Опір теплопередачі огороджувальних конструкцій. Розрахунок, таблиця опору теплопередачі

При будівництві приватних і багатоквартирних будинків доводиться враховувати безліч факторів і дотримуватися велика кількість норм та стандартів. До того ж перед будівництвом створюється план будинку, проводяться розрахунки щодо навантаження на несучі конструкції (фундамент, стіни, перекриття), комунікацій і теплоопору. Розрахунок опору теплопередачі не менш важливий, ніж інші. Від нього не тільки залежить, наскільки буде будинок теплим, і, як наслідок, економія на енергоносіях, але і міцність, надійність конструкції. Адже стіни і інші елементи можуть промерзати. Цикли заморожування і розморожування руйнують будівельний матеріал і призводять до застарілості та аварійності будівель.

Теплопровідність

Будь-який матеріал здатний проводити тепло. Цей процес здійснюється за рахунок руху частинок, які і передають зміну температури. Чим вони ближче один до одного, тим процес теплообміну відбувається швидше. Таким чином, більш щільні матеріали і речовини набагато швидше охолоджуються або нагріваються. Саме від щільності насамперед залежить інтенсивність теплопередачі. Вона чисельно виражається через коефіцієнт теплопровідності. Він позначається символом λ і вимірюється в Вт/(м*°C). Чим вище цей коефіцієнт, тим вища теплопровідність матеріалу. Зворотною величиною для коефіцієнта теплопровідності є тепловий опір. Воно вимірюється в (м2*°C)/Вт і позначається буквою R.

Застосування понять в будівництві

Для того щоб визначити теплоізоляційні властивості того чи іншого будівельного матеріалу, використовують коефіцієнт опору теплопередачі. Його значення для різних матеріалів дається практично у всіх будівельних довідниках.

Так як більшість сучасних будівель має багатошарову структуру стін, що складається з декількох шарів різних матеріалів (зовнішня штукатурка, утеплювач, стіна, внутрішня штукатурка), то вводиться таке поняття, як приведений опір теплопередачі. Воно розраховується так само, але в розрахунках береться однорідний аналог багатошарової стіни, пропускає те ж кількість тепла за певний час і при однаковій різниці температур всередині приміщення і зовні.

Наведене опір розраховується не на 1 кв. м, а на всю конструкцію або якусь її частину. Воно узагальнює показник теплопровідності всіх матеріалів стіни.

Тепловий опір конструкцій

Всі зовнішні стіни, двері, вікна, дах є огороджувальної конструкцією. І так як вони захищають будинок від холоду по-різному (мають різний коефіцієнт теплопровідності), то для них індивідуально розраховується опір теплопередачі огороджувальної конструкції. До таких конструкцій можна віднести і внутрішні стіни, перегородки і перекриття, якщо в приміщеннях є різниця температур. Тут маються на увазі приміщення, в яких різниця температур значна. До них можна віднести наступні неопалювані частини будинку:

• Гараж (якщо він безпосередньо примикає до будинку).
• Передпокій.
• Веранда.
• Комора.
• Горище.
• Підвал.

У разі якщо ці приміщення не опалюються, то стіну між ними і житловими приміщеннями необхідно також утеплювати, як і зовнішні стіни.

Тепловий опір вікон

В повітрі частинки, які беруть участь у теплообміні, знаходяться на значній відстані один від одного, а отже, ізольований в герметичному просторі повітря є кращим утеплювачем. Тому всі дерев’яні вікна раніше робилися з двома рядами стулок. Завдяки повітряному прошарку між рамами опір теплопередачі вікон підвищується. Цей же принцип застосовується для вхідних дверей в приватному будинку. Для створення подібної повітряного прошарку ставлять дві двері на деякій відстані один від одного або роблять передбанник.

Такий принцип залишився й у сучасних пластикових вікнах. Єдина відмінність – високий опір теплопередачі склопакетів досягається не за рахунок повітряного прошарку, а за рахунок герметичних скляних камер, з яких відкачано повітря. В таких камерах повітря розряджений і практично немає частинок, а значить, і передавати температуру нічому. Тому теплоізоляційні властивості сучасних склопакетів набагато вище, ніж у старих дерев’яних вікон. Тепловий опір такого склопакета – 0,4 (м2*°C)/Вт.

Сучасні вхідні двері для приватних будинків мають багатошарову структуру з одним або декількома шарами утеплювачів. До того ж додаткове теплоопір дає установка гумових або силіконових ущільнювачів. Завдяки цьому двері стає практично герметичною і встановлення другої не потрібно.

Розрахунок теплового опору

Розрахунок опору теплопередачі дозволяє оцінити втрати тепла у Вт і розрахувати необхідне додаткове утеплення і втрати тепла. Завдяки цьому можна грамотно підібрати необхідну потужність опалювального обладнання і уникнути зайвих витрат на більш потужне обладнання або енергоносії.

