Простые правила тёплой стены | ДОМ ИДЕЙ

Желаемое и возможное тепло

В общем случае применяют внешнее утепление. Внутреннее не только менее эффективно, но и противопоказано для дома круглогодичного проживания. Вопрос выбора утеплителя также сложен и неоднозначен.

 

В России в настоящее время используется поэлементное нормирование сопротивления теплопередаче, то есть для каждого элемента наружных ограждающих конструкций нормами задаётся минимально допустимое значение: для стен, окон, крыш и перекрытий.

В Европейских странах и Америке принят немного другой подход к экономии тепла, по удельным теплопотерям. Его смысл в том, что выбор вида ограждающих конструкций увязан с требуемым значением удельной потребности в тепловой энергии на отопление здания. Попросту говоря, нормируются затраты на отопление одного квадратного метра дома. А каким способом будет достигнута эта величина, остаётся на усмотрении застройщика. Именно поэтому, а ещё за счёт более высоких среднегодовых температур, в этих странах в моде большие площади остекления.

Однако нужно учесть, что при полном остеклении фасадов применяются специальные конструкции стен с редкими для нас системами отопления. Между наружной и внутренней стеклянной оболочкой подаётся тёплый воздух – в таком варианте и в их климате это успешно работает. Однако, в наших условиях, потери тепла непременно серьёзно возрастают и комфорт проживания в доме со стеклянными стенами довольно сомнителен. Ведь таких оконных конструкций, которые имели хотя бы приближенную к обычным стенам теплозащиту, пока не придумано.

 

Расчёт теплового сопротивления стен

Чтобы предельно точно, коэффициент теплопроводности показывает количество тепла, проходящее за 1 час через 1 м² поверхности испытуемого материала толщиной в 1 м при разнице температур поверхностей этого материала равных 1°С. Как видим, реальная толщина материала не влияет на коэффициент теплопроводности. Однако эта толщина учитывается так называемым коэффициентом теплопередачи.

Принцип расчёта следующий: исходя из климатических условий региона нормируется величина значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций R. Для климатических условий Челябинска R(м2°С/Вт) равен: для наружных стен 3,42; для чердачных перекрытий и перекрытий над неотапливаемым подвалом 4,5; для кровли 5,09. Единственное, что следует отметить, так это то, что подобные параметры в реальных условиях практически не выполняются. Так что есть, к чему стремиться.

Расчёт однослойных конструкций не представляет сложностей. Однако поскольку сегодня большинство ограждающих конструкций многослойные, требуется учесть сопротивление теплопередаче всех слоёв. Для этого требуется знать толщину и коэффициент теплопроводности каждого составляющего материала. А затем просуммировать все вычисленные значения. Можно не учитывать слои внутренней и наружной штукатурок, так как доказано, что тонкие слои материала с высоким коэффициентом теплопроводности на тепловое сопротивление конструкций заметного влияния не оказывают.

Таблица термического сопротивления часто встречающихся материалов стен

Материал и коэф-т теплопроводности λ	Толщина стены, мм	R стены
Кирпич керамический полнотелый, λ=0,56	510 (в 2 кирпича)	0,85
	250 (в 1 кирпич)	0,42
	120 (в 1/2 кирпича)	0,21
Кирпич керамический пустотелый 1000 кг/м3, λ=0,4	640 (в 2,5 кирпича)	1,6
	510 (в 2 кирпича)	1,28
	380 (в 1,5 кирпича)	0,95
Кирпич силикатный, λ=0,7	640 (в 2,5 кирпича)	0,91
	510 (в 2 кирпича)	0,73
	380 (в 1,5 кирпича)	0,54
Пеноблок и газоблок 1000 кг/м3, λ=0,37	600	1,62
	400	1,08
	200	0,54
Пеноблок и газоблок 700 кг/м3, λ=0,3	600	2,0
	400	1,33
	200	0,67
Крупноформатный керамический блок, λ=0,2	380	1,9
	250	1,25
Арболит (цементно-стружечный блок), λ=0,3	600	2,0
	400	1,33
Железобетон, λ=1,7	600	0,35
	400	0,24
Сосна поперёк волокон, λ=0,1	200	2,0
	150	1,5
	100	1,0

