе одним из слоев нередко выступает утеплительный материал с очень низким коэффициентом теплопроводности – специально, чтобы максимально повысить значение термического сопротивления. Дело в том, что общее значение суммируется из сопротивлений всех слоев, составляющих ограждающую конструкцию. И к ним добавляется сопротивление приграничных слоев воздуха на внешней и внутренней поверхностях конструкции.

Формула сопротивления перегородки с n-слоев будет такой:

Rsum = R₁ + R₂ + …+Rn + Rai + Rao

где:

Rsum— суммарное термическое сопротивление ограждающей конструкции;

 R₁ … Rn— сопротивления слоев, от 1 до n;

Rai— сопротивление пристенного слоя воздуха внутри;

Rao— сопротивление пристенного слоя воздуха снаружи.

Для каждого из слоев сопротивление рассчитывается отдельно, исходя из коэффициента теплопроводности материала и толщины.

Есть специальная методика расчета и коэффициентов воздушных прослоек вдоль стены снаружи и внутри. Но для упрощенных расчётов их вполне можно взять равными суммарно 0,16 м²×℃/Вт – большой погрешности не будет.

Кстати, если в конструкции перегородки предусмотрена воздушная полость, не сообщающаяся с внешним воздухом, то она тоже дает весомую добавку к общему сопротивлению теплопередаче. Значения сопротивления теплопередаче воздушных изолированных прослоек показаны в таблице ниже:

Таблица термических сопротивлений замкнутых воздушных прослоек

Толщина воздушной прослойки, в метрахВ и Г ▲Г▼
tв > 0 ℃tв < 0 ℃tв > 0 ℃tв < 0 ℃
0.010.130.150.140.15
0.020.140.150.150.19
0.030.140.160.160.21
0.050.140.170.170.22
0.10.150.180.180.23
0.150.150.180.190.24
0,2-0,30.150.190.190.24
Примечания:
В и Г ▲ - воздушная прослойка вертикальная, или горизонтальная, с рапространением тепла снизу вверх
Г▼ - воздушная прослойка горизонтальная при распространении тепла сверху вниз
tв > 0 ℃ - положительная температура воздуха в прослойке
tв < 0 ℃ - отрицательная температура воздуха в прослойке
Если любая из поверхностей воздушной прослойки, или обе одновременно, оклеены алюминиесвой фольгой, то значение сопротивления теплопередаче принимают вдвое большим.

Таблицы коэффициентов теплопроводности различных групп строительных материалов

Таблица коэффициентов теплопроводности кирпичных кладок и каменных облицовок стен

Наименование материалаρ
Средняя плотность материала
кг/м³
λ₀
Коэффициент теплопроводности в идеальных условиях и в сухом состоянии
Вт/(м×℃)
λА
Коэффициент теплопроводности для условий эксплуатации А
Вт/(м×℃)
λБ
Коэффициент теплопроводности для условий эксплуатации Б
Вт/(м×℃)
Кирпичная кладка из сплошного кирпича на различных растворах
Стандартный керамический (глиняный) – на цементно-песчаном кладочном растворе18000,560,700,81
Стандартный керамический на цементно-шлаковом растворе17000,520,640,76
Стандартный керамический на цементно-перлитовом растворе16000,470,580,70
Силикатный на цементно-песчаном кладочном растворе18000,700,760,87
Трепельный термооизоляционный, на цементно-песчаном кладочном растворе12000,350,470,52
- то же, но с плотностью10000,290,410,47
Шлаковый, на цементно-песчаном кладочном растворе15000,520,640,70
Кладка из пустотного кирпича
Кирпич керамический, с плотностью 1400 кг/м³, на цементно-песчаном кладочном растворе16000,470,580,64
- то же, но с плотностью кирпича 1300 кг/м³14000,410,520,58
- то же, но с плотностью кирпича 1000 кг/м³12000,350,470,52
Кирпич силикатный, одиннадцатипустотный, на цементно-песчаном кладочном растворе15000,640,700,81
- то же, четырнадцатипустотный14000,520,640,76
Кладка или облицовка поверхностей натуральным камнем
Гранит или базальт28003,493,493,49
Мрамор28002,912,912,91
Туф20000,760,931,05
- то же, но с плотностью18000,560,700,81
- то же, но с плотностью16000,410,520,64
- то же, но с плотностью14000,330,430,52
- то же, но с плотностью12000,270,350,41
- то же, но с плотностью10000,210,240,29
Известняк20000,931,161,28
- то же, но с плотностью18000,700,931,05
- то же, но с плотностью16000,580,730,81
- то же, но с плотностью14000,490,560,58

