Теплопроводность

В последнее время при строительстве или ремонте дома большое внимание уделяется его энергоэффективности. При сложившейся стоимости топлива это очень актуально. Причем, с течением времени, экономия на отоплении получает все большую важность. Чтобы правильно подобрать состав и толщину материалов в структуре ограждающих конструкций (стены, пол, потолок, кровля) необходимо знать теплопроводность используемых строительных материалов. Эта характеристика обычно указывается производителем на упаковках материалов и оценивается обычно при их покупке, однако, знать ее значение  необходимо еще на стадии проектирования строения. Очень важно верно определить, из какого материала строить стены, чем их утеплять, какой толщины должен быть каждый слой используемого материала.  

Что такое теплопроводность и термическое сопротивление

Теплопроводность – одна из ключевых характеристик строительных материалов. Она выражается коэффициентом теплопроводности. Коэффициент теплопроводности материалов стен – это 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.

Материалы с низкой теплопроводностью используются для утепления, с высокой — для переноса или отвода тепла. Например, радиаторы делают из металлов (алюминия, меди или стали), так как они хорошо передают тепло, то есть имеют высокий коэффициент теплопроводности. В случае если стена объекта состоит из нескольких слоев материала, ее теплопроводность определяется как сумма коэффициентов всех материалов. Обычно рассчитывается теплопроводность каждой составляющей строения (пол, стены, крыша) и полученные величины суммируются. В итоге определяется теплоизоляционная способность строения.

Есть еще такое понятие, как тепловое сопротивление, или сопротивление теплопередаче – это свойство материала, которое показывает, насколько способен удерживать тепло данный материал. Эта удельная величина 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. То есть, это обратная величина по отношению к теплопроводности. Примером теплоизоляционных материалов может случить минеральная или базальтовая вата, пенопласт и т.д. Материалы с низким тепловым сопротивлением обычно используют для отведения или переноса тепла. 

Чтобы в доме было проще сохранять тепло зимой и прохладу летом, теплопроводность стен, пола и кровли должна иметь определенное значение, рассчитываемое для каждого региона. Состав материалов стен, пола и потолка, их толщина выбираются с таким расчетом, чтобы суммарное значение теплопроводности было не меньше  (а лучше — немного больше) рекомендованной для выбранного региона.

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 выбирается материал для конструкции, просчитывается термосопротивление стены, а потом сравнивается 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).

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:

* Рассчитывая толщину стеновой конструкции, берем основную формулу: δ = λ•R, где δ – толщина стены, λ – теплопроводность материала, а R – норма теплосопротивления по СНиП.

* Берем нормируемое теплосопротивление для стен в Московском регионе для температуры +22°C:

Rreq= 0,00035•5400 + 1,4 = 3,29 м2°C/Вт

* Коэффициент теплопроводности λ для газобетона марки D400 (габариты 625х400х250 мм) при влажности 5% равен 0,147 Вт/м∙°С.

Таким образом, 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 (например минвата+оштукатуривание ), для обеспечения характеристик и требований СНиП в части энергоэффективности стеновых конструкций.

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

Таким образом, из приведенных данных можно сделать вывод, что материалом, обладающим наибольшей энергоэффективностью является арболит.