Таблица термического сопротивления часто встречающихся утеплителей

Теплоизоляционный материал	Толщина слоя, мм	R утеплителя
Плита минераловатная плотностью 50 кг/м3, λ=0,04	100	2,5
	50	1,25
Плита минераловатная плотностью 100 кг/м3, λ=0,056	100	1,79
	50	0,89
Пенополистирол (пенопласт) плотностью 40 кг/м3, λ=0,038	100	2,63
	50	1,32
	30	0,79
Экструзионный пенополистирол плотностью 45 кг/м3, λ=0,033	50	1,52
	40	1,21
	20	0,61
Пенополиуретан напыляемый плотностью 40 кг/м3, λ=0,03	100	3.33
	50	1,67
Эковата, λ=0,04	100	2,5
	50	1,25

Как видно из приведённой таблицы, ни одна однослойная стена разумной толщины даже близко не подходит к действующим сегодня необходимым требованиям по теплопотерям стен. Для их соблюдения необходимо применение утеплителя.

На теплопроводность материалов стен и утеплителей сильно влияет такое явление, как влажность. Вода имеет довольно высокий коэффициент теплопроводности и, когда замещает собой воздух в порах материала, ухудшает его теплопроводность. К примеру, при намокании минераловатного утеплителя всего на 5%, его теплоизоляционные свойства снижаются вдвое.

С влажностью связан ещё один аспект, важный для жизни и строительства. Дело в том, что испарение жидкости требует в несколько раз больше тепла, чем доведение этой же жидкости до точки кипения. На практике мокрая стена в процессе высыхания отбирает у дома поистине огромное количество тепла, а ветер ещё и ускоряет этот процесс. В пересчёте на деньги сырость может «вылиться» владельцу дома в весьма существенные добавочные расходы на отопление.

 

Быстрая оценка теплосберегающих возможностей дома

В любом случае, крайне желательно иметь общие представления о возможностях и последствиях разных способов размещения утеплителей. Используя таблицу можно легко рассчитать вид и толщину слоя утеплителя. Важно учесть, что данный метод предназначен лишь для быстрой оценки потребности и определения количества утеплителя, но не более того.

Допустим, имеется стена из рядового пустотелого кирпича толщиной 51 см (в 2 кирпича). Величина термического сопротивления такой кирпичной стены составит R=1,28. Для обеспечения требуемого показателя (3,42) необходимо подобрать утеплитель с сопротивлением его слоя R=3,42-1,28=2,14.

Близкие к этому параметры теплового сопротивления имеют: слой минеральной вата или пенопласта толщиной порядка 8 см или экструдированный пенополистирол толщиной 7 см. Что конкретно выбрать, зависит от домовладельца. По таблице также можно выяснить, что популярная за счёт своей экономичности конструкция стены, включающая 300 мм ячеистого блока с фасадной облицовкой в полкирпича, современным требованиям теплосбережения не соответствует.

Всё вышесказанное абсолютно не означает, что обитатели недостаточно (по нормативам) утеплённого дома зимой непременно начнут замерзать. При условии, что показатели теплосбережения стен и других ограждающих конструкций выше средних, в существующих реалиях пока ещё проще увеличить мощность системы отопления. Однако, если цена топлива в ближайшей перспективе будет приближаться к европейскому уровню (а всё говорит именно об этом), простая арифметика покажет, что выгоднее, всё-таки, утепляться.

Начало: Тепловые потери типичного дома

 

Какой толщины должна быть стена и слой утепления? Требования к энергоэффективности домов

Повышение цен на газ, электричество и другие энергоносители привело к тому, что многие домовладельцы занялись вопросом дополнительного утепления зданий. Нередко доутепляют даже только что построенные коттеджи. Какой же должна быть толщина стены, и как узнать нужную толщину утеплителя?

Доутепляют дома не только из-за повышения тарифов. В 2013 году в Украине в принципе ужесточили нормы теплоэффективности (утепления) стен, крыш, окон и других элементов дома. Хотя эти данные носят рекомендательный характер, прислушиваться к ним все же стоит, ведь энергоэффективность в конечном итоге определяет стоимость и долговечность недвижимости.

Температурные зоны Украины

Согласно нормам, территория Украины условно делится на две температурные зоны. Большая часть страны относится к первой, более холодной зоне. Ко второй, более теплой температурной зоне принадлежат только южные приморские регионы и Закарпатье.

Для каждой зоны регламентируется минимально допустимое значение коэффициента сопротивления теплопередаче R – стен, крыши, окон, перекрытий и других конструкций здания.

Украинские нормы теплоэффективности

Значение коэффициента R для разных конструктивных элементов отличается. Это объясняется тем, что теплопотери, скажем, через стены, крышу, окна и двери различны.