Таблица коэффициентов теплопроводности бетонов различного типа

Наименование материалаρ
кг/м³
λ₀
Вт/(м×℃)
λА
Вт/(м×℃)
λБ
Вт/(м×℃)
Бетоны на плотном заполнителе
Железобетон25001.691.922.04
Бетон на натуральном гравии или щебне24001.511.741.86
Бетоны на натуральных пористых заполнителях
Пемзобетон16000.520.60.68
- то же, но с плотностью14000.420.490.54
- то же, но с плотностью12000.340.40.43
- то же, но с плотностью10000.260.30.34
- то же, но с плотностью8000.190.220.26
Туфобетон18000.640.870.99
- то же, но с плотностью16000.520.70.81
- то же, но с плотностью14000.410.520.58
- то же, но с плотностью12000.290.410.47
Бетон на вулканическом шлаке16000.520.640.7
- то же, но с плотностью14000.410.520.58
- то же, но с плотностью12000.330.410.47
- то же, но с плотностью10000.240.290.35
- то же, но с плотностью800200.230.29
Бетоны на искусственных пористых наполнителях
Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией12000.410.520.58
- то же, но с плотностью10000.330.410.47
- то же, но с плотностью8000.230.290.35
Керамзитобетон на керамзитовом песке или керамзитопенобетон1800660.80.92
- то же, но с плотностью16000.580.670.79
- то же, но с плотностью14000.470.560.65
- то же, но с плотностью12000.360.440.52
- то же, но с плотностью10000.270.330.41
- то же, но с плотностью8000.210.240.31
- то же, но с плотностью6000.160.20.26
- то же, но с плотностью5000.140.170.23
Керамзитобетон на перлитовом песке10000.280.350.41
- то же, но с плотностью8000.220.290.35
Перлитобетон12000.290.440.5
- то же, но с плотностью10000.220.330.38
- то же, но с плотностью8000.160.270.33
- то же, но с плотностью6000.120.190.23
Шлакопемзобетон18000.520.630.76
- то же, но с плотностью16000.410.520.63
- то же, но с плотностью14000.350.440.52
- то же, но с плотностью12000.290.370.44
- то же, но с плотностью10000.230.310.37
Шлакопемзопено и шлакопемзогазобетон16000.470.630.7
- то же, но с плотностью14000.350.520.58
- то же, но с плотностью12000.290.410.47
- то же, но с плотностью10000.230.350.41
- то же, но с плотностью8000.170.290.35
Вермикулетобетон8000.210.230.26
- то же, но с плотностью6000.140.160.17
- то же, но с плотностью4000.090.110.13
- то же, но с плотностью3000.080.090.11
Ячеистые бетоны
Газобетон, пенобетон, газосиликат, пеносиликат10000.290.410.47
- то же, но с плотностью8000.210.330.37
- то же, но с плотностью6000.140.220.26
- то же, но с плотностью4000.110.140.15
- то же, но с плотностью3000.080.110.13
Газозолобетон, пенозолобетон12000.290.520.58
- то же, но с плотностью10000.230.440.59
- то же, но с плотностью8000.170.350.41

Таблица коэффициентов теплопроводности строительных растворов на цементной, известковой, гипсовой основе

Наименование материалаρ
кг/м³
λ₀
Вт/(м×℃)
λА
Вт/(м×℃)
λБ
Вт/(м×℃)
Обычный цементно-песчаный раствор18000.580.760.93
Сложный раствор из цемента, песка, извести17000.520.70.87
Цементно-шлаковый раствор14000.410.520.64
Цементно-перлитовый раствор10000.210.260.3
- то же, но с плотностью8000.160.210.26
Известково-песчаный раствор16000.470.70.81
- то же, но с плотностью12000.350.470.58
Гипсово-перлитовый раствор6000.140.190.23
Гипсово-перлитовый поризованный раствор5000.120.150.19
- то же, но с плотностью4000.090.130.15
Гипсовые плиты литые конструкционные12000.350.410.47
- то же, но с плотностью10000.230.290.35
Листы гипсокартона (сухая штукатурка)8000.150.190.21

