Теплопроводность стен дома: Теплопроводность стен дома —

Толщина наружных стен дома с примером расчета на газобетоне

Методический материал для самостоятельного расчета толщины стен дома с примерами и теоретической частью.

Часть 1. Сопротивление теплопередаче – первичный критерий определения толщины стены

Чтобы определится с толщиной стены, которая необходима для соответствия нормам энергоэффективности, рассчитывают сопротивление теплопередаче проектируемой конструкции, согласно раздела 9 «Методика проектирования тепловой защиты зданий» СП 23-101-2004.

Сопротивление теплопередаче – это свойство материала, которое показывает, насколько способен удерживать тепло данный материал. Это удельная величина, которая показывает насколько медленно теряется тепло в ваттах при прохождении теплового потока через единичный объем при перепаде температур на стенках в 1°С. Чем выше значение данного коэффициента – тем «теплее» материал.

Все стены (несветопрозрачные ограждающие конструкции) считаются на термоспротивление по формуле:

R=δ/λ (м²·°С/Вт), где:

δ – толщина материала, м;

λ — удельная теплопроводность, Вт/(м ·°С) (можно взять из паспортных данных материала либо из таблиц).

Полученную величину R_общ сравнивают с табличным значением в СП 23-101-2004.

Чтобы ориентироваться на нормативный документ необходимо выполнить расчет количества тепла, необходимого для обогрева здания. Он выполняется по СП 23-101-2004, получаемая величина «градусо·сутки». Правила рекомендуют следующие соотношения.

Таблица 1. Уровни теплозащиты рекомендуемых ограждающих конструкций наружных стен

Материал стены		Сопротивление теплопередаче (м2·°С/Вт) / область применения (°С·сут)
конструкционный	теплоизоляционный	Двухслойные с наружной теплоизоляцией	Трехслойные с изоляцией в середине	С невентили- руемой атмосферной прослойкой	С вентилируемой атмосферной прослойкой
Кирпичная кладка	Пенополистирол	5,2/10850	4,3/8300	4,5/8850	4,15/7850
	Минеральная вата	4,7/9430	3,9/7150	4,1/7700	3,75/6700
Керамзитобетон (гибкие связи, шпонки)	Пенополистирол	5,2/10850	4,0/7300	4,2/8000	3,85/7000
	Минеральная вата	4,7/9430	3,6/6300	3,8/6850	3,45/5850
Блоки из ячеистого бетона с кирпичной облицовкой	Ячеистый бетон	2,4/2850	—	2,6/3430	2,25/2430
Примечание. В числителе (перед чертой) – ориентировочные значения приведенного сопротивления теплопередаче наружной стены, в знаменателе (за чертой) — предельные значения градусо-суток отопительного периода, при которых может быть применена данная конструкция стены.

Полученные результаты необходимо сверить с нормами п. 5. СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».

Также следует учитывать климатические условия зоны, где возводится здание: для разных регионов разные требования из-за разных температурных и влажностных режимов. Т.е. толщина стены из газоблока не должна быть одинаковой для приморского района, средней полосы России и крайнего севера. В первом случае необходимо будет скорректировать теплопроводность с учетом влажности (в большую сторону: повышенная влажность снижает термосопротивление), во втором – можно оставить «как есть», в третьем – обязательно учитывать, что теплопроводность материала вырастет из-за большего перепада температур.

Часть 2.

Коэффициент теплопроводности материалов стен

Коэффициент теплопроводности материалов стен – эта величина, которая показывает удельную теплопроводность материала стены, т.е. сколько теряется тепла при прохождении теплового потока через условный единичный объем с разницей температур на его противоположных поверхностях в 1°С. Чем ниже значение коэффициента теплопроводности стен – тем здание получится теплее, чем выше значение – тем больше придется заложить мощности в систему отопления.

По сути, это величина обратная термическому сопротивлению, рассмотренному в части 1 настоящей статьи. Но это касается только удельных величин для идеальных условий. На реальный коэффициент теплопроводности для конкретного материала влияет ряд условий: перепад температур на стенках материала, внутренняя неоднородная структура, уровень влажности (который увеличивает уровень плотности материала, и, соответственно, повышает его теплопроводность) и многие другие факторы. Как правило, табличную теплопроводность необходимо уменьшать минимум на 24% для получения оптимальной конструкции для умеренных климатических зон.

Часть 3. Минимально допустимое значение сопротивления стен для различных климатических зон.

Минимально допустимое термосопротивление рассчитывается для анализа теплотехнических свойств проектируемой стены для различных климатических зон. Это нормируемая (базовая) величина, которая показывает, каким должно быть термосопротивление стены в зависимости от региона. Сначала вы выбираете материал для конструкции, просчитываете термосопротивление своей стены (часть 1), а потом сравниваете с табличными данными, содержащимися в СНиП 23-02-2003. В случае, если полученное значение окажется меньше установленного правилами, то необходимо либо увеличить толщину стены, либо утеплить стену теплоизоляционным слоем (например, минеральной ватой).

Согласно п. 9.1.2 СП 23-101-2004, минимально допустимое сопротивление теплопередаче R_о (м²·°С/Вт) ограждающей конструкции рассчитывается как

R_о = R₁+ R₂+R₃, где:

R₁=1/α_вн, где α_вн – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м² × °С), принимаемый по таблице 7 СНиП 23-02-2003;

R₂ = 1/α_внеш, где α_внеш — коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода, Вт/(м² × °С), принимаемый по таблице 8 СП 23-101-2004;

R₃ – общее термосопротивление, расчет которого описан в части 1 настоящей статьи.

При наличии в ограждающей конструкции прослойки, вентилируемой наружным воздухом, слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой и наружной поверхностью, в этом расчете не учитываются. А на поверхности конструкции, обращенной в сторону вентилируемой воздухом снаружи прослойки, следует принимать коэффициент теплоотдачи α_внеш равным 10,8 Вт/(м²·°С).

Таблица 2. Нормируемые значения термосопротивления для стен по СНиП 23-02-2003.

Жилые здания для различных регионов РФ	Градусо-сутки отопительного периода, D, °С·сут	Нормируемые значения сопротивления теплопередаче , R, м2·°С/Вт, ограждающих конструкций для стен
Астраханская обл., Ставропольский край, Краснодарский край	2000	2,1
Белгородская обл., Волгоградская обл.	4000	2,8
Алтай, Красноярский край, Москва, Санкт Петербург, Владимирская обл.	6000	3,5
Магаданская обл.	8000	4,2
Чукотка, Камчатская обл., г. Воркута	10000	4,9
	12000	5,6

Уточненные значения градусо-суток отопительного периода,  указаны в таблице 4.1 справочного пособия к СНиП 23-01-99* Москва, 2006.

Часть 4. Расчет минимально допустимой толщины стены на примере газобетона для Московской области.

Рассчитывая толщину стеновой конструкции, берем те же данные, что указаны в Части 1 настоящей статьи, но перестраиваем основную формулу: δ = λ·R, где δ – толщина стены, λ – теплопроводность материала, а R – норма теплосопротивления по СНиП.

Пример расчета минимальной толщины стены из газобетона с теплопроводностью 0,12 Вт/м°С в Московской области со средней температурой внутри дома в отопительный период +22°С.

1. Берем нормируемое теплосопротивление для стен в Московском регионе для температуры +22°C: R_req= 0,00035·5400 + 1,4 = 3,29 м²°C/Вт
2. Коэффициент теплопроводности λ для газобетона марки D400 (габариты 625х400х250 мм) при влажности 5% = 0,147 Вт/м∙°С.
3. Минимальная толщина стены из газобетонного камня D400: R·λ = 3,29·0,147 Вт/м∙°С=0,48 м.

Вывод: для Москвы и области для возведения стен с заданным параметром теплосопротивления нужен газобетонный блок с габаритом по ширине не менее 500 мм , либо блок с шириной 400 мм и последующим утеплением (минвата+оштукатуривание, например), для обеспечения характеристик и требований СНиП в части энергоэффективности стеновых конструкций.

Таблица 3. Минимальная толщина стен, возводимых из различных материалов, соответствующих нормам теплового сопротивления согласно СНиП.

Материал	Толщина стены, м	Тепло- проводность,  Вт/м∙°С	Прим.
Керамзитоблоки	0,46	0,14	Для строительства несущих стен используют марку не менее D400.
Шлакоблоки	0,95	0,3-0,5
Силикатный кирпич	1,25	0,38-0,87
Газосиликатные блоки d500	0,40	0,12-0,24	Использую марку от D400 и выше для домостроения
Пеноблок	0,20-0.40	0,06-0,12	строительство только каркасным способом
Ячеистый бетон	От 0,40	0,11-0,16	Теплопроводность ячеистого бетона прямо пропорциональна его плотности: чем «теплее» камень, тем он менее прочен.
Арболит	0,23	0,07 – 0,17	Минимальный размер стен для каркасных сооружений
Кирпич керамический полнотелый	1,97	0,6 – 0,7
Песко-бетонные блоки	4,97	1,51	При 2400 кг/м³ в условиях нормальной температуры и влажности воздуха.

Часть 5. Принцип определения значения сопротивления теплопередачи в многослойной стене.

Если вы планируете построить стену из нескольких видов материала (например, строительный камень+минеральный утеплитель+штукатурка), то R рассчитывается для каждого вида материала отдельно (по этой же формуле), а потом суммируется:

R_общ= R₁+ R₂+…+ R_n+ R_a.l где:

R₁-R_n — термосопротивления различных слоев

R_{a. l} – сопротивление замкнутой воздушной прослойки, если она присутствует в конструкции (табличные значения берутся в СП 23-101-2004, п. 9, табл. 7)

Пример расчета толщины минераловатного утеплителя для многослойной стены (шлакоблок — 400 мм, минеральная вата — ? мм, облицовочный кирпич — 120 мм) при значении сопротивления теплопередаче 3,4 м²*Град С/Вт (г. Оренбург).

R=Rшлакоблок+Rкирпич+Rвата=3,4

Rшлакоблок = δ/λ = 0,4/0,45 = 0,89 м²×°С/Вт

Rкирпич = δ/λ = 0,12/0,6 = 0,2 м²×°С/Вт

Rшлакоблок+Rкирпич=0,89+0,2 = 1,09 м²×°С/Вт (<3,4).

Rвата=R-(Rшлакоблок+Rкирпич) =3.4-1,09=2,31 м²×°С/Вт

δвата=Rвата·λ=2,31*0,045=0,1 м=100 мм (принимаем λ=0,045 Вт/(м×°С) – среднее значение теплопроводности для минеральной ваты различных видов).

Вывод: для соблюдения требований по сопротивлению теплопередачи можно использовать керамзитобетонные блоки в качестве основной конструкции с облицовкой ее керамическим кирпичом и прослойкой из минеральной ваты теплопроводностью не менее 0,45 и толщиной от 100 мм.

Расчет толщины стен дома | PoweredHouse

Прежде чем определиться с конструкцией стены, необходимо произвести некоторые простейшие расчеты, которые сделают картину будущих затрат на отопление более ясной.

Приобретая стеновой строительный материал, ознакомьтесь с его техническими характеристиками. Там, как правило, указан такой важный параметр, как коэффициент теплопроводности. На его основе определяется коэффициент теплового сопротивления конструкции, а также необходимая толщина стены. Толщину стены (δ) разделите на коэффициент теплопроводности материала (λ) и получите коэффициент теплового сопротивления конструкции (R): R = δ / λ.

По нормам сопротивление теплопередаче наружных стен должно быть не менее 3,2 λ Вт/м •°С.

Пример расчета коэффициента теплового сопротивления конструкции:

1) Блок ячеистого бетона толщиной 300 мм (коэффициент теплопроводности = 0,12 Вт/м•°С). Сопротивление теплопередаче стены: 0,3/0,12 = 2,5 Вт/м•°С. Вывод: показатель ниже нормы.

2) Блок ячеистого бетона толщиной 400 мм (коэффициент теплопроводности = 0,12 Вт/м•°С). Сопротивление теплопередаче стены: 0,4/0,12 = 3,3 Вт/м•°С. Вывод: показатель чуть выше нормы. Подобные расчеты верны для блоков, уложенных исключительно на клей.

Для того чтобы определиться с толщиной будущей стены, необходимо использовать те же показатели, но использовать их в другом порядке: нормативный показатель сопротивления теплопередаче (λ) умножаем на коэффициент теплопроводности (R) и получаем толщины стены (δ), соответствующую современным нормам с точки зрения энергоэффективности: δ = λ х R.

Пример расчета необходимой толщины стены:

1) Коэффициент теплопроводности сосны и ели поперек волокон равен 0,18 Вт/м•°С, рассчитываем толщину стены: 0,18 х 3,2 = 0,576 м, значит, для того чтобы получить деревянную стену с нормативным сопротивлением теплопередаче, нужно, чтобы она составляла не менее 576 мм.

2) Определим необходимую толщину стены из кирпича. Кирпич глиняный плотностью 1800 или силикатный плотностью 1600 кг/м3 имеет коэффициент теплопроводности 0,81 Вт/м•°С, следовательно толщина стены: 0,81 х 3,2 = 2,592 м.

3) Рассчитаем толщину стены из железобетона (коэффициент теплопроводности 2,04 Вт/м•°С): 2,04 х 3,2 = 6,528 м.

В то же время минераловатный утеплитель толщиной 14-15 см соответствует нормативу: λ = 0,044 Вт/м•°С х 3,2 = 0,14 м.

Для многослойных конструкций расчеты производятся аналогичным образом. При этом учитываются показатели каждого слоя.

Приведенные выше формулы, несмотря на некоторую простоту, позволят вам еще на стадии проектирования выбрать оптимальные материалы и толщину стены. Стоит добавить, что помимо теплопроводности материала есть еще и другие не менее важные показатели, поэтому подход к выбору материала должен быть комплексным.

Для самостоятельного расчета под конкретный регион рекомендуется воспользоваться следующими табличными данными:

Расчет толщины стены по теплопроводности из разных материалов

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

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

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

Для чего нужен расчет

Толщина стен в южных и северных широтах должна отличаться

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

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

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

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

От чего зависит теплопроводность

Проводимость тепла во многом зависит от материала стен

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

Проводимость тепловой энергии зависит от:

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

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

Выполняем расчеты

Сопротивление передаче тепла должно быть больше минимума, указанного в нормативах

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

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

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

Формула расчета:

R=δ/ λ (м2·°С/Вт), где:

δ это толщина материала, используемого для строительства стены;

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

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

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

Допустимые значения в зависимости от региона

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

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

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

Показатели теплопередачи для различных материалов

Величины проводимости тепла материалами и их плотность указаны в таблице:

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

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

Расчет многослойной конструкции

При расчете многослойной конструкции суммируйте показатели теплосопротивляемости всех материалов

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

В этом случае стоит работать по формуле:

Rобщ= R1+ R2+…+ Rn+ Ra, где:

R1-Rn- термическое сопротивление слоев разных материалов;

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

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

Последовательность действий

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

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

Как выполнить подсчеты на онлайн калькуляторе

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

В сервис занесены сведения по каждой отдельной климатической зоне:

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

Температура и влажность внутри помещения – одинаковы для каждого региона

Сведения, одинаковые для всех регионов:

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

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

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

Нормы теплопроводности стены

Автор Евгения На чтение 21 мин. Опубликовано 20.02.2020

Нормы теплопроводности стены

Расчет толщины для наружных стен жилого дома

Часть 1. Сопротивление теплопередаче – первичный критерий определения толщины стены

Чтобы определится с толщиной стены, которая необходима для соответствия нормам энергоэффективности, рассчитывают сопротивление теплопередаче проектируемой конструкции, согласно раздела 9 «Методика проектирования тепловой защиты зданий» СП 23-101-2004.

Сопротивление теплопередаче – это свойство материала, которое показывает, насколько способен удерживать тепло данный материал. Это удельная величина, которая показывает насколько медленно теряется тепло в ваттах при прохождении теплового потока через единичный объем при перепаде температур на стенках в 1°С. Чем выше значение данного коэффициента – тем «теплее» материал.

Все стены (несветопрозрачные ограждающие конструкции) считаются на термоспротивление по формуле:

R=δ/λ (м 2 ·°С/Вт), где:

δ – толщина материала, м;

λ – удельная теплопроводность, Вт/(м ·°С) (можно взять из паспортных данных материала либо из таблиц).