Для примера приведем значения коэффициента R для основных конструкций:

• наружные стены и стены совмещенные с неотапливаемыми помещениями: 1 зона – R =3,3 м2 × °С/Вт, 2 зона – R =2,8 м2 × °С/Вт;
• скатная крыша, а также перекрытия холодного чердака: 1 зона – R =4,95 м2 × °С/Вт, 2 зона – R =4,5 м2 × °С/Вт.

Определение теплопроводности стен

Для того чтобы здание соответствовало нормам теплоэффективности, необходимо знать значение коэффициента R разных элементов. Этот параметр можно вычислить, зная соответствующие характеристики и толщину строительного материала.

Для каждого материала производитель указывает не только коэффициент R (или обратный коэффициент теплопередачи, обозначаемый буквой k либо U), но и коэффициент теплопроводности λ.

Что означают коэффициенты теплоэффективности

Коэффициент сопротивления теплопередаче R (измеряется в м2 × °С /Вт) зависит от толщины материала. Чем выше значение коэффициента R, тем лучшей теплоизоляцией обладает материал.

Обратный коэффициент теплопередачи k или U (Вт/м2 × °С) – нормативный для стран ЕС. Он тоже зависит от толщины материала и соответственно, чем меньше его значение, тем лучшей будет теплоизоляция.

Коэффициент теплопроводности λ (Вт/м × °С) не зависит от толщины материала и является ключевым для вычисления первых двух коэффициентов. Чем меньше значение коэффициента λ, тем лучшей теплоизоляцией обладает материал.

Пример определения теплоэффективности стены

Чтобы вычислить значение коэффициента R, нужно воспользоваться формулой R = d/λ, где d – толщина материала, а λ – коэффициент теплопроводности. Для многослойных стен отдельные значения коэффициента R суммируются.

Например, для стены из кирпича толщиной 38 см с коэффициентом теплопроводности λ = 0,56 значение коэффициента R = 0,38 / 0,56 = 0,68. То есть для соответствия нормам в первой температурной зоне такую стену нужно утеплить слоем теплоизоляции с коэффициентом R = 3,3 – 0,68 = 2,53.

Как узнать толщину утеплителя

Если в качестве теплоизоляции стены использовать минеральную вату с коэффициентом теплопроводности λ = 0,40, ее необходимая толщина будет d = R × λ = 2,53 × 0,040 = 10 см.

Таким образом, для кирпичных стен толщиной 38 см минимальный слой утепления должен составлять 100 мм. Однако на практике это значение увеличивают для предохранения от появления мостиков холода.

Какие стены нужно утеплять

В соответствии с новыми нормами дополнительному утеплению подлежат почти все здания, построенные по классическим технологиям.

В среднем толщина утеплителя должна составлять:

• для фасадов зданий: I зона – 120-150 мм, II зона – 100 мм;
• для скатных крыш: I зона – 250-300 мм, II зона – 150-200 мм.

Можно ли не утеплять стены?

Некоторые современные технологии позволяют возводить стены без утепления. Например, можно не утеплять конструкции из газобетона, керамоблоков, СИП-панелей, каркасные дома и т.д.

Однако современная технология еще не означает отказа от дополнительной теплоизоляции. Толщина материала все равно должна соответствовать минимальному значению коэффициента R, а лучше превышать его.

Увеличение теплоэффективности дома обязательно окупится экономией на отоплении. Главное – равномерно утеплять все конструкции, а не только стены или крышу.

 

Расчет толщины наружной стены по СНиП

Для условий утепления стен жилого здания в Пермском крае (температура воздуха в помещении + 21 ^oС), требуемое сопротивление теплопередаче составляет
     R_req = 3.56 м²•^oС/Вт.

Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции должно быть не ниже требуемого и определяется по формуле:
     R₀ = 1/a_int + R + 1/a_ext,
где
  a_int – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций;
  a_ext – коэффициент теплоотдачи (для зимних условий) наружной поверхности ограждающей конструкции;
  R – термическое сопротивление ограждающей конструкции, определяемое по формуле:
     R = d₁ / l₁ + d₂ / l₂ + d₃ / l₃ + ⋯,
где
  d — толщина слоя;
  l — расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя.

Коэффициент теплопроводности материала слоя принимается по следующим данным.