Таблица коэффициентов теплопроводности дерева, изделий на основе древесины, а также других природных материалов

Наименование материалаρ
кг/м³
λ₀
Вт/(м×℃)
λА
Вт/(м×℃)
λБ
Вт/(м×℃)
Хвойная древесина (сосна иди ель) поперек волокон 5000,090,140,18
- они же — вдоль волокон5000,180,290,35
Древесина плотных лиственных пород (дуб, бук, ясень) поперек волокон 7000,10,180,23
- они же — вдоль волокон7000,230,350,41
Клееная фанера6000,120,150,18
Облицовочный картон10000,180,210,23
Картон строительный многослойный 6500,130,150,18
Плиты древесно-волокнистые (ДВП), древесно-стружечные (ДСП), ориентированно-стружечные (ОСП)10000,150,230,29
- то же, но для плотности8000,130,190,23
- то же, но для плотности6000,110,130,16
- то же, но для плотности4000,080,110,13
- то же, но для плотности2000,060,070,08
Плиты фибролитовые, арболит на основе портландцемента8000,160,240,3
- то же, но для плотности6000,120,180,23
- то же, но для плотности4000,080,130,16
- то же, но для плотности3000,070,110,14
Плиты камышитовые3000,070,090,14
- то же, но для плотности2000,060,070,09
Плиты торфяные термоизоляционные 3000,0640,070,08
- то же, но для плотности2000,0520,060,064
Пакля строительная1500,050,060,07

Таблица коэффициентов теплопроводности материалов, применяемых в термоизоляционных целях

Наименование материалаρ
кг/м³
λ₀
Вт/(м×℃)
λА
Вт/(м×℃)
λБ
Вт/(м×℃)
Минеральная вата, стекловата
Маты минеральной ваты прошивные или на синтетическом связующем 1250.0560.0640.07
- то же, но для плотности750.0520.060.064
- то же, но для плотности500.0480.0520.06
Плиты минеральной ваты на синтетическом и битумном связующих — мягкие, полужесткие и жесткие 3500.0910.090.11
- то же, но для плотности3000.0840.0870.09
- то же, но для плотности2000.070.0760.08
- то же, но для плотности1000.0560.060.07
- то же, но для плотности500.0480.0520.06
Плиты минеральной ваты на органофосфатном связующем — повышенной жесткости 2000.0640.070.076
Плиты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем 500.0560.060.064
Маты и полосы из стеклянного волокна прошивные 1500.0610.0640.07
Синтетические утеплители
Пенополистирол 1500.050.0520.06
- то же, но для плотности1000.0410.0410.052
- то же, но для плотности400.0380.0410.05
Пенопласт ПХВ-1 и ПВ-1 1250.0520.060.064
- то же, но для плотности100 и менее0.0410.050.052
Пенополиуретан плитный800.0410.050.05
- то же, но для плотности600.0350.0410.041
- то же, но для плотности400.0290.040.04
Пенополиуретан напылением350.0270.0330.035
Плиты из резольноформальдегидного пенопласта 1000.0470.0520.076
- то же, но для плотности750.0430.050.07
- то же, но для плотности500.0410.050.064
- то же, но для плотности400.0380.0410.06
Пенополиэтилен300.030.0320.035
Плиты из полиизоцианурата (PIR)350.0240.0280.031
Перлитопласт-бетон 2000.0410.0520.06
- то же, но для плотности1000.0350.0410.05
Перлитофосфогелевые изделия 3000.0760.080.12
- то же, но для плотности2000.0640.070.09
Каучук вспененный850.0350.040.045
Утеплители на натуральной основе
Эковата 600.0410.0540.062
- то же, но для плотности450.0380.050.055
- то же, но для плотности350.0350.0420.045
Пробка техническая500.0370.0430.048
Листы пробковые2200.0350.0410.045
Плиты льнокостричные термоизоляционные2500.0540.0620.071
Войлок строительный шерстяной3000.0570.0650.072
- то же, но для плотности1500.0450.0510.059
Древесные опилки4000.0921.051.12
- то же, но для плотности2000.0710.0780.085
Засыпки минеральные
Керамзит - гравий8000.180.210.23
- то же, но для плотности6000.140.170.2
- то же, но для плотности4000.120.130.14
- то же, но для плотности3000.1080.120.13
- то же, но для плотности2000.0990.110.12
Шунгизит - гравий8000.160.20.23
- то же, но для плотности6000.130.160.2
- то же, но для плотности4000.110.130.14
Щебень из доменного шлака, шлаковой пемзы и аглоперита 8000.180.210.26
- то же, но для плотности6000.150.180.21
- то же, но для плотности4001.1220.140.16
Щебень и песок из вспученного перлита 6000.110.1110.12
- то же, но для плотности4000.0760.0870.09
- то же, но для плотности2000.0640.0760.08
Вермикулит вспученный 2000.0760.090.11
- то же, но для плотности1000.0640.0760.08
Песок строительный сухой16000.350.470.58
Пеностекло или газостекло
Пеностекло или газо-стекло 4000.110.120.14
- то же, но для плотности3000.090.110.12
- то же, но для плотности2000.070.080.09