Полученную величину R_общ сравнивают с табличным значением в СП 23-101-2004.

Чтобы ориентироваться на нормативный документ необходимо выполнить расчет количества тепла, необходимого для обогрева здания. Он выполняется по СП 23-101-2004, получаемая величина «градусо·сутки». Правила рекомендуют следующие соотношения.

Таблица 1. Уровни теплозащиты рекомендуемых ограждающих конструкций наружных стен

Сопротивление теплопередаче (м 2 ·°С/Вт) / область применения (°С·сут)

Двухслойные с наружной теплоизоляцией

Трехслойные с изоляцией в середине

С невентили- руемой атмосферной прослойкой

С вентилируемой атмосферной прослойкой

Керамзитобетон (гибкие связи, шпонки)

Блоки из ячеистого бетона с кирпичной облицовкой

Примечание. В числителе (перед чертой) – ориентировочные значения приведенного сопротивления теплопередаче наружной стены, в знаменателе (за чертой) – предельные значения градусо-суток отопительного периода, при которых может быть применена данная конструкция стены.

Полученные результаты необходимо сверить с нормами п. 5. СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».

Также следует учитывать климатические условия зоны, где возводится здание: для разных регионов разные требования из-за разных температурных и влажностных режимов. Т.е. толщина стены из газоблока не должна быть одинаковой для приморского района, средней полосы России и крайнего севера. В первом случае необходимо будет скорректировать теплопроводность с учетом влажности (в большую сторону: повышенная влажность снижает термосопротивление), во втором – можно оставить «как есть», в третьем – обязательно учитывать, что теплопроводность материала вырастет из-за большего перепада температур.

Часть 2. Коэффициент теплопроводности материалов стен

Коэффициент теплопроводности материалов стен – эта величина, которая показывает удельную теплопроводность материала стены, т.е. сколько теряется тепла при прохождении теплового потока через условный единичный объем с разницей температур на его противоположных поверхностях в 1°С. Чем ниже значение коэффициента теплопроводности стен – тем здание получится теплее, чем выше значение – тем больше придется заложить мощности в систему отопления.

По сути, это величина обратная термическому сопротивлению, рассмотренному в части 1 настоящей статьи. Но это касается только удельных величин для идеальных условий. На реальный коэффициент теплопроводности для конкретного материала влияет ряд условий: перепад температур на стенках материала, внутренняя неоднородная структура, уровень влажности (который увеличивает уровень плотности материала, и, соответственно, повышает его теплопроводность) и многие другие факторы. Как правило, табличную теплопроводность необходимо уменьшать минимум на 24% для получения оптимальной конструкции для умеренных климатических зон.

Часть 3. Минимально допустимое значение сопротивления стен для различных климатических зон.

Минимально допустимое термосопротивление рассчитывается для анализа теплотехнических свойств проектируемой стены для различных климатических зон. Это нормируемая (базовая) величина, которая показывает, каким должно быть термосопротивление стены в зависимости от региона. Сначала вы выбираете материал для конструкции, просчитываете термосопротивление своей стены (часть 1), а потом сравниваете с табличными данными, содержащимися в СНиП 23-02-2003. В случае, если полученное значение окажется меньше установленного правилами, то необходимо либо увеличить толщину стены, либо утеплить стену теплоизоляционным слоем (например, минеральной ватой).

Согласно п. 9.1.2 СП 23-101-2004, минимально допустимое сопротивление теплопередаче R_о (м 2 ·°С/Вт) ограждающей конструкции рассчитывается как

R₁=1/α_вн, где α_вн – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м 2 × °С), принимаемый по таблице 7 СНиП 23-02-2003;

R₂ = 1/α_внеш, где α_внеш – коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода, Вт/(м 2 × °С), принимаемый по таблице 8 СП 23-101-2004;

R₃ – общее термосопротивление, расчет которого описан в части 1 настоящей статьи.

При наличии в ограждающей конструкции прослойки, вентилируемой наружным воздухом, слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой и наружной поверхностью, в этом расчете не учитываются. А на поверхности конструкции, обращенной в сторону вентилируемой воздухом снаружи прослойки, следует принимать коэффициент теплоотдачи α_внеш равным 10,8 Вт/(м 2 ·°С).

Таблица 2. Нормируемые значения термосопротивления для стен по СНиП 23-02-2003.

Жилые здания для различных регионов РФ

Градусо-сутки отопительного периода, D, °С·сут

Нормируемые значения сопротивления теплопередаче , R, м 2 ·°С/Вт, ограждающих конструкций для стен

Астраханская обл., Ставропольский край, Краснодарский край

Белгородская обл., Волгоградская обл.

Алтай, Красноярский край, Москва, Санкт Петербург, Владимирская обл.

Нормируемое сопротивление теплопередаче по СНиП – таблица

Чтобы построить теплый дом – требуется утеплитель. Против этого уже никто не возражает. В современных условиях построить дом, отвечающий требованиям СНиП, без применения утеплителя невозможно.

То есть, деревянный или кирпичный дом, конечно, построить возможно. И строят все также. Однако чтобы соответствовать требованиям Строительных Норм и Правил, его коэффициент сопротивления теплопередаче стен R должен быть не менее 3,2. А это 150 см обычной кирпичной стены.

Для чего, спрашивается, строить «крепостную стену» в полтора метра, когда можно для получения такого же показателя R=3,2 использовать всего 15 см высокоэффективного утеплителя – базальтовой ваты или пенопласта?

А если вы проживаете не в Подмосковье, а в Новосибирской области или в ХМАО? Тогда для вас коэффициент сопротивления теплопередаче для стен будет другим. Каким? Смотрите таблицу.

Таблица 4. Нормируемое сопротивление теплопередаче СНиП 23-02-2003 (текст документа):

Внимательно смотрим и комментируем. Если что-то непонятно, задаем вопросы через ФОРМУ СВЯЗИ или пишем в адрес редактора сайта – ответ будет у вас на электронной почте или в разделе НОВОСТИ.

Итак, в данной таблице нас интересует два вида помещений – жилые и бытовые. Жилые помещения, это, понятно, в жилом доме, который должен соответствовать требованиям СНиП. А бытовые помещения — это утепленные и отапливаемые баня, котельная и гараж. Сараи, кладовые и прочие хозяйственные постройки утеплению не подлежат, а значит, и показателей по теплосопротивлению стен и перекрытий для них нет.

Все требования, регламентирующие приведенной сопротивление теплопередаче по СНиП, разделяются по регионам. Регионы отличаются друг от друга продолжительностью отопительного сезона в холодное время года и предельными отрицательными температурами.

Таблицу, в которой указаны градусо-сутки отопительного сезона для всех основных городов России, можно увидеть в конце материала (Приложение 1).

Для примера, Московская область относится к региону с показателем D = 4000 градусо-суток отопительного периода. Для этого региона установлены следующие показатели СНиП сопротивления теплопередаче (R):

• Стены = 2,8
• Перекрытия (пол 1 этажа, чердак или потолок мансарды) = 3,7
• Окна и двери = 0,35

Чтобы сделать расчет толщины утеплителя, используем формулу расчета и таблицу для основных утеплителей, применяемых в строительстве. Все эти материалы есть на нашем сайте – доступны при переходе по ссылкам.

С расчетами по стоимости утепления все предельно просто. Берем сопротивление стены теплопередаче и подбираем такой утеплитель, который при своей минимальной толщине будет устраивать нас по бюджету и вписываться в требования СНиП 23-02-2003.

Смотрим теперь градусо-сутки отопительного сезона для своего города, в котором вы проживаете. Если вы живете не в городе, а рядом, то можете использовать значения на 2-3 градуса выше, так как фактическая зимняя температура в крупных городах на 2-3 градуса выше, чем в области. Этому способствуют большие теплопотери на теплотрассах и выброс тепла в атмосферу тепловыми электростанциями.

Таблица 4.1. Градусо-сутки отопительного сезона для основных городов РФ (Приложение 1):

Чтобы использовать данную таблицу в расчетах, где фигурирует нормируемое сопротивление теплопередаче, можно взять средние значения внутренней температуры помещений в +22С.

Но тут уж, как говорится, на вкус и цвет – кто-то любит, чтобы было тепло и ставит регулятор по воздуху своего газового котла на +24С. А кто-то привык жить в более прохладном доме и держит температуру помещений на уровне в +19С. Как видите, чем прохладнее постоянная температура в помещении, тем меньше у вас уходит газа или дров на отопление своего дома.

Кстати, доктора нам говорят, что жить в доме при температуре +19С гораздо полезнее, чем при +24С.

Нормы теплопроводности стены

Насколько хорошо наружные стены «хранят» тепло внутри дома показывает значение сопротивления теплопередаче. Рекомендуемое значение сопротивления теплопередаче внешней стены дома определяется в СНиП 23-02-2003 и зависит от размера градусо-суток отопительного периода данного района, т.е. зависит от региона, в котором строится дом.

В этом СНИП приведена Таблица 4 с округлёнными значениями градусо-суток отопительного периода и соответстующим значением сопротивления теплопередаче R_req. Если число градусосуток некруглое, то согласно СНИП R_req вычисляется по формуле:

Значения коэффициентов a и b приведены там же в СНиП 23-02-2003. D_d — это градусо-сутки отопительного периода, значение этого параметра вычисляется по формуле:

Здесь t_int — это температура внутри дома; t_ht — средняя температура снаружи за весь отопительный период; z_ht — количество суток отопительного периода.

Приведу примерные минимальные значения сопротивления теплопередаче наружных стен для жилых зданий некоторых регионов России по этому СНиП. Напоминаю, что в ИЖС соблюдать этот строгий СНИП необязательно.

Город	Необходимое сопротивление теплопередаче по новому СНИП, м 2 ·°C/Вт
Москва	3,28
Краснодар	2,44
Сочи	1,79
Ростов-на-Дону	2,75
Санкт-Петербург	3,23
Красноярск	4,84
Воронеж	3,12
Якутск	5,28
Иркутск	4,05
Волгоград	2,91
Астрахань	2,76
Екатеринбург	3,65
Нижний Новгород	3,36
Владивосток	3,25
Магадан	4,33
Челябинск	3,64
Тверь	3,31
Новосибирск	3,93
Самара	3,33
Пермь	3,64
Уфа	3,48
Казань	3,45
Омск	3,82

Чтобы определить сопротивление теплопередаче стены, нужно разделить толщину материала (м) на коэффициент теплопроводности материала (Вт/(м·°C)). Если стена многослойная, то полученные значения всех материалов нужно сложить, чтобы получить общее значение сопротивления теплопередаче всей стены.

Допустим, у нас стена построена из крупноформатных керамических блоков (коэффициент теплопроводности 0,14 Вт/(м·°C)) толщиной 50 см, внутри гипсовая штукатурка 4 см (коэффициент теплопроводности 0,31 Вт/(м·°C)), снаружи цементно-песчаная штукатурка 5 см (коэффициент теплопроводности 1,1 Вт/(м·°C)). Считаем:

R _{= 0,5 / 0,14 + 0,04 / 0,31 + 0,05 / 1,1 = 3,57 + 0,13 + 0,04 = 3,74 м 2 ·°C/Вт}

Рекомендуемое значение R_req для Москвы 3,28, для Ростова-на-Дону 2,75, таким образом в этих регионах наша стена удовлетворяет даже «строгому» СНиП 23-02-2003.

Что будет, если сопротивление теплопередаче вашей стены в частном доме немного не соответствует требуемому значению по СНиП 23-02-2003? Ничего не случится, дом ваш не развалится, вы не замёрзнете. Это лишь означает, что вы больше будете платить за отопление. А вот насколько больше — зависит от типа топлива для котла и цены на него.

В статьях и СНиПах может встретиться выражение приведенное сопротивление теплопередаче стены. Что в данном случае означает слово «приведенное»? Дело в том, что стены не бывают однородными, стена это не идеально одинаковый абстрактный объект. Есть входящие внутрь стены перекрытия, холодные оконные перемычки, какие-то детали на фасаде, металлические крепежи в стене и другие так называемые теплотехнические неоднородности. Все они влияют на теплопроводность и соответственно сопротивление теплопередаче отдельных участков стены дома, причем обычно в худшую сторону.

По этой причине используется приведенное сопротивление теплопередаче стены (неоднородной), оно численно равно условной стене из идеально однородного материала. Т.е. получается, что рассчитанное сопротивление теплопередаче без учета теплотехнических неоднородностей будет в большинстве случаев превышать реальное, т.е. приведенное сопротивление теплопередаче.

Есть довольно сложные методы расчета приведенного сопротивления теплопередаче, где учитываются стыки с перекрытиями, металлические крепежи утеплителей, примыкания к фундаменту и прочие факторы. Я писать их тут не буду, там пособие на десятки страниц с сотней формул и таблиц.

Что из этого следует? Необходимо строить будущую стену с сопротивлением теплопередаче, взятым «с запасом», чтобы подогнать его к реальному приведенному сопротивлению теплопередаче.

Буду рад вашим комментариям по теме статьи, каким-то дополнениям. Помните, автор — обычный человек, у меня не всегда есть время ответить, если задаёте вопрос по своей стройке.

Показаны 25 последних комментариев. Показать все комментарии (39).

Дмитрий (07.02.2015 20:33) Добрый вечер! С большим интересом читаю материалы на Вашем сайте. Спасибо Вам за проделанный труд. Посоветуйте, пожалуйста. Так как идет неуклонное ужесточение норм по утеплению стен, то, скорее всего, на перспективу нежелательно рассматривать однослойные стены, как бы этого не хотелось. Встретился такой вариант: кладка 1,5 кирпича, зазор 10 см, облицовка полкирпича полнотелой керамики. Зазор заливается ППУ плотностью около 30 кг/м куб. С учетом высокой адгезии должен получиться монолит с R>4. В закрытой конструкции ППУ разрушаться не должен, и таким образом, получается теплая стена с признаками однородной. Конечно, необходима качественная вентиляция. Подскажите, имеет ли право на жизнь данное решение?

Дмитрий (08.02.2015 18:17) Дмитрий, по стеновому калькулятору посчитал – конденсат есть, но влагонакопление неопасное. Какой срок службы у ППУ, даже закрытого от солнца? Что с ним будет через 30 лет? И что вы понимаете под словом монолит? Будет две отдельные кирпичные кладки с ППУ между ними. Сопротивление теплопередаче, да, около 4.

Михаил (10.02.2015 13:41) Дмитрий, добрый день! А что за числа (0,13 + 0,04) вы прибавили к 3,57?

Дмитрий (10.02.2015 16:36) Михаил, это сопротивление теплопередаче наружной и внутренней штукатурок.

Руслан (10.04.2015 09:17) Отличный сайт, только вот Читаю,читаю, а разобраться не могу. Пирог: Сайдинг-20мм воздух-мембрана А- вата роклайт 100мм- воздух 50 мм- мембрана Б – имитация бруса 30 мм или дсп 20 мм. Зимой замерзну? Живу в лен. области

Руслан (10.04.2015 09:22) По тепловым характеристики каменная вата 100 мм равна 400 мм дерева. Из расчета этого и строю. В брусовом доме с толщиной стены 400 мм я бы точно не замёрз. А почитав какие люди пироги выдумывают, засомневался.

Дмитрий (19.04.2015 22:22) Руслан, прошу прощения за задержку с ответом, уезжал надолго. В каркасниках для тепла самое главное утеплитель, по нему и считайте. http://www.homeideal.ru/data/karkasnyedoma.html Соответственно, сопротивление теплопередаче стены считайте по вате, остальным можно пренебречь: 0,1 м / 0,042 Вт/(м* гр. C) = 2,38 м2*гр.C/Вт Маловато, но терпимо, хотя лучше, конечно, больше. Для Санкт-Петербурга сопротивление теплопередаче больше 3 рекомендуется по СНиП.

Руслан (22.04.2015 21:58) Дмитрий, спасибо за ответ. Конечно есть мысля снаружи проложить слой пенопласта (белого), а поверх сайдинг, но я так понял будет вата сыреть т.к. проницаемость разная. А вместе с ватой и весь каркас. Логично проложить изнутри, но с точки зрения экологичности. П.С. Идеального дома не бывает. Всегда будет что-то, что сделает его просто хорошим.