Для наочності розрахуємо тепловий опір стіни будинку з червоної керамічної цегли. Зовні стіни будуть утеплені екструдованим пінополістиролом товщиною 10 см. Товщина стін буде два цегли – 50 див.

Опір теплопередачі обчислюється за формулою R = d/λ, де d – це товщина матеріалу, а λ – коефіцієнт теплопровідності матеріалу. З будівельного довідника відомо, що для керамічної цегли λ = 0,56 Вт/(м*°C), а для екструдованого пінополістиролу λ = 0,036 Вт/(м*°C). Таким чином, R (цегляної кладки) = 0,5 / 0,56 = 0,89 (м2*°C)/Вт, а R (екструдованого пінополістиролу) = 0,1 / 0,036= 2,8 (м2*°C)/Вт. Для того щоб дізнатися загальне теплоопір стіни, потрібно скласти ці два значення: R = 3,59 (м2*°C)/Вт.

Таблиця теплового опору будівельних матеріалів

Всю необхідну інформацію для індивідуальних розрахунків конкретних будівель дає представлена нижче таблиця опору теплопередачі. Зразок розрахунків, наведений вище, в сукупності з даними таблиці може також використовуватися і для оцінки втрати теплової енергії. Для цього використовують формулу Q = S * T / R, де S – площа огороджувальної конструкції, а T – різниця температур на вулиці і в приміщенні. У таблиці наведені дані для стіни товщиною 1 метр.

Теплі конструкції, методи, матеріали

Для того щоб підвищити опір теплопередачі всієї конструкції приватного будинку, як правило, використовують будівельні матеріали з низьким показником коефіцієнта теплопровідності. Завдяки впровадженню нових технологій в будівництві таких матеріалів стає все більше. Серед них можна виділити найбільш популярні:

• Дерево.
• Сендвіч-панелі.
• Керамічний блок.
• Керамзитобетонний блок.
• Газобетонний блок.
• Піноблок.
• Полістиролбетонна блок і ін

Дерево є досить теплим, екологічно чистим матеріалом. Тому багато хто при будівництві приватного будинку зупиняють вибір саме на ньому. Це може бути як зруб, так і оциліндрованої колоди або прямокутний брус. Як матеріал в основному використовується сосна, смерека, кедр. Тим не менш, це досить примхливий матеріал і вимагає додаткових заходів захисту від атмосферних впливів і комах.

Сендвіч-панелі – це досить новий продукт на вітчизняному ринку будівельних матеріалів. Тим не менш, його популярність в приватному будівництві дуже зросла останнім часом. Адже його основними плюсами є порівняно невисока вартість і гарний опір теплопередачі. Це досягається за рахунок його будови. З зовнішніх сторін знаходиться жорсткий листовий матеріал (ОСП-плити, фанера, металевий профіль), а всередині – спінений утеплювач або мінеральна вата.

Будівельні блоки

Високий опір теплопередачі всіх будівельних блоків досягається за рахунок наявності в їх структурі повітряних камер або спіненої структури. Так, наприклад, деякі керамічні та інші види блоків мають спеціальні отвори, які при кладці стіни йдуть паралельно їй. Таким чином, створюються закриті камери з повітрям, що є досить ефективним заходом перешкоди теплопередачі.

В інших будівельних блоках високий опір теплопередачі полягає в пористій структурі. Це може досягатися різними методами. В пінобетонних газобетонних блоках пориста структура утворюється завдяки хімічній реакції. Інший спосіб – це додавання в цементну суміш пористого матеріалу. Він застосовується при виготовленні полістиролбетонних і керамзитобетонних блоків.

Нюанси застосування утеплювачів

Якщо опір теплопередачі стіни недостатньо для даного регіону, то в якості додаткової міри можуть застосовуватися утеплювачі. Утеплення стін, як правило, проводиться зовні, але при необхідності може застосовуватися і по внутрішній частині несучих стін.

На сьогоднішній день існує безліч різних утеплювачів, серед яких найбільшою популярністю користуються:

• Мінеральна вата.
• Пінополіуретан.
• Пінополістирол.
• Екструдований пінополістирол.
• Піноскло та ін.

Всі вони мають дуже низький коефіцієнт теплопровідності, тому для утеплення більшості стін товщини в 5-10 мм, як правило, достатньо. Але при цьому слід врахувати такий фактор, як паропроникність утеплювача і матеріалу стін. За правилами, цей показник повинен зростати назовні. Тому утеплення стін з газобетону або пінобетону можливо тільки з допомогою мінеральної вати. Інші утеплювачі можуть застосовуватися для таких стін, якщо робиться спеціальний вентиляційний зазор між стіною і утеплювачем.

Висновок

Теплоопір матеріалів – це важливий чинник, який слід враховувати при будівництві. Але, як правило, чим стіновий матеріал тепліше, тим менше щільність та міцність на стиск. Це слід враховувати при плануванні будинку.