Таблица коэффициентов теплопроводности кровельных, гидроизоляционных, облицовочных, рулонных и наливных напольных покрытий

Наименование материалаρ
кг/м³
λ₀
Вт/(м×℃)
λА
Вт/(м×℃)
λБ
Вт/(м×℃)
Асбестоцементные
Листы асбестоцементные плоские («плоский шифер») 18000.350.470.52
- то же, но для плотности16000.230.350.41
На битумной основе
Битумы нефтяные строительные и кровельные 14000.270.270.27
- то же, но для плотности12000.220.220.22
- то же, но для плотности10000.170.170.17
Асфальтобетон 21001.051.051.05
Изделия из вспученного перлита на битумном связующем 4000.1110.120.13
- то же, но для плотности3000.0670.090.099
Рубероид, пергамин, толь, гибкая черепица6000.170.170.17
Линолеумы и наливные полимерные полы
Линолеум поливинилхлоридный многослойный 18000.380.380.38
- то же, но для плотности16000.330.330.33
Линолеум поливинилхлоридный на тканевой подоснове 18000.350.350.35
- то же, но для плотности16000.290.290.29
- то же, но для плотности14000.230.230.23
Пол наливной полиуретановый15000.320.320.32
Пол наливной эпоксидный14500.0290.0290.029

Таблица коэффициентов теплопроводности металлов и стекла

Наименование материалаρ
кг/м³
λ₀
Вт/(м×℃)
λА
Вт/(м×℃)
λБ
Вт/(м×℃)
Сталь, в том числе - арматурная стержневая7850585858
Чугун7200505050
Алюминий2600221221221
Медь 8500407407407
Бронза7500÷930025÷10525÷10525÷105
Латунь8100÷880070÷12070÷12070÷120
Стекло кварцевое оконное 25000.760.760.76

Для чего используются такие расчеты в практическом приложении?

Оценка эффективности имеющейся термоизоляции

А для чего бывает необходимо вычислять это сопротивление, какая от этого практическая польза?

Такими расчетами можно очень точно оценить степень термоизоляции своего жилья.

Дело в том, что для различных климатических регионов России специалистами рассчитаны так называемые нормативные показатели этого сопротивления теплопередаче, отдельно для стен, перекрытий и покрытий. То есть если сопротивление конструкции отвечает этой норме, то за утепление можно быть спокойным.

Значение этих нормированных сопротивлений для разных строительных конструкций можно найти, воспользовавшись предлагаемой картой схемой.

Карта-схема территории России для определения нормированных значений сопротивлений теплопередаче.
Карта-схема территории России для определения нормированных значений сопротивлений теплопередаче.

Если не дотягивает – надо принимать меры, усиливать термоизоляцию, чтобы минимизировать потери тепла. И, стало быть, решить обратную задачу. То есть с использованием той же формулы (сопротивление от коэффициента теплопроводности и толщины) найти ту толщину утепления, которая восполнит имеющийся «дефицит» до нормы.

Термоизоляционную конструкцию сразу следует делать с опорой на проведенные теплотехнические расчеты.
Термоизоляционную конструкцию сразу следует делать с опорой на проведенные теплотехнические расчеты.

Ну а если термоизоляции пока нет, то тут и вовсе все просто. Тогда потребуется определить, какой слой выбранного утеплительного материала обеспечит выход на нормированное значение сопротивления теплопередаче.