Дмитрий (26.04.2015 00:03) Руслан, не мудрите с ватой и пенопластом вместе. Выбирайте что-то одно. Я не рекомендуют пенопласт в вашем случае – читайте статью про ППС. Пенопласт должен закрываться с обеих сторон негорючими материалами. К тому же в каркасниках утеплитель должен занимать плотно всё пространство без пропусков, с минватой это можно сделать.

Руслан (12.05.2015 08:01) Ок.Дмитрий спасибо за ответ.

Мария (03.06.2015 00:15) Здравствуйте! Понравился Ваш сайт! Подскажите, пожалуйста, если стена изнутри наружу керамический блок 51, облицовочный кирпич вплотную, достаточно это для теплоизоляции? И еще как с точки зрения паропроницаемости? Прочла статью про ККБ. Боюсь, что специалистов нормальных, кто бы мог построить хорошо из ККБ,найти не получится. Может есть какой-то вариант из кирпича в комбинации с ККБ, но так чтобы строить было легче в плане придерживаемости инструкции?? Спасибо!

Дмитрий (03.06.2015 14:39) Мария, здравствуйте. 51 блок + облицовочный вплотную – для европейской территории России сопротивление теплопередаче такой стены будет нормальным. С паропроницаемостью тоже всё будет хорошо, только кирпич облицовочный покупайте многопустотный, а не полнотелый, у них несколько разные паропроницаемости. Стройте всё по брошюре производителя, других вариантов нет.

Евгений (14.12.2015 00:52) Вы приводите в таблице – “Необходимое сопротивление теплопередаче по новому СНИП, м2·°C/Вт” – правильно “максимальное значение теплопотерь”. Отсюда вывод: ваш пример не подходит ни где.

Светлана (06.04.2016 10:10) Почему вы не учитываете коэффициент неоднородности ограждающей конструкции?

Евгений (10.05.2016 09:18) Здравствуйте. Сайт отличный, всем знакомым буду советовать почитать. А о вермикулите и вермикулитовой штукатурке что нибудь знаете?

Андрей (26.01.2017 12:47) Здравствуйте, нормальным ли будет такой пирог для дома ижс – облицовочный кирпич многопустотный (кладка в пол кирпича) вплотную через 10мм цементного раствора пеноблок d600 300мм внутренняя отделка известняковой штукатуркой 10-15 мм. Город Тверь. Достаточно ли будет сопротивление теплопередачи?

Владимир (18.04.2017 14:43) Где указано, что данный СНиП не обязателен для ИЖС? Спасибо.

Андрей (07.07.2017 20:23) Скажите пожалуйста,вот построил пристройки из газобетона д500 толщиной 30см.Нужно ли его утеплять? Я лично хочу обшить профлистом снаружи и всё.Нужен совет?

Андрей (07.07.2017 20:25) Пристройки жилой 3м на 5.5м

Николай (24.01.2018 12:20) Благодарю за глубоко продуманный и выстраданный собственным опытом сайт! Читаю – и появляются вопросы. У меня по периметру дома с трёх сторон будут балконы шириной 1 метр ( продолжение монолитной плиты межэтажного перекрытия), площадь 33 кв. м., получается, их надо утеплять сверху. снизу и с торцов? Чем – может быть ЭППС?

Сергей (31.01.2018 22:43) Хм, расчет показывает, что даже при минимальной теплопроводности сосны (0.09) толщины стены в 0,2 и даже 0,25 м совершенно недостаточно для любого города. Макс. сопротивление получается не более 2,2. А ведь 0,2 м – стандартная толщина стены из бруса, а 0,25 м используют в Сибири. Другой расчет показывает, что чтобы достичь сопротивления 3,28 (реком. для Москвы) при теплопроводности сосны 0,14, толщина стены должна быть аж 46 см! Где вы видели деревянные дома с такими стенами? Расчет теплопроводности стены Чтобы определить, какой толщины возводить стену при постройке дома, нужно научиться рассчитать теплопроводность стен. Этот показатель зависит от используемых строительных материалов, климатических условий. Нормы толщины стен в южных и северных регионах будут различаться. Если не сделать расчет до начала строительства, то может оказаться так, что в доме зимой будет холодно и сыро, а летом слишком влажно. Чтобы этого избежать, нужно высчитать коэффициент сопротивления теплопередачи материала для постройки стен и утеплителя. Для чего нужен расчет Чтобы сэкономить на отоплении и способствовать созданию здорового микроклимата в помещении, нужно правильно рассчитать толщину стен и утеплительных материалов, которые будем использовать при строительстве. По закону физики, когда на улице холодно, а в помещении тепло, то через стену и кровлю тепловая энергия выходит наружу. Если неправильно рассчитать толщину стен, сделать их слишком тонкими и не утеплить, это приведет к негативным последствиям: зимой стены будут промерзать; на обогрев помещения будут затрачиваться значительные средства; сместиться точка росы, что приведет к образованию конденсата и влажности в помещении, заведется плесень; летом в доме будет так же жарко, как и под палящим солнцем. Чтобы избежать этих неприятностей, нужно перед началом строительства просчитать показатели теплопроводности материала и определиться, какой толщины возводить стену, и каким теплосберегающим материалом ее утеплять. От чего зависит теплопроводность Проводимость тепла рассчитывают исходя из количества тепловой энергии, проходящей через материал площадью 1 кв. м. и толщиной 1 м при разнице температур внутри и снаружи в один градус. Испытания проводят в течение 1 часа. Проводимость тепловой энергии зависит от: физических свойств и состава вещества; химического состава; условий эксплуатации. Теплосберегающими считаются материалы с показателем менее 17 ВТ/ (м·°С). Выполняем расчеты Расчет толщины стен по теплопроводности является важным фактором в строительстве. При проектировании зданий архитектор рассчитывает толщину стен, но это стоит дополнительных денег. Чтобы сэкономить, можно разобраться, как рассчитать нужные показатели самостоятельно. Скорость передачи тепла материалом зависит от компонентов, входящих в его состав. Сопротивление передачи тепла должно быть больше минимального значения, указанного в нормативном документе «Тепловая изоляция зданий». Рассмотрим, как рассчитать толщину стены в зависимости от применяемых в строительстве материалов. δ это толщина материала, используемого для строительства стены; λ показатель удельной теплопроводности, рассчитывается в (м2·°С/Вт). Когда приобретаете стройматериалы, в паспорте на них обязательно должен быть указан коэффициент теплопроводности. Значения параметров для жилых домов указаны в СНиП II-3-79 и СНиП 23-02-2003. Допустимые значения в зависимости от региона Минимально допустимое значение проводимости тепла для различных регионов указано в таблице: № Показатель теплопроводности Регион 1 2 м2•°С/Вт Крым 2 2,1 м2•°С/Вт Сочи 3 2,75 м2•°С/Вт Ростов—на—Дону 4 3,14 м2•°С/Вт Москва 5 3,18 м2•°С/Вт Санкт—Петербург У каждого материала есть свой показатель проводимости тепла. Чем он выше, тем больше тепла пропускает через себя этот материал. Показатели теплопередачи для различных материалов Величины проводимости тепла материалами и их плотность указаны в таблице: Материал Величина теплопроводности Плотность Бетонные 1,28—1,51 2300—2400 Древесина дуба 0,23—0,1 700 Хвойная древесина 0,10—0,18 500 Железобетонные плиты 1,69 2500 Кирпич с пустотами керамический 0,41—0,35 1200—1600 Теплопроводность строительных материалов зависит от их плотности и влажности. Одни и те же материалы, изготовленные разными производителями, могут отличаться по свойствам, поэтому коэффициент нужно смотреть в инструкции к ним. Расчет многослойной конструкции Если стену будем строить из различных материалов, допустим, кирпич, минеральная вата, штукатурка, рассчитывать величины следует для каждого отдельного материала. Зачем полученные числа суммировать. В этом случае стоит работать по формуле: Rобщ= R1+ R2+…+ Rn+ Ra, где: R1-Rn- термическое сопротивление слоев разных материалов; Ra.l– термосопротивление закрытой воздушной прослойки. Величины можно узнать в таблице 7 п. 9 в СП 23-101-2004. Прослойка воздуха не всегда предусмотрена при постройке стен. Подробнее о расчетах смотрите в этом видео: На основании этих подсчетов можно сделать вывод о том, можно ли применять выбранные стройматериалы, и какой они должны быть толщины. Последовательность действий Первым делом, нужно выбрать строительные материалы, которые будете использовать для постройки дома. После этого рассчитываем термическое сопротивление стены по описанной выше схеме. Полученные величины следует сравнивать с данными таблиц. Если они совпадают или оказываются выше, хорошо. Если величина ниже, чем в таблице, тогда нужно увеличить толщину утеплителя или стены, и снова выполнить подсчет. Если в конструкции присутствует воздушная прослойка, которая вентилируется наружным воздухом, тогда в учет не следует брать слои, находящиеся между воздушной камерой и улицей. Как выполнить подсчеты на онлайн калькуляторе Чтобы получить нужные величины, стоит ввести в онлайн калькулятор регион, в котором будет эксплуатироваться постройка, выбранный материал и предполагаемую толщину стен. В сервис занесены сведения по каждой отдельной климатической зоне: t воздуха; средняя температура в отопительный сезон; длительность отопительного сезона; влажность воздуха. Температура и влажность внутри помещения — одинаковы для каждого региона Сведения, одинаковые для всех регионов: температура и влажность воздуха внутри помещения; коэффициенты теплоотдачи внутренних, наружных поверхностей; перепад температур. Чтобы дом был теплым, и в нем сохранялся здоровый микроклимат, при выполнении строительных работ нужно обязательно выполнять расчет теплопроводности материалов стены. Это несложно сделать самостоятельно или воспользовавшись онлайн калькулятором в интернете. Подробнее о том, как пользоваться калькулятором, смотрите в этом видео: Для гарантировано точного определения толщины стен можно обратиться в строительную компанию. Ее специалисты выполнят все необходимые расчеты согласно требованиям нормативных документов. Толщина утеплителя для стен Однослойные стены, выполненные только из обычного керамического или силикатного кирпича, не соответствуют современным нормативным параметрам по теплосбережению. Для обеспечения требуемых теплозащитных характеристик наружных стен необходимо использовать эффективный утеплитель, установленный с наружной стороны или в толще конструкции стен. Применение утеплителя, в многослойных конструкциях наружных стен, позволяет обеспечить требуемую теплозащиту стен во всех регионах России. За счет применения утеплителя потери тепла снижаются приблизительно в 2 раза, уменьшается расход строительных материалов, снижается масса стеновых конструкций, а в помещении создаются требуемые санитарно-гигиенические условия, благоприятные и комфортные для проживания. Расчет теплоизоляции стен Способность ограждений оказывать сопротивление потоку тепла, проходящему из помещения наружу, характеризуется сопротивлением теплопередачи R. Требуемая толщина утеплителя наружной стены вычисляется по формуле: αут – толщина утеплителя, м R тр – нормируемое сопротивление теплопередаче наружной стены, м 2 · °С/Вт; (см. таблица 2) δ – толщина несущей части стены, м λ – коэффициент теплопроводности материала несущей части стены, Вт/(м · °С) (см. таблица 1) λут– коэффициент теплопроводности утеплителя, Вт/(м · °С) (см. таблица 1) r – коэффициент теплотехнической однородности (для штукатурного фасада r=0,9; для слоистой кладки r=0,8) Для многослойных конструкций в формуле (1) δ/λ следует заменить на сумму δi – толщина отдельного слоя многослойной стены; λi – коэффициент теплопроводности материала отдельного слоя многослойной стены. При выполнении теплотехнического расчета системы утепления с воздушным зазором термическое сопротивление наружного облицовочного слоя и воздушного зазора не учитываются. Таблица 1 Материал Плотность, кг/м 3 Коэффициент теплопроводности в сухом состоянии λ, Вт/(м· о С) Расчетные коэффициенты теплопроводности во влажном состоянии* λА, Вт/(м· о С) λБ, Вт/(м· о С) Бетоны Железобетон 2500 1,69 1,92 2,04 Газобетон 300 0,07 0,08 0,09 400 0,10 0,11 0,12 500 0,12 0,14 0,15 600 0,14 0,17 0,18 700 0,17 0,20 0,21 Кладка из кирпича Глиняного обыкновенного на цементно-песчаном растворе 1800 0,56 0,70 0,81 Силикатного на цементно-песчаном растворе 1600 0,70 0,76 0,87 Керамического пустотного плотностью 1400 кг/м 3 (брутто) на цементно-песчаном растворе 1600 0,47 0,58 0,64 Керамического пустотного плотностью 1000 кг/м 3 (брутто) на цементно-песчаном растворе 1200 0,35 0,47 0,52 Силикатного одиннадцати-пустотного на цементно-песчаном растворе 1500 0,64 0,70 0,81 Силикатного четырнадцати-пустотного на цементно-песчаном растворе 1400 0,52 0,64 0,76 Дерево Сосна и ель поперек волокон 500 0,09 0,14 0,18 Сосна и ель вдоль волокон 500 0,18 0,29 0,35 Дуб поперек волокон 700 0,10 0,18 0,23 Дуб вдоль волокон 700 0,23 0,35 0,41 Утеплитель Каменная вата 130-145 0,038 0,040 0,042 Пенополистирол 15-25 0,039 0,041 0,042 Экструдированный пенополистирол 25-35 0,030 0,031 0,032 *λА или λБ принимается к расчету в зависимости от города строительства (см. таблица 2).

Расчет теплопроводности стены — правила

Расчет теплопроводности стены

Каждый, кто строит дом или же собирается проводить ремонт, задается вопросом: какой толщины делать стены, какую теплоизоляцию и какой утеплитель лучше всего использовать.

Именно ответы на эти вопросы позволят сделать любой дом или квартиру уютными, комфортными и удобными для проживания.

Опять же, использование некачественных материалов и в недостаточных количествах, игнорирование утепления, как такового, могут привести к весьма печальным последствиям.

В таком доме просто будет сложно жить как в жару, так и в морозы. Температура в комнатах будет мало отличаться от температуры на улице.

Поэтому следует выяснить, какой же толщины должна быть теплоизоляция конкретно для вашего случая.

Как лучше поступить

На сегодняшний день это можно сделать самостоятельно: произвести необходимые расчеты, выяснить оптимальные материалы для работы и самостоятельно их установить.

Можно предпочесть работу заказу крупной фирме, которая сможет за отдельную плату совершить точный расчет, подобрать материалы и приступить к их монтажу.

Конечно, в случае, если вы все сделаете сами, претензии выдвигать будет некому.

В случае с фирмой, вы сможете пожаловаться на некачественную, недобросовестную работу или же когда требуемый эффект от произведенных работ не был достигнут.

Для расчет теплопроводности стены можно воспользоваться специальными программами, специализированными онлайн-калькуляторами, которые помогут вам получить нужные цифры.

Или же вы сможете это сделать самостоятельно. Многие заблуждаются, думая, что сами не в состоянии произвести расчеты, подсчитать, сколько теплоизоляции для работы будет необходимо на комнату, квартиру или же дом. Это сделать необычайно просто, ведь рассчитать толщину необходимой теплоизоляции можно довольно просто: на всех материалах производители указывают коэффициент теплопроводности.

Этикетка с коэффициентом

В чем необходимость расчета теплопроводности и монтажа теплоизоляции

Как уже говорилось, на это есть ряд причин:

• отсутствие или недостаточность теплоизоляции приведет к промерзанию стен;
• есть вероятность переноса так называемой точки росы, что, в свою очередь, вызовет появление конденсата на стенах, добавит излишнюю влажность в помещениях;
• в жаркое время в помещениях будет хуже, чем под ярким солнцем на улице; в таких домах будет жарко, душно и неуютно.

Опять же, приведенные выше причины принесут вам и новые проблемы: та же влажность будет способствовать порче как используемых внутри помещения строительных материалов, так и мебели, техники. Это, в свою очередь, заставит вас тратить деньги на ремонт, обновление, приобретение новых вещей. Пример подобного можно с легкостью увидеть ниже.

Влага и роса в квартире

Так что теплоизоляция – это залог сохранности ваших денег в дальнейшем.