Утеплитель — минеральная вата

Согласно производителю минераловатной теплоизоляции
Коэффициент теплопроводности:

• Минеральная вата — 0.04 Вт/м/^oС

Утеплитель — гранулированное пеностекло

Согласно протокола испытаний на теплопроводность
Коэффициент теплопроводности:

• Гранулированное пеностекло — 0.048 Вт/м/^oС

Газобетонные стены

Согласно СП 23-101-2004 «ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ»:
Коэффициент теплопроводности:

• Газобетонные блоки D500 — 0.20 Вт/м/^oС — приложение Д

Согласно СТО 501-52-01-2007 «ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ВОЗВЕДЕНИЕ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ ЖИЛЫХ И ОБЩЕСТВЕННЫХ ЗДАНИЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЯЧЕИСТЫХ БЕТОНОВ В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ»:
Коэффициент теплопроводности:

• Газобетонные блоки D500 — 0.20 Вт/м/^oС — табл.4.7
• Кладка блоков на клею — 0.23 Вт/м/^oС — табл. 7.1
• Кладка блоков на растворе — 0.30 Вт/м/^oС — табл 7.1

Согласно производителю газобетонных блоков
Коэффициент теплопроводности:

• Газобетонные блоки D500 — 0.148 Вт/м/^oС

Даже при условии, что современные выпускаемые газобетонные блоки имеют более низкий коэффициент теплопроводности по сравнению с приведенными нормативными документами, минимальный коэффициент теплопроводности кладки стен из газобетонных блоков с учетом кладки на клей следует принимать не менее 0.175 Вт/м/^oС.

Пеностеклобетонные стены

Согласно немецкому аналогу пеностеклобетонных блоков Dennert Calimax 11
Коэффициент теплопроводности:

• Пеностеклобетонные стены — 0.11 Вт/м/^oС

Назад к сравнению стен

Статьи на Строительном портале Украины

Наружное утепление дома или квартиры – это весьма ответственное задание, к которому нужно отнестись со всей серьезностью. Принцип «тепло там — где сухо», как нельзя лучше описывает качественно выполненную теплоизоляцию. Ведь свойства утеплителя сведутся к «нулю», если утеплитель напитает влагу, поэтому основная задача изолировщиков  — бороться с конденсатом и обеспечивать вывод паров из слоев теплоизоляции, а также рационально рассчитать необходимую толщину теплоизоляции.

Карта температурных зон Украины

Для того что бы правильно рассчитать толщину утеплителя, также необходимо ознакомиться с картой климатических зон Украины. Каждая климатическая зона имеет свои индивидуальные погодные условия, и для каждой зоны необходимо учитывать коэффициент теплопередачи.

I зона: Ровно, Житомир, Чернигов, Киев, Сумы, Полтава, Харьков, Луганск, Донецк, Тернополь, Хмельницкий, Винница, Черкассы, Кировоград, Ивано-Франковск.

II зона: Луцк, Львов, Днепропетровск, Запорожье.

III зона: Ужгород, Одесса, Николаев, Херсон, Черновцы, АР Крым.

IV зона: Крымское побережье.

Как же правильно выбрать толщину утеплителя?

Первое, что обязательно нужно учесть при наружном утеплении –  это то, что недостаточная толщина утеплителя может привести к промерзанию стен, а также перенести «точку росы» внутрь помещения, а это в свою очередь повлечет за собой переизбыток влаги в доме и образование конденсата на стенах. Однако если Вы увеличите толщину теплоизоляционного слоя выше необходимой для Вашего случая нормы, это не принесет значительных улучшений, а лишь понесет за собой дополнительные финансовые затраты. Значит правильный расчет толщины теплоизоляции для дома поможет сэкономить средств а и сохранить в доме оптимальный тепловой режим.

Необходимая толщина теплоизоляции напрямую зависит от теплосопротивления (R), которое является постоянной величиной. Коэфициент R это отношение разности температур по краям утеплителя к величине теплового потока, проходящего сквозь него. Коэффициент теплосопротивления R отражает свойства утеплителя и выражается как плотность материала, делённая на теплопроводность.

Чем больше величина R, тем лучше теплоизоляционные свойства материала. Коэффициент R расчитывается по формуле R = (толщина стены в метрах) / (коэф. теплоизоляции материала)

Ниже приведем таблицу рекомендуемых занчений коэф. теплосопротивления R для разных климатических зон.