Определение уровня тепловых потерь

Еще одна важная задача – это определение величины тепловых потерь через ограждающую конструкцию. Такие вычисления бывают необходимы когда, например, определяется требуемая мощность системы отопления. Как по помещениям — для правильной расстановки обогревательных приборов (радиаторов), так и общая — для выбора оптимальной модели котла.

Каждая конструкция характеризуется своим уровнем тепловых потерь, которые необходимо определять и для правильного планирования системы отопления, и для совершенствования системы термоизоляции.
Каждая конструкция характеризуется своим уровнем тепловых потерь, которые необходимо определять и для правильного планирования системы отопления, и для совершенствования системы термоизоляции.

Дело в том, что это сопротивление описывается еще одной формулой, уже от разницы температур и количества тепла, уходящего через ограждающую конструкцию площадью один квадратный метр.

R = Δt / q

Δt — разница температур по обе стороны конструкции, ℃.

q — удельное количество теряемого тепла, Вт.

То есть если известна площадь ограждающей конструкции и ее термическое сопротивление (определенное, например, через толщину и коэффициент теплопроводности), если известно, для каких условий производится расчет (например, нормальная температура в помещении и самые сильные морозы, присущие данной местности), то можно спрогнозировать и тепловые потери через эту конструкцию.

Q = S × Δt/R

Q — теплопотери через ограждающую конструкцию, Вт.

S — площадь этой конструкции, м².

Такие расчеты в помещении проводятся для всех ограждающих конструкций, контактирующих с холодом, и затем определяется суммарные потери, которые должны компенсироваться системой отопления. Или, если эти потери получаются слишком большими – это становится побудительным мотивом к усовершенствованию системы термоизоляции – что-то с ней не так.

Еще одна ремарка. Это мы говорили о конструкциях, состоящих из нескольких слоев разных строительных и утеплительных материалов. А как быть с окнами? Как для них просчитывается сопротивление теплопередаче?

Методика здесь – несколько иная, и самостоятельно заниматься такими расчетами вряд ли имеет смысл. Можно воспользоваться таблицей, в которой уже имеются готовые значения сопротивления для различных типов конструкций окон.

Таблица приведенных значений сопротивления теплопередаче для окон, остекленных балконных дверей, световых проемов (фонарей)

Материал и схема запонения проемаПриведенное термическое Ro, м ² × °С/Вт
Д и ПВХА
Двойное остекление в спаренных переплетах0.4-
Двойное остекление в раздельных переплетах0.440,34*
Тройное остекление в раздельно-спаренных переплетах0.550.46
Однокамерный стеклопакет:
- из обычного стекла0.380.34
- из стекла с твердым селективным покрытием0.510.43
- из стекла с мягким селективным покрытием0.560.47
Двухкамерный стеклопакет:
- из обычного стекла (с межстекольным расстоянием 6 мм)0.510.43
- из обычного стекла (с межстекольным расстоянием 12 мм)0.540.45
- из стекла с твердым селективным покрытием0.580.48
- из стекла с мягким селективным покрытием0.680.52
- из стекла с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном0.650.53
Обычное стекло и однокамерный стеклопакет в раздельных переплетах:
- из обычного стекла0.56-
- из стекла с твердым селективным покрытием0.65-
- из стекла с мягким селективным покрытием0.72-
- из стекла с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном0.69-
Обычное стекло и двухкамерный стеклопакет в раздельных переплетах:
- из обычного стекла0.68-
- из стекла с твердым селективным покрытием0.74-
- из стекла с мягким селективным покрытием0.81-
- из стекла с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном0.82-
Два однокамерных стеклопакета в спаренных переплетах0.7-
Два однокамерных стеклопакета в раздельных переплетах0.74-
Четырехслойное остекление в двух спаренных переплетах0.8-
Блоки стеклянные пустотные (с шириной кладочных швов 6 мм) размером:
-200×200 ×100 мм0,31 (без переплета)
-250×250 ×100 мм0,33 (без переплета)
Примечания:
Д и ПВХ - переплеты из дерева или пластика (поливинилхлорида)
А - переплеты из алюмииия
* - перепеты из стали
все указанные значения даны для площади остекления 75% от площади светового проема

Понятно, что тепловые потери будут считаться,  исходя из площади остекления и разницы температур.