Как рассчитывать толщину теплоизоляции

Чтобы просчитать необходимую толщину, следует знать величину теплосопротивления, которая является постоянной, значение имеет разное, в зависимости от географического положения, то есть разное для каждого отдельно взятого района. За основу возьмем следующие показатели: теплосопротивление стен – 3.5м²*К/Вт, а потолка – 6м²*К/Вт. Первое значение назовем R1, а второе, соответственно, R2.

При расчетах стен или же потолка, или же пола, состоящих из более чем одного слоя, следует просчитать теплосопротивление каждого из них, а затем суммировать.

R= R+R1+R2 и т.д.

Соответственно, необходимая толщина теплоизоляции, ее слоя, будет получена путем следующих манипуляций и при помощи формул:

R=p/k, где pявляется толщиной слоя, а k – коэффициентом теплопроводности материала, который можно узнать у производителя.

Опять же, не забывайте, если есть несколько слоев, то по данной формуле следует просчитать каждый, и затем полученные результаты суммировать.

Пример таковых расчетов

Ничего сложного в этом процессе нет, можно с легкостью провести расчет для любого материала. В качестве примера мы можем взять расчет для дома из кирпича.

Скажем, толщина измеряемых стенок будет составлять 1.5 длины кирпича, а в качестве теплоизоляции решим использовать минвату.

Кирпич и минвата

Итак, нам требуется теплосопротивление стены не меньше 3.5. Для начала просчета нам потребуется узнать текущее тепловое сопротивление данной стены из кирпича.

Толщина составляет около 38 сантиметров, коэффициент теплопроводности составляет 0,56.

Соответственно, 0,38/0,56 = 0,68. Чтобы достигнуть показателя в 3.5, мы отнимем от него полученный результат (нам нужно 2,85 метр квадратный * К/Вт).

Теперь мы сделаем расчет толщины теплоизоляции, как уже говорилось выше, минеральной ваты: 2,85*0,045=0,128

Позволим себе немного округлить результат и получим следующее: при необходимости утеплить кирпичную стену, толщиной в полтора кирпича, нам потребуется толщина теплоизоляционного материала 130мм, при условии, что мы будем использовать минеральную вату. Если учитывать предстоящие внутренние и внешние работы, как отделочные, так и декоративные, можно позволить себе слой минваты в 100мм. Как видите, ничего сложного.

Что еще даст такой расчет

Используя такой расчет, вы сможете сравнивать различные типы утепления и теплоизоляции, сможете выбрать наиболее эффективный при наименьшем слое.

Если у вас проблема в пространстве, если же вы хотите сэкономить, то подобная работа позволит вам путем нехитрых манипуляций быстро выяснить, какой материал будет вам обходиться дешевле.

Если вы еще на этапе планировки дома, то сможете выяснить, что обойдется вам дешевле и менее трудоемко. Это может быть увеличение толщины кирпичной кладки, использование других типов теплоизоляционных материалов или же использование других строительных материалов для возведения стены, скажем, вместо кирпича использовать блоки и т.д.

Стена из блоков

Многие ленятся делать расчеты самостоятельно, в этом случае можно легко позволить себе воспользоваться калькуляторами, которые предлагаются в сети на многих страницах.

Здесь вы найдете массу шаблонов и заготовок, практически вся информация собрана в справочниках, вам нужно будет подставлять только тип строительных материалов, регион проживания и показатель толщины. В этом случае все вычисления будут происходить очень быстро и легко.

Онлайн калькулятор

Но в данном случае высока вероятность того, что на том или ином сайте жульничают: пытаются выставить материал, которым торгуют, в лучшем свете. В таком случае вероятна ошибка в расчетах, которая может дорого вам обойтись.

Не стоит бояться самостоятельных расчетов, для этого вам понадобятся только ручка, бумага и калькулятор.

Вы легко сможете в любой момент перепроверить свои расчеты или же показать их специалисту. Консультация со знакомым строителем выйдет гораздо дешевле, чем найм профессиональной компании.

Снова-таки, выбирая материалы, просчитывая необходимую толщину и цену на них, учитывайте и другие полезные свойства, которые вам могут быть интересны.

Например, пожаробезопасность, звукоизоляцию, водо- или влагонепроницаемость. Например, звукоизоляцией и теплоизоляцией обладает стекловата.

Стекловата

Да, к сожалению, такие материалы будут выходить несколько дороже, но все же, разница по цене в 10-20% с учетом того, что вы получите, скажем, не только теплоизоляцию, но еще и звукоизоляцию, стоит назвать хорошей покупкой и удачным решением.

Видео – расчет теплопроводности стены

На данном видео можно воочию увидеть, как производится расчет теплопроводности стены с помощью специализированной программы.

Расчет толщины стен

Стены должны быть теплыми! Что такое теплые? Это по теплопроводности опережающие СНиП! Для начала нужно разобраться какими они должны быть в соответствии со СНиПом. Это не так сложно, как кажется на первый взгляд.

Первым делом возникает вопрос: «а сколько дней в году длиться отопительный сезон?», может нам вообще ничего отапливать не надо и живем мы в Индии… Однако суровые реальности подсказывают, что из 365 дней 202 температура воздуха ≤ 8 °C. Но это в моей Липецкой области, а в вашей наверняка другие цифры. Какие? На этот вопрос вам ответит СНиП 23-01-99. В нем ищем таблицу №1 в ней ищем 11 столбик и свой населенный пункт. Цифра на пересечении и есть количество дней где температура ниже 8 градусов.

Зачем все это было нужно? Для того чтобы открыть СНиП 23-02-2003, найти в нем формулу, и определить градусо-сутки отопительного периода. Величина показывает температурную разницу наружного и внутреннего воздуха, то есть «на сколько нагревать». Умноженную на количество этих суток, то есть «сколько суток нагревать»

Ну узнали… Толк-то от этого какой? А такой! На Данном этапе мы получаем какую-то цифру, в моем случае получилась 5050. По этой цифре, того же самого СНиПа в таблице 4 ищем чему равно нормируемое значение сопротивление теплопередаче стен (3-й столбик). Получается что-то между 2,8-3,5 путем интерполяции находим точное значение (если надо и интересно) или берем максимальное. У меня получилось 3,2°С/Вт.

Теперь, чтобы посчитать толщину стены, нам необходимо воспользоваться формулой R = s / λ (м2•°С/Вт). Где R — сопротивление теплопередаче, s — толщина стены (м), а λ — теплопроводность. Теперь представим, что мы решили построить свою стену из газосиликатных блоков, полностью. В моем случае это блоки Липецкого силикатного завода. Нужно узнать коэффициент теплопроводности. Для этого идем на сайт производителя вашего материала, находим свой материал и смотрим описания характеристик. В моем случае это блоки из ячеистого бетона и коэффициент теплопроводности равен 0,10-0,14. Возьмем 0,14 (влажность и все такое). По вышеуказанной формуле нам нужно найти S. S = R * λ, то есть S = 3,2 * 0,14 = 0,45 м.

Хорошая получилась стена. И дорогая. Наверное есть способ сэкономить… Что если мы возьмем блок толщиной 20 см и сделаем из него стену. Получим сопротивление теплопередачи у такой стены равное 1,43 (м2•°С/Вт), а в нашем регионе 3,2 (м2•°С/Вт). Маловато будет! А что если мы сделаем многослойную стену и снаружи стены используем пенопласт, а лучше минеральную вату, потому как они с примерно одинаковыми коэффициентами теплопроводности, но минвата экологически чище и не горит к томуже. Да и мышки ее как-то не жалуют. Нам осталось добрать теплопередачи… 3,2 — 1,43 = 1,77 (м2•°С/Вт). Теперь тут опять все просто. Так как стена у меня трехслойная и снаружи еще обложена кирпичом, то нужно подобрать утеплитель который лучше всего подходит для этого дела. Я выбрал ROCKWOOL КАВИТИ БАТТС максимально обозначенная теплопроводность у него λ = 0,041 Вт/(м·К) по ней и посчитал, S = 1.77 * 0.041 = 0.072. У меня получилась стена из газосиликатного блока 20 см и 7 см каменной ваты. Согласитесь лучше чем 45 см газосиликата? А может плюнуть на все и сделать каркасник с утеплителем? Можно))) в Канаде и многих европейских странах все так и делают. Но мы то русские! Поэтому обложим все это хозяйство облицовочным кирпичом, и будет у нас красиво и практично! Почему мы в расчет не принимали облицовочный кирпич? Просто он не несет никаких энергосберегающих функций. Более того в нем необходимо сделать вентиляционные зазоры. Но это уже другая история.

В конечном итоге, решив, что требования СНиПов постоянно повышаются, я сделал утеплитель толщиной 10 см. Тем более, что стоило это не на много дороже.

Далее немного про паропроницаемость стен.

P.S.: Если в ручную считать немного лень, то вот тут я наваял калькулятор, который работает по этой формуле. Правда, он пока считает только однослойные стены.

 

Шельф 93 — Теплопроводность стен

Теплопроводность стен

Есть у меня один товарищ, Андрей. Решил он построить себе хороший загородный дом. Главное — теплый и уютный.

Первым делом возник вопрос из чего, собственно говоря, этот дом делать? И как добиться того, чтобы не мерзнуть зимой и на отоплении не разориться. И стал он спрашивать у знакомых, искать ответы «в интернетах».
Все друзья хором твердили: «Не заморачивайся, возьми брус потолще, и тогда дом точно будет крепкий и теплый». В интернете посоветовали утеплить стены. Но Андрей не удовлетворился этими рекомендациями.
Ответ нашелся в довольно неожиданном месте — в старой советской энциклопедии.

Вопреки мнению большинства людей, тепло в доме зависит не от толщины стен, а от их теплопроводности и теплоемкости. Оказалось, что по СНиПу II-3-79, тепловое сопротивление стены должно составлять 3,16 м²°C/Вт.

И тут Андрей начал считать:
Чтобы стена из бруса (сосна, ель плотностью 500 кг/м3), теплопроводность которой 0,15 Вт/м°C, соответствовала нормам теплового сопротивления 3,16 м²°C/Вт, толщина ее должна быть 47 см:

3,16 м²°C/Вт * 0,15 Вт/м°C = 0,474 м.

«Так что же получается, чтобы построить деревянный дом, нужно делать стены толщиной полметра?» — спросил себя Андрей. Но так же никто не делает!

Он стал размышлять: «Из какого бы материала дом не был бы построен, его необходимо утеплять, чтобы помимо комфорта и уюта зимой, его отопление было бы экономным и рациональным. Вот и получается, что делать толстые стены, не имеет никакого смысла, так как их все равно придется обшивать утеплителем, чтобы свести теплопотери к минимуму. А что же будет, если использовать брус меньшей толщины и положить больше утеплителя? Ведь куб утеплителя в разы дешевле куба дерева. Так…»

Берем брус 90 мм с коэффициентом теплового сопротивления 1 м²°C/Вт, утепляем его базальтовой ватой слоем 100 мм (коэф-т 2 м²°C/Вт) и обшиваем.

Так как дерево – материал живой и обладает способностью «дышать», то стена из бруса или бревна производит «возврат тепла». Это позволяет снизить тепловые потери на 30%, поэтому полученную при расчете величину теплового сопротивления стены следует умножить на 1.3 (соответственно уменьшению теплопотерь):

(1+2)*1,3=3,9 м²°C/Вт, что превышает норму в 3,16 м²°C/Вт.

По расчетам получилось, что надо делать стены из нетолстого бруса, и весь периметр дома обшить утеплителем. Так он и сделал.

Теперь круглый год можно жить в этом доме, зимой здесь не холодно, а летом — не жарко. На те деньги, которые он сумел сэкономить, сделав стены тонкими, он не только утеплил дом, но и купил более современную систему отопления.

И теперь вся семья Андрея счастливо живет в теплом, комфортном и очень уютном доме.

А если говорить серьезно, то выбирая материал для стен будущего дома необходимо понимать, как Вы будете его использовать. И самое главное, исходить не из того «как все делают» или «Дядя Вася сосед построил себе и живет нормально», а отталкиваться хоть от каких-нибудь цифр.

В этой статье мы не будем приводить расчеты по отоплению, или углубляться в споры какой материал самый лучший для строительства… Мы хотим создать почву для размышлений.

Коэффициент теплового сопротивления строганного профилированного бруса, который мы производим:

• коэффициент теплового сопротивления стены из бруса 90 мм с продольным пропилом: 1 м²°C/Вт
  (что соответствует обычному брусу толщиной 150 мм)
• коэффициент теплового сопротивления стены из бруса 115 мм с продольным пропилом: 1,2 м²°C/Вт
  (что соответствует обычному брусу толщиной 180 мм)
• коэффициент теплового сопротивления стены из бруса 145 мм с продольным пропилом: 1,5 м²°C/Вт
  (что соответствует обычному брусу толщиной 220 мм)

Профиль бруса. Пропилы увеличивают тепловое сопротивление.

Рассматривая схему с утеплением наружных стен по принципу: коробка из строганного бруса 90х135 мм + 100 мм базальтового утеплителя + обшивка — получается, что даже этого достаточно, чтобы круглогодично жить в доме.

• коэффициент теплового сопротивления стены из бруса 90х135 мм: 1 м²°C/Вт
• коэффициент теплового сопротивления утеплителя 100 мм: 2 м²°C/Вт

Итого коэффициент теплового сопротивления пирога стены с самым тонким брусом:

(1+2)*1,3=3,9 м²°C/Вт, что превышает норму 3,16 м²°C/ВтC

Но не стоит забывать про теплоемкость стен, коэффициент которой так же увеличивается с ростом теплового сопротивления. А это значит, что накапливать тепло стены будут дольше, следовательно, если Вы используете дом не для постоянного проживания, то утепление наружных стен будет только во вред.
Приехав в пятницу вечером на дачу провести выходные, когда улице -20 градусов мороза, топить утепленный дом Вы будете 6 часов, чтобы довести температуру внутри до приемлимых +15 градусов, а неутепленный 3 часа. Есть разница?

Так же немалую роль играет паропроницаемость стены. Можно до бесконечности утеплять стены, потолок и пол, но при этом тратить больше энергии на нагрев воздуха, который необходим для вентиляции жилого помещения. А это минимум 30 м.куб на человека в час.

Выдержка из статьи «О паропроницаемости стен». Авторы: Б. Гусев, член корреспондент РАН, В. Дементьев, доктор технических наук, профессор:

«Тепловой поток выходит из помещения поперек бруса. В процессе охлаждения наступает момент, когда температура снижается до «точки росы». Выделяющийся пар «покидает» тепловой поток и удаляется в перпендикулярном (вдоль годовых колец) направлении, имеющим в 5.33 раза больший коэффициент диффузии. В итоге пар до наружних (холодных) слоев не доходит и выделяется с торцов бруса. Аналогично ведет себя воздух, содержащий СО2, антропотоксины – токсичные вещества жизнедеятельности человека, димитиламины, сероводород, аммиак, оксиды азота и углерода, фенол, бензол, метил, стирол и др. Так как коэффициент сопротивления вдоль бруса в 45 раз меньше, чем поперечном направлении.»

• Коэффициент паропроницаемости для стены из клееного материала толщиной 100 мм — 0,002 мг/(м°ч°Па)
• Коэффициент паропроницаемости для стены из бетона (так же 100 мм толщиной) — 0,003 мг/(м°ч°Па)
• Коэффициент паропроницаемости для стены из сосны 100 мм — 0,006 мг водяного пара на метр квадратный в час (при разности давлений в 1 Па) против волокон и 0,27 – вдоль.

А это значит, что в доме из строганного профилированного бруса воздухообмен (естественное проветривание) лучше в 135 раз, чем в клееном и в 90 раз, чем в бетонном доме.

Практические исследования показали, что в доме в 120 кв.м., 2 этажа (стена из бруса 90х135 мм, утепленная 2-мя слоями утеплителя и обшитая имитацией бруса) зимой, когда на улице -30, а в доме +22 градуса за ночь (10 часов) при выключенном отоплении, температура упала на 2 градуса.

Летом же при температуре +28 на улице в доме стабильно +22 градуса, без использова-ния каких либо охлаждающих приборов.