№	Вид ограждающей конструкции	Значение минимально допустимого значения сопротивления теплопередаче для температурной зоны
		І зона	ІІ зона	ІІІ зона	IV зона
1	Внешние стены	2,8	2,5	2,2	2
2	Покрытие и перекрытие неотапливаемых чердаков	4,95	4,5	3,9	3,3
3	Перекрытия над проездом и холодными подвалами	3,5	3,3	3	2,5
4	Перекрытия над неотапливаемыми подвалами, расположенными  над уровнем земли	2,8	2,6	2,2	2
5	Перекрытия над неотапливаемыми подвалами, которые расположены ниже уровня земли	3,75	3,45	3	2,7
6	Окна, балконные двери, витрины, витражи, светлопрозрачные фасады	0,6	0,56	0,55	0,5
7	Входные двери в многоквартирные жилые дома в общественные здания	0,44	0,41	0,39	0,32
8	Входные двери в малоэтажные жилые дома и в квартиры, расположенные на первых этажах многоквартирных домах	0,6	0,56	0,54	0,45
9	Входные двери в квартиры, расположенные выше первого этажа	0,25	0,25	0,25	0,25

 

Как правильно рассчитать толщину теплоизоляции ?

Возьмем, для примера, и рассчитаем правильно ли был утеплен дом, который имеет стены из силикатного кирпича толщиной 51 см, и который был утеплен пенопластом толщиной 10 см. Для этого нам необходимо высчитать коэффициенты теплосопротивления R для кирпичной стены и пенопласта, сложить 2 полученных значения и сравнить результат с таблицей сверху.

Итак, у нас есть стена из кирпича толщиной 0.51 метра. Делим на коэффициент теплопроводности силикатного кирпича 0,87 Вт/(м•°С). И получаем сопротивляемость теплопередаче кирпичной кладки R=0,58 (м2•°С)/Вт.

Теперь рассчитаем величину R для пенопласта толщиной 0,1 метра. Делим на коэффициент теплопроводности пенопласта 0,043 Вт/(м•°С). И получаем результат R=2,32 (м2•°С)/Вт.

Теперь складываем наши коэффициенты R для пенопласта и силикатного кирпича и получаем результат R=2,88 (м2•°С)/Вт. Теперь сравниваем его с требуемыми значениями для внешних стен в верхней таблице, для разных климатических зон Украины.

Выводы

Полученный результат говорит о том, что утеплять дом необходимо толщиной утеплителя не менее 10 см. Эта толщина подойдет для всех климатических зон Украины. В некоторых случаях толщину утеплителя можно увеличить до 12 — 14 см, но при этом необходимо учитывать коэффициенты теплопроводности материалов, как наружных стен так и утеплителей.

Для четвертой климатической зоны, куда входит Крым, можно уменьшить толщину утеплителя до 5 — 8 см, но при этом необходимо учитывать толщину и материал стен дома.

Хотим заметить что коэф. теплопроводности утеплителя для стен может меняться, в зависимости от технических условий производителя, чему также необходимо уделять внимание.

Для расчета утепления своего дома Вам необходимо будет таблица коэффициентов теплопроводности материалов.

 

Таблица теплопроводности строительных материалов: коэффициенты

ПОДЕЛИТЕСЬ
В СОЦСЕТЯХ

Любое строительство независимо от его размера всегда начинается с разработки проекта. Его цель – спроектировать не только внешний вид будущего строения, еще и просчитать основные теплотехнические характеристики. Ведь основной задачей строительства считается сооружение прочных, долговечных зданий, способных поддерживать здоровый и комфортный микроклимат, без лишних затрат на отопление. Несомненную помощь при выборе сырья, используемого для возведения постройки, окажет таблица теплопроводности строительных материалов: коэффициенты.

Тепло в доме напярямую зависит от коэффициента теплопроводности строительных материалов

Что такое теплопроводность?

Теплопроводность – это процесс передачи энергии тепла от нагретых частей помещения к менее теплым. Такой обмен энергией будет происходить, пока температура не уравновесится. Применяя это правило к ограждающим системам дома, можно понять, что процесс теплопередачи определяется промежутком времени, за который происходит выравнивание температуры в комнатах с окружающей средой. Чем это время больше, тем теплопроводность материала, применяемого при строительстве, ниже.

Отсутствие теплоизоляции дома скажется на температуре воздуха внутри помещения

Для характеристики проводимости тепла материалами используют такое понятие, как коэффициент теплопроводности. Он показывает, какое количество тепла за одну единицу временного промежутка пройдет через одну единицу площади поверхности. Чем выше подобный показатель, тем сильнее теплообмен, значит, постройка будет остывать значительно быстрее. То есть при сооружении зданий, домов и прочих помещений необходимо использовать материалы, проводимость тепла которых минимальна.