Надо заметить, что профессиональные теплотехнические расчеты учитывают еще и множество различных поправочных коэффициентов, в том числе на инсоляцию (воздействие солнечных лучей), светопоглощающие и отражающие свойства поверхностей, неоднородность конструкций и другие. Но для самостоятельной первичной оценки достаточно и того алгоритма, что приведен выше.

Для любителей же более обстоятельного подхода можно порекомендовать следующий видеосюжет:

Видео: Алгоритмы профессионального расчета сопротивления теплопередаче стен

Мы же завершим публикацию онлайн-калькулятором, который вполне позволяет на бытовом уровне решить ряд задач, о которых шла речь выше.

Калькулятор расчета термического сопротивления ограждающей конструкции

Перейти к расчётам

Укажите запрашиваемые сведения и нажмите
«РАССЧИТАТЬ СОПРОТИВЛЕНИЕ ТЕПЛОПЕРЕДАЧЕ ОГРАЖДАЮЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ»
 
ОСНОВНОЙ СЛОЙ КОНСТРУКЦИИ
Толщина слоя, мм
Коэффициент теплопроводности, Вт/(м×℃)
 
ТЕРМОИЗОЛЯЦИОННЫЙ СЛОЙ
(если есть)
Имеется слой термоизоляции?
 
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СЛОИ
(если есть)
Имеется дополнительный слой №1?
Имеется дополнительный слой №2?
Имеется дополнительный слой №3?
Включить дополнительно расчет тепловых потерь?

Пояснения по работе с калькулятором

Программа несложна, но все же требует некоторых пояснений.

Предлагаемый алгоритм расчета позволяет провести вычисления сопротивления теплопередаче для любой ограждающей конструкции, включающей от одного до пяти различных слоев.

  • Первый слой пусть будет считаться по умолчанию основным. Для него указывается:

— его толщина в миллиметрах (так сделано для удобства, а перевод в метры программа выполнит самостоятельно).

— коэффициент теплопроводности материала, из которого создан этот слой. Значение берется из таблиц, с учетом режима эксплуатации А или Б. При вводе значения в калькулятор вместо запятой в качестве десятичного разделителя используется точка.

  • Вторым слоем предлагается указать имеющуюся (если есть) или планируемую термоизоляцию. Здесь уже на выбор – если оставить по умолчанию «нет», то программа проигнорирует этот слой. Если согласиться – появятся поля ввода данных, те же толщина и коэффициент теплопроводности.
  • Аналогично по выбору пользователя вводятся или игнорируются еще три произвольных слоя. Это, кстати, могут быть внешняя и внутренняя отделка, если она выполнена из значимых для теплопроводности материалов, многослойная кладка стены и т.п.
  • Если задача стоит только в определении сопротивления теплопередаче, то можно сразу переходить к клавише «РАССЧИТАТЬ…».
  • Ну а если есть желание еще и найти величину тепловых потерь через рассчитываемую ограждающую конструкцию, то ставится отметка «да, включить дополнительный расчёт». В этом случае появятся еще три поля ввода данных – площадь ограждающей конструкции, температура в помещении и температура на улице.

Уличную температуру для расчетов, как правило, берут минимальную, свойственную самой холодной декаде зимы в регионе проживания. Так задается необходимый запас мощности отопительного оборудования и эффективности системы утепления. Домашнюю температуру обычно считают в пределах 20÷24 ℃ для жилых помещений. Для нежилых (подъезды, коридоры, кладовые и т.п.) можно ограничиться +15 ℃. Для ванных, душевых, бань – порядка 35 ℃.

Рассчитанное термическое сопротивление показывается первой строкой появляющегося результата. Если был выбран вариант с вычислением тепловых потерь, то их значение (в ваттах) будет указано во второй строке.

Понравилась статья?
Сохраните, чтобы не потерять!

Оцените:
  1. 5
  2. 4
  3. 3
  4. 2
  5. 1
5
  • Денис

    Ответить

    Очень, конечно, все умно написано, но я не математик и не физик. Понял из всего, что материалы различаются по эффективности сохранения тепла.
    Собираюсь утеплить дом, сделать завалинку из кирпичей в пол-кирпича вдоль стены и поместить между стеной и кирпичной кладкой утеплитель минвату. До этого планировал сделать завалинку из осб-панелей, а утеплить минватой или пенопластом.
    Скажите мне просто, стоит ли заниматься кирпичом или эффект от него малый в плане тепла, и можно просто ограничиться ОСБ-панелями?

Добавить комментарий