Этот термальный дом | Сделай математику

[ Параллельное рассмотрение некоторых из этих материалов появляется в главе 6 учебника «Энергия и человеческие амбиции на конечной планете» (бесплатный). ]

Если вы хотите, чтобы ваш дом более эффективно отражал неприятности на улице (как в жару, так и в холод), что вам следует сделать в первую очередь? Утеплить стены? Утеплить потолок? Крыша? Лучше окна? Устранение тяги? Что имеет наибольший эффект? Хотя у меня, к сожалению, мало практического опыта по ремонту дома (это в моем списке дел), я, по крайней мере, до понимаю теплопередачу с точки зрения физики / инженерии и могу выполнить некоторые проницательные вычисления.Итак, давайте построим фантастический дом и оценим температурные компромиссы на Теоретическом переулке, 1234.

Тепловой транспорт

Тепло может перемещаться только тремя способами: проводимость, , конвекция, и излучение, . Других вариантов нет.

Проводимость

Мощность (энергия в единицу времени), протекающая через материал посредством проводимости, существенно зависит от свойств материала (теплопроводность, κ ), толщины материала, t , площади, A , участвующей в проводимости (между холодной и горячей средой), а разница температур ΔT .Не задумываясь, вы можете построить правильное соотношение для мощности, передаваемой проводимостью, выяснив, как она должна масштабироваться при изменении той или иной переменной: P _cond = κAΔT / t , где κ — это теплопроводность материала, принимаемая в метрической системе единиц Вт / м / ° C. Для многих строительных материалов κ находится в диапазоне 0,1–1 Вт / м / ° C. Лист фанеры в нижней части диапазона ( κ ≈ 0.12, размером 4 × 8 футов или 3 м²; t = 0,019 м (толщина 0,75 дюйма) будет проводить около 19 Вт на градус Цельсия, проходящий через него.

R-стоимость

Строительная промышленность характеризует материалы по их R-значению, которое в США выражается в неудачных единицах фут² · ° F · ч / британских тепловых единиц. Эквивалент СИ — чуть более аккуратный м² · ° C / Вт. Значение R включает толщину, t , в меру, так что тот же материал с удвоенной толщиной получит удвоенное значение R.

Что касается внутренних свойств материала, κ и т , R _US = 5,7 × т / κ в США или, проще говоря, _RI = т / κ за рубежом. Наша прежняя фанера будет характеризоваться как R = 0,9 в США или 0,16 в международном масштабе. Обратите внимание, что значение R не зависит от площади. Чтобы получить поток мощности через поверхность в ваттах, мы заменяем отношение на два абзаца назад на P _cond = 5,7 × AΔT / R _US или P _cond = AΔT / Р _СИ .

Конвекция

Конвекция — это по своей сути просто перенос в движущуюся жидкость, которая затем уносит тепло, просто перемещая его. К любой поверхности в потоке жидкости примыкает пограничный слой жидкости, который прилипает к поверхности, так что тепловой поток контролируется проводимостью через пограничный слой. Для воздуха κ ≈ 0,02 Вт / м / ° C, а толщина пограничного слоя часто составляет порядка нескольких миллиметров, поэтому эффективное значение R (US) находится в районе 1.

Если не считать пограничных слоев, мощность конвекции должна быть пропорциональна открытой площади и разнице температур между кожей и окружающим воздухом. Константа пропорциональности, h , определяет, насколько сильна связь, и эффективно отражает физику пограничного слоя (которая зависит от скорости потока, деталей поверхности и т. Д.). В любом случае получаем соотношение P _conv = hAΔT . Типичные ситуации: ч, ≈ 2 Вт / м² / ° C для поверхностей в помещении («неподвижный» воздух), ч ≈ 5 Вт / м² / ° C для легкого воздуха на открытом воздухе и, возможно, 10 или 20 в ветреную погоду.Если наш кусок фанеры площадью 3 м² имеет комнатную температуру (20 ° C) и помещен на морозный ветер со значением 5 ч , каждая поверхность будет терять энергию со скоростью 300 Вт.

Обратите внимание, что мы можем связать h со значением R в общем уравнении, которое выглядит точно так же, как соотношение проводимости: P = hAΔT = 5,7 × AΔT / R _US , в этом случае мы можем идентифицировать h = 5,7 / R _US = 1 / R _SI . В этом случае легкий воздух на открытом воздухе ( ч = 5) может быть связан с R _US ≈ 1.

Радиация

Каждый объект излучает электромагнитное излучение. При знакомых температурах все это проявляется в средней инфракрасной области, достигая максимума на длине волны 10 микрон и полностью исчезая на 2 микрона (в то время как человеческое зрение составляет 0,4–0,7 микрон). Чистый поток, естественно, идет от горячего к холодному и подчиняется соотношению: P _рад = Aσ ( ε _h T ⁴ _h — ε _c T ⁴ _c ), где σ = 5.67 × 10 ⁻⁸ Вт / м² / К ⁴ . Коэффициенты ε — это значения коэффициента излучения в диапазоне от 0,0 (блестящий) до 1,0 (тусклый). Температуры должны быть выражены в Кельвинах, поскольку количество излучения зависит от абсолютной температуры объекта . Индексы обозначают горячие и холодные предметы. Мы не будем обращать внимания на осложнения из-за неоднородных условий.

Итак, наш кусок фанеры при комнатной температуре (293 K) в радиационном контакте с окружающим миром при 0 ° C (273 K) будет видеть около 300 Вт, выходящих с каждой поверхности, если коэффициент излучения предполагается равным почти 1.0. Очень похоже на конвекцию (хорошее практическое правило).

Несколько слов об излучательной способности. У большинства вещей очень высокий коэффициент излучения. Все органическое (дерево, кожа, пластик, краска любого цвета), вероятно, будет иметь коэффициент излучения около 0,95. Ровное стекло с полублестящей (частично отражающей) поверхностью — 0,87. Низко опускаются только блестящие металлы, поэтому в воздуховодах, некоторых изоляционных материалах и термосах используются блестящие поверхности: чтобы выбить канал радиационных потерь тепла.

Досадно, что излучение не просто пропорционально ΔT , а пропорционально разнице между четвертыми степенями температур.Однако для небольших разностей температур в абсолютной шкале (к счастью, обычное дело) мы можем линеаризовать соотношение (здесь предполагая единичную излучательную способность) до P _рад ≈ 4AσT ³ ΔT , где T в кубической шкале. термин представляет собой типичную температуру, возможно, между горячим и холодным. Обратите внимание, что форма теперь выглядит так же, как конвекция, с 4 σT ³ вместо h . Для приведенных выше примеров, если мы выберем T = 283 K, мы найдем эквивалентное ч -значение 4 σT ³ ≈ 5.1. Опять же, это иллюстрирует схожую величину излучения и конвекции в обычных обстоятельствах. В этом примере линеаризованное приближение находится в пределах процента от правильного ответа, когда средняя точка выбрана в качестве «эталонной» температуры, с отклонением на ~ 10%, если вместо этого используется одна из конечных точек. Поскольку излучение может быть линеаризовано таким образом и выражено как значение h , оно также может быть выражено в терминах эквивалентного значения R.

Вся Энчилада

В реальной ситуации обычно приходится иметь дело со всеми тремя тепловыми путями одновременно.Итак, давайте рассмотрим стену, расположенную между жарким интерьером и холодным свежим фасадом. По опыту, стена будет немного прохладной на ощупь, поэтому из комнаты к стене идет поток тепла через конвекцию и излучение. Сама стена проводит тепло к внешней поверхности. Тогда конвекция и излучение уносят тепло оттуда. В равновесии (и поскольку тепловая энергия не создается и не разрушается в стене), у нас есть такой баланс уравнений, что P _{усл, в} + P _{рад, в} = P _cond = P _{усл, выход} + P _{рад, выход} .

Если мы не будем анализировать температуру поверхности стены внутри и снаружи, мы можем объединить все трубопроводы в единое целое. Можно подумать о каждом пути с точки зрения сопротивления тепловому потоку (что само по себе сродни току в цепи). Это, в первую очередь, происхождение термина «R-ценность». Конвекция и излучение действуют как два резистора, включенных параллельно, последовательно с проводящим элементом.

R-значения для конвекции, излучения и проводимости объединяются как резисторы в цепи, показанной здесь для проводящей стенки, соединяющейся с внутренним и внешним пространством посредством конвекции и излучения.Сумма двух входных мощностей равна проводимой мощности, которая равна сумме выходных мощностей.

Обратите внимание, что когда два процесса работают параллельно, разделяя одну и ту же площадь и ΔT , эффективное значение R определяется как P _tot = AΔT / R _eff = P ₁ + P ₂ = AΔT (1 / R ₁ + 1 / R ₂ ), так что 1 / R _eff = (1 / R ₁ + 1 / R ₂ ) .И наоборот, когда два процесса идут последовательно, разделяя один и тот же поток мощности и одну и ту же площадь, но кусочно-разные значения ΔT , мы получаем, что P = AΔT ₁ / R ₁ = AΔT ₂ / R ₂ , так что общее ΔT = ΔT ₁ + ΔT ₂ соответствует P (R ₁ + R ₂ ) / A , или P = AΔT / ( ₁ рэндов + _рэндов ), так что _{рэндов eff} = ( ₁ рэндов + ₂ рэндов).Другими словами, значения R просто складываются последовательно, а их обратные значения складываются при параллельном подключении — точно так же, как резисторы в электрической цепи. Обратите внимание, что для наглядности я отказался от раздражающего коэффициента преобразования 5,7 в приведенных выше отношениях, который при желании можно добавить обратно.

Для наглядного примера того, как все это работает, давайте построим стену из цельного листа фанеры ( κ = 0,12 Вт / м / ° C; t = 0,019 м; поэтому R _US = 0,9.У нас будет внутренняя среда с ч = 2 Вт / м² / ° C, T = 20 ° C, и предположим, что температура внутренней стены близка к той же, так что я могу использовать T = 293 K в термине радиационного приближения. В этом случае я вычисляю значения R (US), равные 2,85 и 1 для конвекции и излучения соответственно (для неподвижного воздуха внутри радиация является здесь более важным каналом). Параллельно они добавляют к эффективному R-значению 0,74. Если внешняя часть нашей «стены» близка к температуре окружающей среды, скажем, 273 K, и небольшой ветер дает нам ч = 10 Вт / м² / ° C, то R-значения равны 0.57 и 1.2 для конвекции и излучения (обратите внимание на изменение роли в более активном воздухе, так что конвекция преобладает). Внешнее сочетание R = 0,39.

Таким образом, наша общая передача тепла через стену имеет три последовательных значения R: 0,74 для передачи тепла в стену, 0,9 для передачи тепла через стену и 0,39 для отвода тепла от внешней поверхности. Суммируя это, мы получаем R _US ≈ 2,03. Для внутреннего и внешнего ΔT = 20 ° C, каждый квадратный метр этой стены будет проводить 5.7 × 20 / 2,03 ≈ 56 Вт.

Реальный

Теперь, когда у нас есть некоторое представление о том, как обращаться с проводимостью, конвекцией и излучением в контексте R-значения, мы можем найти и использовать соответствующие R-значения для обычных строительных материалов. Большую часть информации я получаю с этого очень полезного сайта, многие значения также доступны на сайте Википедии.

Чтобы вычислить эффективное значение R для композитной поверхности, такой как стена со стойками внутри, нужно просто комбинировать параллельные пути, взвешенные по дробной площади каждой.Например, стена со стойками имеет 15% площади, покрытой стойками, с общим сквозным значением R (включая конвекцию / излучение, называемое «воздушной пленкой») 7,1. Остальные 85% — это изолированный отсек со значением R 15,7. Эффективное значение R равно 1 / R = (0,15 / R _{, шпилька} + 0,85 / R _{, отсек} ), при вычислении R = 13,3. Если бы я не использовал изоляцию, я бы заменил ватин из стекловолокна R = 13 двумя слоями «воздушной пленки» со значением 0,68 (очень похоже на наше значение 0,74, указанное выше).В этом случае 1 / R = (0,15 / 7,1 + 0,85 / 4,1) или R = 4,3. Обратите внимание, что для неизолированных стен стойки имеют большую изоляцию, чем воздушное пространство между ними.

Давайте теперь составим таблицу значений для соответствующих строительных блоков. Разделите _рупий долларов США на 5,7, чтобы получить _{рупий SI} .

Структура	% Обрамление	Элементы	R США
Неизолированная стена	15%	воздух; гипсокартон; шпилька / гнезда; фанера; сайдинг; воздух	4.1
Изолированная стена	15%	заменить отсек изоляцией	13,3
Неутепленный потолок	8%	воздух; гипсокартон; стропильный / открытый; воздух	1,65
Утепленный потолок	8%	заменить открытый на изоляцию	13,0
Неизолированный пол	15%	воздух; плитка; фанера; балки / открытые; воздух	2.5
Утепленный пол	15%	заменить открытый на изоляцию	12,7
Неизолированная крыша	8%	воздух; обрамление / открытое; фанера; опоясывающий лишай; воздух	1,85
Изолированная крыша	8%	заменить открытый на изоляцию	13,2
Окно с одинарным стеклом	–	без покрытий	0,9
Окно с двумя окнами	–	полудюймового воздушного пространства	2.0
Лучшее окно	–	пленка подвесная, низкая E	4,0
Дверь	–	дерево, твердая сердцевина	3,0

Наш скучный дом

Для простоты построим одноэтажный дом квадратной формы. У нас будет скатная крыша с чердаком, и мы рассмотрим фальш-фундамент с ползунком под ним, а также фундамент из плит.Мы украсим дом с каждой стороны двумя окнами среднего размера, а также входной и задней дверью. Что касается размера, мы возьмем что-то близкое к среднему американскому (2700 футов²) и воспользуемся возможностью перейти на метрическую систему, сделав наш дом со стороной 15 м, в результате чего площадь составит 225 м² или 2422 футов². Стены будут иметь высоту 2,5 м (8 футов). Для окон мы сделаем каждое по 1,5 м² (что эквивалентно 16 фут² или 4 × 4 фута). Наши двери будут занимать 2 м² каждая.

Красивый дом для теоретика.

Таким образом, общая площадь стен составляет 134 м², пола и потолка по 225 м², окон 12 м² и дверей 4 м².

Мы вычислим тепловую устойчивость дома в единицах Вт / ° C и назовем это теплопроводностью. Каждый компонент добавляет некоторый бит теплопроводности согласно Q = P / ΔT = 5,7 × A / R _US . Затем их можно добавить для каждого компонента дома.

Используя неизолированные значения для всего и одинарных окон, я получил Q значений в Вт / ° C для стен из 186; потолок (при достаточной вентиляции чердака ставится на температуру окружающей среды): 777; фальшпол: 513; однослойные окна: 75; двери: 8.Итого 1560 Вт / ° C.

Давайте сделаем паузу, чтобы оценить это число в перспективе. Для поддержания температуры в помещении, когда на улице холодно, потребуется 31 кВт мощности или 20 обогревателей. Печь мощностью 75 000 британских тепловых единиц в час эквивалентна 22 кВт и не сможет справиться с этой задачей. А мы еще даже не рассматривали проекты.

Теперь посмотрим на другую крайность и поместим изоляцию R-13 в стены, потолок, под пол и используем лучшие окна, которые только можно купить. Мы снова дадим чердак полностью проветривать и поддерживать температуру наружного воздуха.Теперь получаем стены: 57; потолок: 99; этаж: 103; окна: 17, двери по-прежнему на 4. Суммарная мощность составляет 280 Вт / ° C, что составляет примерно пятую часть от того, что было раньше. Стоимость нагрева / охлаждения также улучшится как минимум в пять раз (в более мягких условиях это будет не так часто). В нашем случае 53% улучшений произошло за счет теплоизоляции потолка, 32% — пола, 10% — стен и 5% — окон. Это предполагает порядок приоритета. Конечно, можно получить еще больший выигрыш с большим количеством изоляции — до тех пор, пока другие факторы не возьмут верх.

Потери пола здесь немного преувеличены, так как простые числа предполагают, что в подлете так же холодно, как и снаружи. В той степени, в которой это не так, цифры немного смягчаются пропорционально относительному повышению температуры. Также бывает, что воздух у пола, вероятно, будет холоднее, чем воздух у потолка, если только внутренний воздух не будет хорошо перемешан. Это также снижает потери тепла через пол в том случае, если на улице холоднее, чем внутри. Тем не менее, вполне вероятно, что изоляция пола принесет заметное улучшение.

Рекомендации по кровле

Возможно, предположение о полностью вентилируемом чердаке вызвало ужас. Если бы я предположил герметичный чердак (другая крайность), потолок и крыша действовали бы последовательно, чтобы получить значение R 3,5 в неизолированном корпусе или 26,2 в изолированном корпусе. Значения теплопроводности тогда составят 366 Вт / ° C и 49 Вт / ° C соответственно. Наши итоговые значения увеличились бы с 1150 Вт / ° C до 232 Вт / ° C. Самый большой выигрыш в этом случае будет связан с изоляцией пола. Но на самом деле чердак, как правило, ближе к окружающей среде, чем к внутреннему, поэтому изоляция потолка, вероятно, останется самым важным шагом.

Предполагая, что чердак вентилируется, большая часть разницы температур внутри и снаружи будет приходиться на потолок, делая изоляционные свойства крыши второстепенными. Но это не учитывает солнечную нагрузку на крышу. Любой, кто испытал жаркий чердак, знает, что вентиляция чердака недостаточна, чтобы крыша не обогревала пространство. Поэтому изоляция крыши может стать важным шагом в средах, где охлаждение является большим потребителем энергии. Для мест, где отопление важнее охлаждения, может быть лучше оставить изоляцию крыши отключенной, чтобы зимнее солнце немного обогревало чердак.

Перекрытие перекрытия

Для плитных полов оценка несколько сложнее, чем для фальшполов. Сама шестидюймовая бетонная плита имеет R-значение около 0,5. Но под плитой грязь. Собирая информацию из нескольких источников (здесь и здесь), я пришел к выводу, что сухая почва имеет теплопроводность около 0,8 Вт / м / ° C и эффективную тепловую толщину (шкала длины, на которой существует температурный градиент) около 0,2 м. Это дало бы R-значение около 1,4 для комбинированного R-значения 1.9 или 2,6 с учетом радиационной / проводящей связи. Но все это может не иметь значения, потому что температура грунта довольно стабильна в течение всего года и может достигать приблизительного равновесия с температурой вашего дома — по крайней мере, вдали от края плиты. Чтобы устранить утечку по сторонам плиты (воздух и земля), сайт в штате Вашингтон предполагает коэффициент потерь 1,2 Вт / ° C на метр периметра, или 72 Вт / ° C для нашего прекрасного дома, что не слишком отличается из того, что мы рассчитали для утепленного фальшпола.

Я чувствую сквозняк

Некоторое время назад я оценил тепловые характеристики своего дома (который представляет собой плиточный дом примерно на две трети размера, который мы рассматриваем в этом посте) в контексте отопления, и при этом вычислил, что моему дому требуется 610 Вт. / ° C для нагрева. Чуть позже я посмотрел на характеристики охлаждения и в процессе обнаружил недостаток в моем предыдущем методе анализа. Более полный метод предложил 1465 Вт / ° C. Большая разница! Но не только это, похоже, что мой дом на хуже , чем дом в нашем примере — несмотря на то, что он меньше, имеет изоляцию в стенах, разную степень изоляции на потолке (некоторые очень старые и тонкие) и двойное остекление. окна практически везде.В моем случае неутешительные тепловые характеристики не приводят к потере энергии, поскольку я обычно не обогреваю и не охлаждаю дом. Но более уютный дом будет удобнее. Так в чем же дело?

Подозреваю сквозняки. У нас есть вентиляторы в нескольких комнатах с минимальной герметизацией, может быть освещение по всему потолку, возможно, протекающие дверные рамы и заслонка в неиспользуемом камине, который я только что проверил и обнаружил открытым — вероятно, так было с тех пор, как мы купили дом. несколько лет назад!

Насколько важны черновики? Воздух имеет теплоемкость около 1000 Дж / кг / ° C.Каждый кубический метр воздуха (1000 л) имеет массу около 1,25 кг и, следовательно, содержит 1250 Дж энергии на градус разницы температур. Таким образом, если воздух будет поступать с разницей температур 10 ° C со скоростью 0,1 м³ / с (210 кубических футов в минуту), соответствующая скорость переноса тепла будет 1250 Вт.

Рекомендуемая скорость потока требует примерно 4 воздухообмена в час. В нашем воображаемом доме это означает 225 × 2,5 × 4 = 2250 м³ за 3600 секунд, или 0,625 м³ / с, что соответствует примерно 0.8 кг / с или 780 Вт / ° C. Это много! Другой источник рекомендует минимальный расход 1 куб. Фут / мин в минуту на 100 кв. Футов площади, плюс еще 7,5 куб. Футов в минуту, умноженное на количество спален плюс одна. Для нашего модельного дома, предполагающего три спальни, мы получаем минимальную потребность в 54 кубических футов в минуту, что составляет всего 0,026 м³ / с, или одну полную замену каждые шесть часов. Сейчас у нас 32 Вт / ° C, и мы можем конкурировать с нашими изолированными стенами и т. Д. Я считаю, что последний источник более вероятен.

Мне очень пригодилась следующая информация с этого сайта:

В среднем по стране скорость воздухообмена для существующих домов составляет от одного до двух в час и снижается с ужесточением строительных норм и более строгими строительными нормами.Стандартные дома, построенные сегодня, обычно имеют коэффициент воздухообмена от 0,5 до 1,0. Чрезвычайно плотная новая конструкция может обеспечить коэффициент воздухообмена 0,35 или меньше. В большинстве домов с такой низкой интенсивностью воздухообмена есть какая-либо форма механической вентиляции для подачи свежего наружного воздуха и обмена теплом между двумя воздушными потоками.

Чтобы получить представление о том, какой может быть уровень воздухообмена в вашем доме, примите во внимание, что плотный, хорошо герметизированный недавно построенный дом обычно достигает 0,6 воздухообмена в час или меньше.Достаточно плотный, хорошо построенный старый дом обычно имеет скорость воздухообмена около 1 в час. Немного рыхлый старый дом без штормовых окон и местами с отсутствующим герметиком имеет коэффициент воздухообмена около 2. В довольно свободном, продуваемом сквозняком доме без герметика или уплотнителей и используемых входов коэффициент воздухообмена может достигать 4, а коэффициент воздухообмена В ветхом доме с очень сквозняком скорость воздухообмена может достигать 8.

Черновое уклонение

У меня есть желание сделать тест на вентиляционную дверцу, чтобы проверить сквозняк в моем доме.Идея состоит в том, чтобы герметизировать дом, установить на входной двери большой вентилятор, который вытягивает воздух из дома, и измерить разницу давления в зависимости от скорости выпуска воздуха. Кроме того, когда дом находится под отрицательным давлением, утечки можно обнаружить, прислушиваясь к свистам или шипению, используя источник дыма, и разделить их, поочередно закрывая / герметизируя части дома, чтобы изолировать самые большие проблемы. Как это , а не может быть забавным ?!

Еще один прием, о котором стоит упомянуть, заключается в том, что после ремонта дома все еще можно обеспечить адекватную вентиляцию без полного теплового удара с помощью вентилятора с рекуперацией тепла.Идея состоит в том, чтобы пропустить входящий воздух мимо выходящего воздуха в теплообменнике (например, воздух разделяется тонкой металлической мембраной). К тому времени, когда воздух выходит с обеих сторон, входящий воздух приобретает температуру окружающего воздуха в доме, в то время как отработанный воздух становится во многом похожим на внешний воздух перед выходом. При таком подходе тепловые потери, связанные с воздухообменом, можно сократить в четыре и более раз. Это снизит ранее рассчитанные 32 Вт / ° C до менее 10 и сравняется с оценкой высокопроизводительных окон.

Извлеченные уроки

Тепловые характеристики дома не , что трудно понять , учитывая небольшую предысторию и некоторые соответствующие цифры. Инструменты, разработанные здесь, позволяют исследовать относительные достоинства новых окон, проектов изоляции, управления вентиляцией и т. Д. Первостепенное значение имеет возможность объединить все три тепловых пути в структуру R-значения, чтобы можно было оценивать и сравнивать композитные конструкции. Приняв единицы измерения Вт / ° C, мы можем быстро понять требования к нагреву для данной разницы температур или просто использовать число как показатель теплового качества.

Я рекомендую вам попробовать вычислить теплопроводность вашего дома , учитывая его геометрию и конструкцию. Если вы знаете, сколько киловатт-часов или термов в день вы используете для поддержания определенного значения ΔT , вы можете сравнить теоретическую производительность с измеренной реальностью.

Конечно, на практике все не так просто, как на Теоретическом переулке. Мой дом, например, кажется в три раза хуже, чем стоимость, которую я вычислил, не зная о вентиляции. Воздушный поток здесь является подстановочным знаком и действительно может объяснить несоответствие в моем случае — то, что мне нужно исправить.

Просмотров: 416

Теплопроводность, тепловое сопротивление, R & U-значения

Когда вы решите утеплить свой дом и начнете искать изоляционные материалы, вы встретите термины «теплопроводность», «тепловое сопротивление». ‘,’ R-значение ‘и’ U-значение ‘.

Прочтите, чтобы узнать, что означают эти термины.

Что такое теплопроводность?

Теплопроводность — это свойство материала проводить тепло. Он оценивается по закону Фурье для теплопроводности.Его можно оценить с помощью лабораторных испытаний, включая заданную толщину и среду для материала. Затем это можно использовать для определения термического сопротивления или значения R. Отсюда вы можете рассчитать U-значение, которое будет варьироваться в зависимости от приложения.

Что такое термическое сопротивление?

Термическое сопротивление измеряет сопротивление материала тепловому потоку и иногда обозначается как R-значение. Чем выше это значение, тем эффективнее будет материал.

Например, если изоляционный материал имеет R-Value 2 на дюйм толщины, а требуемое R-Value, которое должно быть достигнуто для изоляции требуемого пространства, составляет 6, тогда необходимо установить 3 дюйма продукта.

Если вы выбираете изоляционный материал с более высоким значением R-Value, то требуемая толщина используемого продукта уменьшается. Однако в игру вступают и другие факторы, например, пригодность изоляционного материала для изолированного пространства.

Значение R зависит от толщины. Он рассчитывается путем деления толщины плиты (выраженной в метрах) на ее теплопроводность.

Рекомендации по тепловому сопротивлению / значению R

Термическое сопротивление определяется путем деления толщины материала на проводимость.Когда вы покупаете изоляционный материал в торговом центре или в Интернете, вы увидите, что R-Value или термическое сопротивление уже рассчитаны для вас.

Существуют разные рекомендации для разных мест изоляции. Например, если вы выполняете изоляцию чердака, рекомендуемая величина составляет от 6,1 до 7.

Когда вы покупаете стекловолокно с неплотным наполнением, вы обнаружите, что его коэффициент сопротивления R составляет от 2,2 до 2,7 на дюйм толщины. Следовательно, чтобы достичь значения R от 6.1 и 7, вам необходимо установить минимальную толщину около 3 дюймов. Изоляционные материалы имеют различные уровни термического сопротивления.

Вот пример того, как термическое сопротивление может быть улучшено с помощью изоляции:

Толщина изоляционного материала (мм)	Тепловое сопротивление (м2-К / Вт)
20	0,85
25	1,05
30	1,30
40	1.70
50	2,15
55	2,35
60	2,60
65	2,80
70	3,00
75	3,25
80	3,45
90	3,90
95	4,10
100	4.30
105	4,55
110	4,75
115	5,00
120	5,20
125	5,40
130	5,65
135	5,85
140	6,05
145	6,30
150	6.50
155	6.700

Что такое U-Value?

U-Value — это поток тепла через строительные материалы, из которых изготовлено само здание. Сюда входят кирпичи, пол, кровля и окна. Значение измеряется в ваттах из расчета теплопередачи. Чем ниже коэффициент теплопроводности материала, тем лучше он будет изолятором.

Например, если у вас есть дом с пустотелыми стенами, и ваш дом был построен в конце семидесятых и восьмидесятых годов, вероятно, что ваш неизолированный U-Value равен 1.0 Вт / м2к. Если вы изолируете полые стены, вы достигнете рейтинга U от 0,2 до 0/5 Вт / м2к в зависимости от используемых материалов. Значительное снижение коэффициента теплопроводности полой стены после утепления будет связано с уменьшением необходимого энергопотребления для сохранения тепла в доме.

Возможное уменьшение значений U из-за материала корпуса

• Стены — Сплошные стены можно изолировать изнутри или снаружи, и это может снизить ваш рейтинг U примерно с 2.От 70 Вт / м2к до 0,29 Вт / м2к.
• Крыша — неизолированная крыша будет иметь коэффициент теплопроводности около 2,5 Вт / м2к, который можно снизить до 0,15 Вт / м2к. Это может привести к значительной экономии пространства на крыше и стенах.
• Windows — Если вы строите новый дом, правительство рекомендует, чтобы значения U для окон не превышали 1,6 Вт / м2к. Если вы хотите изолировать окна в более старой собственности, то двойное остекление снизит рейтинг U. Окна теперь продаются с рейтингом энергопотребления окна, который включает в себя U-значение и преимущества солнечной энергии.Он идет от A до G, где A является наиболее энергоэффективным.

Это руководство предназначено для того, чтобы вы начали понимать изоляцию. Вернитесь к этой информации, чтобы найти правильный материал и количество изоляции, необходимые для хорошей изоляции вашего дома.

(a) Рассчитайте коэффициент теплопроводности (в Вт) через стены дома толщиной 13,5 см, у которых средняя теплопроводность в два раза выше, чем у стекловаты. Предположим, что нет ни окон, ни дверей. Площадь стен составляет 105 м 2, а их i

.

Вопрос:

(a) Рассчитайте коэффициент теплопроводности (в Вт) через стены дома равной 13.2 {/ eq} и их внутренняя поверхность имеет температуру 23,0 ° C, а их внешняя поверхность — 5,00 ° C.

(b) Сколько комнатных обогревателей мощностью 1 кВт необходимо для уравновешивания теплопередачи за счет теплопроводности?

Тепловой поток:

Из-за разницы температур количество теплопередачи на единицу площади через твердое тело можно рассчитать по формуле:

{eq} \ dfrac {Q} {A} = \ dfrac {{k \ left ({{T _ {\ rm {h}}} — {T _ {\ rm {l}}}} \ right)}} { L} {/ экв}.

Здесь {eq} \ dfrac {Q} {A} {/ eq} — тепловой поток, {eq} k {/ eq} — теплопроводность, {eq} L {/ eq} — толщина, {eq} {T _ {\ rm {h}}} {/ eq} — более высокая температура, а {eq} {T _ {\ rm {l}}} {/ eq} — это более низкая температура.

Если теплопроводность твердого тела выше, это означает, что значение теплового потока будет большим, а если значение толщины меньше, то количество теплового потока будет большим. \ circ C}} {/ экв}.

(а)

Формула для расчета скорости теплопроводности через стену дома имеет вид

{eq} \ dot Q = \ dfrac {{{k _ {{\ rm {wall}}}} A \ left ({{T _ {\ rm {i}}} — {T_0}} \ right)}} { L} {/ экв}.

{eq} \ dot Q {/ eq} — скорость теплопроводности через стену дома.

Подставьте все известные значения в приведенную выше формулу.

{экв} \ begin {align *} \ dot Q & = \ dfrac {{2 {k _ {{\ rm {glass}} \; {\ rm {шерсть}}}} \ times A \ times \ left ({{T _ {\ rm {i}}} — {T_0}} \ right)}} {L} \\ & = \ dfrac {{2 \ раз 0.042 \ times 105 \ times \ left ({23–5} \ right)}} {{0.135}} \\ & = 1176 \; {\ rm {W}} \ end {выровнять *} {/ eq}

Таким образом, коэффициент теплопроводности через стену дома равен {eq} 1176 \; {\ rm {W}} {/ экв}.

б)

Количество нагревателей для уравновешивания теплопередачи за счет теплопроводности можно рассчитать, используя все известные значения как,

{экв} \ begin {align *} n & = \ dfrac {{1176}} {{1000}} \\ & \ около 1,2 \ end {выровнять *} {/ eq}

Из приведенного выше расчета можно заметить, что для уравновешивания теплопередачи за счет теплопроводности требуется более одного нагревателя.Таким образом, количество нагревателей должно быть {экв} 2 {/ экв}.

Таким образом, необходимое количество ТЭНов должно быть два .

Стеновые системы, подходящие для пассивного дома []

Стандарт пассивного дома, будучи стандартом качества, не предписывает никаких конкретных методов строительства. Будь то цельная конструкция, деревянная или композитная — архитекторы могут спроектировать пассивные дома в соответствии со своими предпочтениями.Также производители панельных домов предлагают проекты пассивных домов. Решающим фактором для выбора являются предыдущие знания руководителя проекта / ответственного за планирование, что важно для качественной реализации, а также требования клиентов. В некоторых случаях важны дополнительные параметры: если цена участка чрезвычайно высока, например, во внутренних районах города предпочтительны более узкие застройки, такие как легкие конструкции, и они используются, по крайней мере, при возведении наружных стен.В зданиях с особенно высокими внутренними или солнечными нагрузками предпочтительны массивные строительные материалы, чтобы увеличить тепловую мощность и предотвратить слишком быстрый нагрев помещений в суточных колебаниях.

В прочном строительстве может использоваться неизолированная кладка (например, известняк-песчаник) или железобетон с системой внешней изоляции и отделки (EIFS). Подходящих материалов много: например, полстирол (теплопроводность от 0,032 до 0,04 Вт / (мК)) или минеральная вата (теплопроводность 0.04 Вт / (м · К)), а также смоляную пену (теплопроводность всего 0,021 Вт / (м · К)) или пробку. Иногда кладка также состоит из изоляционного камня (например, пористого бетона). Толщина изоляции EIFS, как правило, составляет от 150 до 300 мм в пассивном доме, но может быть приклеена однослойно до 400 мм. Также на рынке доступны монолитные системы из ячеистого бетона или кирпича. В конце концов, имеет значение U-значение — и этого можно достичь множеством разных способов.

В деревянном строительстве часто используются фанерные двутавровые конструкции, чтобы уменьшить долю тепловых мостов через древесину, но также используются и массивные деревянные конструкции, поскольку они могут быть реализованы более широким кругом мастеров.Часто поперечный слой или комбинация с EIFS используется для уменьшения тепловых мостов. Общая толщина изоляции здесь, скорее всего, будет между 250 и 400 мм в прохладной умеренной климатической зоне — меньше в более теплом климате, больше в арктических, например.

Не менее распространена смешанная конструкция с прочной несущей конструкцией (железобетонными перегородками или железобетонным каркасом) вместе с элементами деревянных панелей для внешних стен. Оба могут быть объединены, что позволяет сократить время строительства.

Кирпичи для бетонной опалубки из полистирола или полистирола («изолированные бетонные опалубки»), иногда с керамзитом, в основном используются для строительства частных домов. Стеновые системы с вакуумными изоляционными панелями с использованием пленок или стальных пластин используются все чаще, но из-за технологии и необходимого контроля качества они все еще относительно дороги. Подходящие решения для пассивного дома доступны даже для классических стальных конструкций.

Обзор подходящих систем наружных стен для пассивного дома (прохладный умеренный климат)

* VIP = Вакуумная изоляционная панель

См. Также

Литература

W.Feist	Gestaltungsgrundlagen Passivhäuser. Дармштадт 2001; Это книга «Основы дизайна пассивного дома», PHI Darmstadt 2010.
W. Feist	Wohnbauten mit Stahltragwerk als Niedrigenergie- oder Passivhäuser — Anforderungen an die Gebäudehülle, NRW-Stahlbau-Kongress, 2006

планирование / тепловая_защита / external_walls / passive_house_suitable_wall_systems.txt · Последнее изменение: 16.01.2020 12:41 автор cblagojevic

Проводимость | Физика

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Рассчитайте теплопроводность.
• Наблюдать за теплопроводностью при столкновении.
• Изучение теплопроводности обычных веществ.

Рисунок 1. Изоляция используется для ограничения теплопроводности изнутри наружу (зимой) и снаружи внутрь (летом). (кредит: Джайлз Дуглас)

Вам холодно в ногах, когда вы идете босиком по ковру в гостиной в холодном доме, а затем ступаете на плиточный пол кухни. Этот результат интригует, так как ковер и кафельный пол имеют одинаковую температуру.Различные ощущения, которые вы испытываете, объясняются разной скоростью теплопередачи: потери тепла в течение одного и того же промежутка времени больше для кожи, контактирующей с плиткой, чем с ковром, поэтому перепад температуры больше на плитке.

Некоторые материалы проводят тепловую энергию быстрее, чем другие. В целом, хорошие проводники электричества (металлы, такие как медь, алюминий, золото и серебро) также являются хорошими проводниками тепла, тогда как изоляторы электричества (дерево, пластик и резина) являются плохими проводниками тепла.На рисунке 2 показаны молекулы в двух телах при разных температурах. (Средняя) кинетическая энергия молекулы в горячем теле выше, чем в более холодном теле. Если две молекулы сталкиваются, происходит передача энергии от горячей молекулы к холодной. Кумулятивный эффект от всех столкновений приводит к чистому потоку тепла от горячего тела к более холодному телу. Таким образом, тепловой поток зависит от разности температур Δ Τ = Τ _{горячий} — T _{холодный} .Таким образом, вы получите более сильный ожог от кипятка, чем от горячей воды из-под крана. И наоборот, если температуры одинаковы, чистая скорость теплопередачи падает до нуля и достигается равновесие. Благодаря тому, что количество столкновений увеличивается с увеличением площади, теплопроводность зависит от площади поперечного сечения. Если прикоснуться ладонью к холодной стене, рука остынет быстрее, чем при прикосновении к ней кончиком пальца.

Рис. 2. Молекулы в двух телах при разных температурах имеют разные средние кинетические энергии.Столкновения, происходящие на контактной поверхности, имеют тенденцию передавать энергию из высокотемпературных областей в низкотемпературные области. На этом рисунке молекула в области более низких температур (правая сторона) имеет низкую энергию перед столкновением, но ее энергия увеличивается после столкновения с контактной поверхностью. Напротив, молекула в области более высоких температур (слева) имеет высокую энергию до столкновения, но ее энергия уменьшается после столкновения с контактной поверхностью.

Третий фактор в механизме теплопроводности — это толщина материала, через который передается тепло.На рисунке ниже показана плита из материала с разными температурами с каждой стороны. Предположим, что T ₂ больше T ₁ , поэтому тепло передается слева направо. Передача тепла с левой стороны на правую осуществляется серией столкновений молекул. Чем толще материал, тем больше времени требуется для передачи того же количества тепла. Эта модель объясняет, почему толстая одежда зимой теплее, чем тонкая, и почему арктические млекопитающие защищаются толстым салом.

Рис. 3. Теплопроводность происходит через любой материал, представленный здесь прямоугольной полосой, будь то оконное стекло или моржовый жир. Температура материала T ₂ слева и T ₁ справа, где T ₂ больше, чем T ₁ . Скорость теплопередачи за счет теплопроводности прямо пропорциональна площади поверхности A, разности температур T ₂ — T ₁ и проводимости вещества k .Скорость теплопередачи обратно пропорциональна толщине d .

Наконец, скорость теплопередачи зависит от свойств материала, описываемых коэффициентом теплопроводности. Все четыре фактора включены в простое уравнение, выведенное из экспериментов и подтвержденное экспериментами. Скорость кондуктивной теплопередачи через пластину материала, такую ​​как показанная на рисунке 3, равна

.

[латекс] \ displaystyle \ frac {Q} {t} = \ frac {kA \ left (T_2-T_1 \ right)} {d} \\ [/ latex],

, где [латекс] \ frac {Q} {t} \\ [/ latex] — это скорость теплопередачи в ваттах или килокалориях в секунду, k — это теплопроводность материала, A и d — это его площадь поверхности и толщина, как показано на Рисунке 3, а ( T ₂ — T ₁ ) — разница температур на плите.В таблице 1 приведены типичные значения теплопроводности.

Пример 1. Расчет теплопроводности: скорость теплопроводности через ледяной ящик

Ледяной ящик из пенополистирола имеет общую площадь 0,950 м ² и стенки со средней толщиной 2,50 см. В коробке есть лед, вода и напитки в банках с температурой 0 ° C. Внутренняя часть ящика охлаждается за счет таяния льда. Сколько льда тает за сутки, если хранить ледяной ящик в багажнике автомобиля при температуре 35,0ºC?

Стратегия

Этот вопрос включает как тепло для фазового перехода (таяние льда), так и передачу тепла за счет теплопроводности.{\ circ} \ text {C}; \\ t & = & 1 \ text {day} = 24 \ text {hours} = 86 400 \ text {s}. \ end {array} \\ [/ latex]

Определите неизвестные. Нам нужно найти массу льда м . Нам также нужно будет вычислить чистое тепло, передаваемое для таяния льда, Q . Определите, какие уравнения использовать. Скорость теплопередачи за счет теплопроводности определяется по формуле

.

[латекс] \ displaystyle \ frac {Q} {t} = \ frac {kA \ left (T_2-T_1 \ right)} {d} \\ [/ latex]

Тепло используется для плавления льда: Q мл _f .{\ circ} \ text {C} \ right)} {0,0250 \ text {m}} = 13,3 \ text {J / s} \\ [/ latex]

Умножьте скорость теплопередачи на время (1 день = 86 400 с): Q = [латекс] \ left (\ frac {Q} {t} \ right) t \\ [/ latex] = ( 13,3 Дж / с) (86400 с) = 1,15 × 10 ⁶ Дж

Установите равным теплу, передаваемому для растапливания льда: Q = мл _f . Решим относительно массы м :

[латекс] \ displaystyle {m} = \ frac {Q} {L _ {\ text {f}}} = \ frac {1.3 \ text {Дж / кг}} = 3,44 \ text {кг} \\ [/ latex]

Обсуждение

Результат 3,44 кг, или около 7,6 фунта, кажется примерно правильным, если судить по опыту. Вы можете рассчитывать на использование мешка льда весом около 4 кг (7–10 фунтов) в день. Если вы добавляете горячую пищу или напитки, потребуется немного льда.

Проверка значений проводимости в таблице 1 показывает, что пенополистирол — очень плохой проводник и, следовательно, хороший изолятор. Среди других хороших изоляторов — стекловолокно, шерсть и перья из гусиного пуха. Как и пенополистирол, все они включают в себя множество маленьких карманов с воздухом, благодаря низкой теплопроводности воздуха.

Таблица 1. Теплопроводность обычных веществ
Вещество	Теплопроводность k (Дж / с⋅м⋅ºC)
Серебро	420
Медь	390
Золото	318
Алюминий	220
Стальной чугун	80
Сталь (нержавеющая)	14
Лед	2.2
Стекло (среднее)	0,84
Бетонный кирпич	0,84
Вода	0,6
Жировая ткань (без крови)	0,2
Асбест	0,16
Гипсокартон	0,16
Дерево	0,08–0,16
Снег (сухой)	0,10
Пробка	0.042
Стекловата	0,042
Шерсть	0,04
Пуховые перья	0,025
Воздух	0,023
Пенополистирол	0,010

Рис. 4. Стекловолокно используется для изоляции стен и потолков, чтобы предотвратить теплопередачу между внутренней частью здания и внешней средой.

Комбинацией материала и толщины часто манипулируют для создания хороших изоляторов — чем меньше проводимость k и чем больше толщина d , тем лучше.Соотношение [латекс] \ frac {d} {k} \\ [/ latex], таким образом, будет большим для хорошего изолятора. Отношение [латекс] \ frac {d} {k} \\ [/ latex] называется коэффициентом R . Скорость кондуктивной теплопередачи обратно пропорциональна R . Чем больше значение R , тем лучше изоляция. R Коэффициент чаще всего указывается для бытовой теплоизоляции, холодильников и т.п. — к сожалению, он все еще выражается в неметрических единицах футов ² · ° F · ч / британских тепловых единиц, хотя единицы обычно не указываются (1 британский тепловая единица [BTU] — это количество энергии, необходимое для изменения температуры на 1.0 фунтов воды при температуре 1,0 ° F). Пара репрезентативных значений: коэффициент R , равный 11, для стекловолоконных войлоков (кусков) изоляции толщиной 3,5 дюйма и коэффициент R , равный 19, для стекловолоконных войлоков толщиной 6,5 дюймов. Стены обычно утепляются 3,5-дюймовыми ватными покрытиями, а потолки — 6,5-дюймовыми. В холодном климате для потолков и стен можно использовать более толстый войлок.

Обратите внимание, что в таблице 1 лучшие теплопроводники — серебро, медь, золото и алюминий — также являются лучшими электрическими проводниками, что опять же связано с плотностью свободных электронов в них.Кухонная утварь обычно изготавливается из хороших проводников.

Пример 2. Расчет разницы температур, поддерживаемой теплопередачей: теплопроводность через алюминиевую сковороду

Вода кипит в алюминиевой кастрюле, поставленной на электрический элемент на плите. Дно кастрюли имеет толщину 0,800 см и диаметр 14,0 см. Кипящая вода испаряется со скоростью 1,00 г / с. Какая разница температур на дне сковороды?

Стратегия

Проводимость через алюминий является здесь основным методом теплопередачи, поэтому мы используем уравнение для скорости теплопередачи и решаем разницу температур _.

[латекс] \ displaystyle {T} _2-T_1 = \ frac {Q} {t} \ left (\ frac {d} {kA} \ right) \\ [/ latex]

Решение

Определите известные значения и преобразуйте их в единицы СИ. Толщина поддона, d = 0,900 см = 8,0 × 10 ⁻³ м площадь поддона, A = π (0,14 / 2) ² м ² = 1,54 × 10 ⁻² м ² , а теплопроводность k = 220 Дж / с ⋅ м ⋅ ° C.

Рассчитайте необходимую теплоту испарения 1 г воды: Q = мл _v = (1.{\ circ} \ text {C} \\ [/ latex]

Обсуждение

Значение теплопередачи [латекс] \ frac {Q} {t} \ [/ latex] = 2,26 кВт или 2256 Дж / с типично для электрической плиты. Это значение дает очень небольшую разницу температур между плитой и сковородой. Учтите, что конфорка плиты раскалена докрасна, а температура внутри сковороды почти 100ºC из-за контакта с кипящей водой. Этот контакт эффективно охлаждает дно сковороды, несмотря на его близость к очень горячей конфорке плиты.Алюминий настолько хороший проводник, что достаточно лишь этой небольшой разницы температур для передачи тепла в сковороде 2,26 кВт.

Проводимость вызывается случайным движением атомов и молекул. По сути, это неэффективный механизм переноса тепла на макроскопические расстояния и короткие временные расстояния. Возьмем, к примеру, температуру на Земле, которая была бы невыносимо холодной ночью и чрезвычайно высокой днем, если бы перенос тепла в атмосфере происходил только за счет теплопроводности.В другом примере автомобильные двигатели будут перегреваться, если не будет более эффективного способа отвода избыточного тепла от поршней.

Проверьте свое понимание

Как изменяется скорость теплопередачи за счет теплопроводности, когда все пространственные размеры удваиваются?

Решение

Поскольку площадь является произведением двух пространственных измерений, она увеличивается в четыре раза, когда каждое измерение удваивается ( A _final = (2 d ) ² = 4 d ² = 4 А _{начальный} ).А расстояние просто удваивается. Поскольку разница температур и коэффициент теплопроводности не зависят от пространственных размеров, скорость передачи тепла за счет теплопроводности увеличивается в четыре раза, деленные на два или два:

[латекс] \ left (\ frac {Q} {t} \ right) _ {\ text {final}} = \ frac {kA _ {\ text {final}} \ left (T_2-T_1 \ right)} {d_ {\ text {final}}} = \ frac {k \ left (4A _ {\ text {initial}} \ right) \ left (T_2-T_1 \ right)} {2d _ {\ text {initial}}} = 2 \ frac {kA _ {\ text {initial}} \ left (T_2-T_1 \ right)} {d _ {\ text {initial}}} = 2 \ left (\ frac {Q} {t} \ right) _ {\ text {initial}} \\ [/ latex]

Сводка раздела

• Теплопроводность — это передача тепла между двумя объектами, находящимися в непосредственном контакте друг с другом.
• Скорость теплопередачи [латекс] \ frac {Q} {t} \ [/ latex] (энергия в единицу времени) пропорциональна разнице температур T ₂ — T ₁ и площадь контакта A и обратно пропорциональна расстоянию d между объектами: [latex] \ frac {Q} {t} = \ frac {\ text {kA} \ left ({T} _ {2} — {T} _ {1} \ right)} {d} \\ [/ latex].

Концептуальные вопросы

1. Некоторые электроплиты имеют плоскую керамическую поверхность со скрытыми нагревательными элементами.Кастрюля, поставленная над нагревательным элементом, будет нагрета, при этом безопасно прикасаться к поверхности всего в нескольких сантиметрах от нее. Почему керамика с проводимостью меньше, чем у металла, но больше, чем у хорошего изолятора, является идеальным выбором для плиты?
2. Свободная белая одежда, закрывающая большую часть тела, идеальна для обитателей пустыни как на жарком солнце, так и в холодные вечера. Объясните, чем выгодна такая одежда и днем, и ночью.

Рисунок 5.Джеллабию носят многие мужчины в Египте. (кредит: Зерида)

Задачи и упражнения

1. (a) Рассчитайте коэффициент теплопроводности через стены дома толщиной 13,0 см, у которых средняя теплопроводность в два раза выше, чем у стекловаты. Предположим, что нет ни окон, ни дверей. Площадь стен составляет 120 м 2 ² , их внутренняя поверхность имеет температуру 18,0ºC, а внешняя поверхность — 5,00ºC. (b) Сколько комнатных обогревателей мощностью 1 кВт потребуется для уравновешивания теплопередачи за счет теплопроводности?
2. Скорость отвода тепла из окна в зимний день достаточно высока, чтобы охладить воздух рядом с ним.Чтобы увидеть, насколько быстро окна передают тепло за счет теплопроводности, рассчитайте коэффициент теплопроводности в ваттах через окно размером 3,00 м ² толщиной 0,635 см (1/4 дюйма), если температура внутренней и внешней поверхностей составляет 5,00 ºC и −10,0ºC соответственно. Такая высокая скорость не будет поддерживаться — внутренняя поверхность остынет и даже может образоваться иней.
3. Рассчитайте скорость отвода тепла от тела человека, принимая, что внутренняя температура ядра составляет 37,0 ° C, а температура кожи равна 34.0ºC, толщина тканей в среднем составляет 1,00 см, а площадь поверхности составляет 1,40 м ² .
4. Предположим, вы стоите одной ногой на керамическом полу и одной ногой на шерстяном ковре, соприкасаясь каждой ногой на площади 80,0 см. ² . И керамика, и ковер имеют толщину 2,00 см и температуру на нижней стороне 10,0 ° C. С какой скоростью должна происходить теплопередача от каждой ступни, чтобы верхняя часть керамики и ковра поддерживала температуру 33,0 ° C?
5. Человек потребляет 3000 ккал пищи за один день, превращая большую ее часть для поддержания температуры тела.Если он теряет половину этой энергии из-за испарения воды (при дыхании и потоотделении), сколько килограммов воды испаряется?
6. (a) Огнеходящий бежит по раскаленному углю, не получив ожогов. Рассчитайте теплопроводность, передаваемую подошве одной ступни огнехожника, учитывая, что нижняя часть ступни представляет собой мозоль толщиной 3,00 мм с проводимостью на нижнем пределе диапазона для древесины, а ее плотность составляет 300 кг / м 2. ³ . Площадь контакта 25,0 см ² , температура углей 700ºC, время контакта 1.00 с. (b) Какое повышение температуры происходит в 25,0 см ³ пораженной ткани? (c) Как вы думаете, какое влияние это окажет на ткань, учитывая, что каллус состоит из мертвых клеток?
7. (а) Какова скорость теплопроводности через мех толщиной 3 см у крупного животного с площадью поверхности 1,40 м ² ? Предположим, что температура кожи животного составляет 32,0 ° C, температура воздуха -5,00 ° C и мех имеет такую ​​же теплопроводность, что и воздух.(б) Какой прием пищи потребуется животному в течение одного дня, чтобы восполнить эту теплопередачу?
8. Морж передает энергию путем теплопроводности через свой жир со скоростью 150 Вт при погружении в воду с температурой –1,00 ° C. Внутренняя температура моржа составляет 37,0ºC, а его площадь поверхности составляет 2,00 м ² . Какова средняя толщина его подкожного жира, который имеет проводимость жировых тканей без крови?

   Рис. 6. Морж на льду. (Источник: капитан Бадд Кристман, Корпус NOAA)

9. Сравните коэффициент теплопроводности через 13.Стена толщиной 0 см, имеющая площадь 10,0 м ² и удвоенную теплопроводность стекловаты с теплопроводностью через окно толщиной 0,750 см и площадью 2,00 м ² , предполагая одинаковую разницу температур между ними.
10. Предположим, что человек покрыт с головы до ног шерстяной одеждой средней толщины 2,00 см и передает энергию посредством теплопроводности через одежду со скоростью 50,0 Вт. Какова разница температур в одежде, учитывая, что площадь поверхности равна 1.40 м ² ?
11. Некоторые поверхности плит сделаны из гладкой керамики для облегчения очистки. Если керамика имеет толщину 0,600 см и теплопроводность происходит через ту же площадь и с той же скоростью, что и в примере 2, какова разница температур в ней? Керамика имеет такую ​​же теплопроводность, как стекло и кирпич.
12. Один из простых способов сократить расходы на отопление (и охлаждение) — это добавить дополнительную изоляцию на чердаке дома. Предположим, что в доме уже есть 15 см стекловолоконной изоляции на чердаке и на всех внешних поверхностях.Если добавить на чердак еще 8,0 см стеклопластика, то на какой процент упадет стоимость отопления дома? Возьмем одноэтажный дом размером 10 м на 15 м на 3,0 м. Не обращайте внимания на проникновение воздуха и потерю тепла через окна и двери.
13. (a) Рассчитайте коэффициент теплопроводности через окно с двойным остеклением, которое имеет площадь 1,50 м ² и состоит из двух стекол толщиной 0,800 см, разделенных воздушным зазором в 1,00 см. Температура внутренней поверхности 15.0ºC, а снаружи −10,0ºC. (Подсказка: на двух стеклянных панелях наблюдаются одинаковые перепады температуры. Сначала найдите их, а затем перепад температуры в воздушном зазоре. Эта проблема не учитывает усиление теплопередачи в воздушном зазоре из-за конвекции.) теплопроводность через окно толщиной 1,60 см той же площади и с такими же температурами. Сравните свой ответ с ответом на часть (а).
14. Многие решения принимаются на основе периода окупаемости: времени, которое потребуется за счет экономии, чтобы равняться капитальным затратам на инвестиции.Приемлемые сроки окупаемости зависят от бизнеса или философии. (Для некоторых отраслей период окупаемости составляет всего два года.) Предположим, вы хотите установить дополнительную изоляцию, о которой идет речь в вопросе 12. Если стоимость энергии составляет 1 доллар США за миллион джоулей, а стоимость изоляции составляет 4 доллара США за квадратный метр, тогда рассчитайте простой срок окупаемости. . Возьмем среднее значение Δ T для 120-дневного отопительного сезона, равное 15,0 ° C.
15. Для человеческого тела, какова скорость теплопередачи через ткани тела при следующих условиях: толщина ткани 3.00 см, изменение температуры 2,00ºC, а площадь кожи 1,50 м ² . Как это соотносится со средней скоростью передачи тепла телу в результате потребления энергии около 2400 ккал в день? (Никакие упражнения не включены.)

Глоссарий

R-фактор: отношение толщины материала к проводимости

скорость кондуктивной теплопередачи: скорость теплопередачи от одного материала к другому

теплопроводность: свойство способности материала проводить тепло

Избранные решения проблем и упражнения

1.(а) 1.01 × 10 ³ Вт; (б) Один

3. 84.0 Вт

5. 2,59 кг

7. (а) 39,7 Вт; (б) 820 ккал

9. 35 к 1, окно к стене

11. 1,05 × 10 ³ К

13. (а) 83 Вт; (b) в 24 раза больше, чем у окна с двойным остеклением.

15. 20,0 Вт, 17,2% от 2400 ккал в день

---

Теплоизоляция: что это такое и как ее получить

Теплоизоляция необходима для здоровья вашего дома: она обеспечивает комфорт, обеспечивая необходимую температуру и оказывает положительное влияние на энергии и экономию затрат связанных к домашнему отоплению, избегая тепловых мостов, так называемых холодных точек в доме.

Теплоизоляция состоит из изолирующей поверхности, расположенной на внешней стене, а иногда и на внутренних стенах здания. Если утеплить внешние стены, можно говорить о настоящем изоляционном покрытии , защищающем дом от внешней температуры. Утеплитель можно размещать при строительстве дома. Это может быть утеплитель пустотелой стены или прослойка стены, или фальш-стена, или подвесной потолок. Все эти решения позволяют избежать потерь тепла.

Как распознать теплоизоляционный материал

Степень теплоизоляции материалов определяется несколькими факторами, которые необходимо учитывать при выборе наиболее подходящего.

1. Теплопроводность: материалы, которые очень хорошо проводят тепло, имеют низкую изоляционную способность. . Материал можно рассматривать как изолятор, если его проводимость составляет менее 0,14 Вт / мК (ватт на метр-кельвин)
2. Тепловое смещение , что означает время , которое требуется теплу, чтобы пройти через изолятор .В этом случае это значение должно быть высоким, поскольку это означает, что тепло долго не проходит через стену. Низкая теплопроводность соответствует большему тепловому смещению.
3. Сопротивление диффузии пара , а именно воздухопроницаемость изоляционного материала : чем ниже это значение, тем более воздухопроницаемый материал. Эта особенность улучшает изоляцию, так как предотвращает конденсацию , врага воздухоизолирующих свойств.

Другими важными аспектами являются, например, огнестойкость , уменьшающая распространение в случае пожара, прочность , а именно устойчивость к плесени, и токсичность .

Эти характеристики необходимо учитывать в связи с конкретными потребностями дома, особенно с особенностями климатической зоны , полезного пространства для изоляции и экономической доступности.

Различные типы изоляционного материала

Изоляторы могут быть натуральными или синтетическими. Природные выделяются своим происхождением, они могут иметь растительное / животное или минеральное происхождение . Среди первых можно назвать древесное или конопляное волокно , пробковое волокно , шерсть и лён .Эти материалы отлично работают как термо- или акустический изолятор, они пропускают воздух и долговечны, имеют хороший уровень теплового смещения и, самое главное, пригодны для вторичной переработки , биоразлагаемые и нетоксичные . Поэтому они подходят для внутренних стен, подвесных потолков и чердаков. Благодаря своим отличным характеристикам они являются самыми дорогими материалами, и иногда их даже сложно укладывать.

Среди минеральных материалов можно отметить стекловату , минеральную вату , глину и крошки перлита.Поскольку они натуральные, они также являются возобновляемыми, и , пригодными для вторичного использования, ; кроме того, они прочные, , огнестойкие, и устойчивые к плесени. Их часто используют для теплоизоляционных покрытий, вентилируемых покрытий и полов.

Синтетические изоляторы — это химические материалы, полученные в результате переработки нефти, такие как EPS (спеченный пенополистирол), пенополиуретан и полиэфирное волокно. Это отличные внешние изоляторы, они очень дешевы, просты в укладке, водонепроницаемы и влагостойки.Для заполнения промежутков применяют вспененную форму ; Вместо этого на стенах и чердаках используются изоляционные панели .

Какой изолятор имеет лучшую теплопроводность ? Лучшим из них является аэрогель , мягкий материал, состоящий из воздуха и кремния, изготовленный в виде листов с проводимостью 0,014 Вт / мК. Затем мы находим автоклавный газобетон (0,043 Вт / мК), минеральный природный материал, древесное волокно и конопляное волокно (0,038 / 0,043 Вт / мК) — как органическое — так и минеральное волокно или стекловолокно .

Солнечные панели: неожиданная помощь для изоляции кровли

Свойства и происхождение различных изоляторов предлагают широкий спектр возможностей найти лучшее решение для наших нужд, учитывая также экономический аспект.

Если вы ориентируетесь на экологически чистый выбор, начав, например, с установки фотоэлектрических панелей, вы, вероятно, обнаружили, что натуральные изоляционные материалы, особенно органические, более экологичны, и их можно устанавливать внутри помещений, при прямом контакте с людьми, живущими в доме.

Возможно, вы не знаете, что фотоэлектрические панели сами по себе работают как внешняя теплоизоляция для крыши и помогают улучшить потребление тепла.

Согласно исследованию, проведенному Яном Клейссом и его командой, работающей в инженерной школе Калифорнийского университета в Джейкобсе, абсорбирующие свойства панелей делают их хорошими изоляторами, предотвращая попадание солнечных лучей прямо на крышу. Таким образом, они гарантируют более низкую температуру (почти 38%), чем открытая крыша. Солнечные батареи могут оказаться полезными и в зимнее время, поскольку ночью они выделяют остаточное тепло от повседневной деятельности.

Комбинируя хорошую фотоэлектрическую систему с хорошей изоляционной системой, вы уменьшите тепловые потери в доме и оптимизируете потребление. Тем не менее, вы поможете окружающей среде, снизив выбросы CO ² .

РЕГАЛГРИД МНЕНИЕ

Первый источник устойчивой энергии — это энергия, которую мы не тратим впустую. Энергоэффективность, достигаемая за счет предотвращения отходов, должна быть основной целью любого вида деятельности, домашнего или промышленного, для того, чтобы уважать такой ценный актив.

Теплоизоляция — это вариант энергоэффективности : хорошая теплоизоляция, чему способствуют многие факторы (двери и окна, чердаки, краски и фотоэлектрические панели, и это лишь некоторые из них), является синонимом высокой эффективности и небольшой Отходы .

Вместе с выработкой энергии из возобновляемых источников теплоизоляция делает окружающую среду еще более экологичной и удобной. Помимо управления и оптимизации потоков энергии, технологическая платформа Regalgrid® также взаимодействует с датчиками температуры, современными котлами или тепловыми насосами, чтобы гарантировать наилучшее преимущество от тщательного управления электрической или тепловой энергией.

Тепловые свойства конструктивных элементов деревянных каркасных домов: анализ и рекомендации

Аннотация

Дом с деревянным каркасом на платформе — доминирующий дизайн в Соединенных Штатах, когда речь идет о домах для одной семьи. Эта схема, представленная в середине девятнадцатого века, представляет собой дешевую, быструю и проверенную конструкцию, в которой используются преимущества большого и обильного американского предложения древесины. Однако, несмотря на то, что строительные технологии в других секторах продвинулись вперед, сегодня мы продолжаем строить дома для одной семьи практически так же, как это было 150 лет назад.Это исследование сосредоточено вокруг анализа тепловых свойств структурных деталей в каркасных домах из легкого дерева, уделяя особое внимание деталям конструкции стен как для модернизации, так и для нового строительства. Программное обеспечение для двухмерного анализа THERM 5.2 используется для выполнения анализа теплопередачи методом конечных элементов при различных конфигурациях укладки стен. На основании анализа сделаны две рекомендации. Во-первых, при модернизации стандартная методика может быть улучшена путем дополнительной изоляции полостей внешней стены, образованных дополнительными стойками, используемыми в более старых деталях перегородок.Во-вторых, эффективность Advanced Framing Techniques должна сделать его основным методом нового строительства. Дом с деревянным каркасом на платформе является доминирующим дизайном в Соединенных Штатах, когда речь идет о домах для одной семьи. Эта схема, представленная в середине девятнадцатого века, представляет собой дешевую, быструю и проверенную конструкцию, в которой используются преимущества большого и обильного американского предложения древесины. Однако, несмотря на то, что строительные технологии в других секторах продвинулись вперед, сегодня мы продолжаем строить дома для одной семьи практически так же, как это было 150 лет назад.Это исследование сосредоточено вокруг анализа тепловых свойств структурных деталей в каркасных домах из легкого дерева, уделяя особое внимание деталям конструкции стен как для модернизации, так и для нового строительства. Программное обеспечение для двухмерного анализа THERM 5.2 используется для выполнения анализа теплопередачи методом конечных элементов при различных конфигурациях укладки стен. На основании анализа сделаны две рекомендации. Во-первых, при модернизации стандартная методика может быть улучшена путем дополнительной изоляции полостей внешней стены, образованных дополнительными стойками, используемыми в более старых деталях перегородок.Во-вторых, эффективность передовых методов создания каркаса должна сделать их основным методом нового строительства.

Описание

Диссертация (M.