Сравнительные характеристики теплопроводности и термического сопротивления стен, возведенных из кирпича и газобетонных блоков

Что влияет на величину теплопроводности?

Тепловая проводимость любого материала зависит от множества параметров:

1. Пористая структура. Присутствие пор предполагает неоднородность сырья. При прохождении тепла через подобные структуры, где большая часть объема занята порами, охлаждение будет минимальным.
2. Плотность. Высокая плотность способствует более тесному взаимодействию частиц друг с другом. В результате теплообмен и последующее полное уравновешивание температур происходит быстрее.
3. Влажность. При высокой влажности окружающего воздуха или намокании стен постройки, сухой воздух вытесняется капельками жидкости из пор. Теплопроводность в подобном случае значительно увеличивается.

Теплопроводность, плотность и водопоглощение некоторых строительных материалов

Применение показателя теплопроводности на практике

В строительстве все материалы условно подразделяются на теплоизоляционные и конструкционные. Конструкционное сырье отличается наибольшими показателями теплопроводности, но именно его применяют для постройки стен, перекрытий, прочих ограждений. Согласно таблице теплопроводности строительных материалов, при возведении стен из железобетона, для низкого теплообмена с окружающей средой толщина конструкции должна быть около 6 метров. В таком случае строение получится огромным, громоздким и потребует немалых затрат.

Наглядный пример — при какой толщине различных материалов их коэффициент теплопроводности будет одинаковым

Поэтому при возведении постройки следует отдельное внимание уделять дополнительным теплоизолирующим материалам. Слой теплоизоляции может не понадобиться только для построек из дерева или пенобетона, но даже при использовании подобного низкопроводного сырья толщина конструкции должна быть не менее 50 см.

Нужно знать! У теплоизоляционных материалов значения показателя теплопроводности минимальны.

Теплопроводность готового здания. Варианты утепления конструкций

При разработке проекта постройки необходимо учесть все возможные варианты и пути потери тепла. Большое его количество может уходить через:

• стены – 30%;
• крышу – 30%;
• двери и окна – 20%;
• полы – 10%.

Теплопотери неутепленного частного дома

При неверном расчете теплопроводности на этапе проектирования, жильцам остается довольствоваться только 10% тепла, получаемого от энергоносителей. Именно поэтому дома, возведенные из стандартного сырья: кирпича, бетона, камня рекомендуют дополнительно утеплять. Идеальная постройка согласно таблице теплопроводности строительных материалов должна быть выполнена полностью из теплоизолирующих элементов. Однако малая прочность и минимальная устойчивость к нагрузкам ограничивает возможности их применения.

Нужно знать! При обустройстве правильной гидроизоляции любого утеплителя высокая влажность не повлияет на качество теплоизоляции и сопротивление постройки теплообмену будет значительно выше.

Сравнительный график коэффициентов теплопроводности некоторых строительных материалов и утеплителей

Самым распространенным вариантом сочетание несущей конструкции из высокопрочных материалов с дополнительным слоем теплоизоляции. Сюда можно отнести:

1. Каркасный дом. При его постройке каркасом из древесины обеспечивается жесткость всей конструкции, а укладка утеплителя производится в пространство между стойками. При незначительном уменьшении теплообмена в некоторых случая может потребоваться утепление еще и снаружи основного каркаса.
2. Дом из стандартных материалов. При выполнении стен из кирпича, шлакоблоков, утепление должно проводиться по наружной поверхности конструкции.

Необходимая тепло- и гидроизоляция для сохранения тепла в частном доме

Таблица теплопроводности строительных материалов: коэффициенты

В этой таблице собраны показатели теплопроводности самых распространенных строительных материалов. Пользуясь подобными справочниками, можно без проблем рассчитать необходимую толщину стен и применяемого утеплителя.

Таблица коэффициента теплопроводности строительных материалов:

Таблица теплопроводности строительных материалов: коэффициенты

Теплопроводность строительных материалов (видео)

ОЦЕНИТЕ
МАТЕРИАЛ Загрузка… ПОДЕЛИТЕСЬ
В СОЦСЕТЯХ

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ

REMOO В ВАШЕЙ ПОЧТЕ

Расчет необходимой толщины утеплителя для стен дома

Рассмотрим алгоритм расчета на примере утепления дома из силикатного щелевого кирпича (теплопроводность кирпича 0,4 Вт /(м · град), пенопласта — 0,039 Вт /(м · град), толщина стены 25 см) в Киевской области:

• Вычисляем тепловое сопротивление стены: R_ст = 0,25/0,4 = 0,625.

• Вычитаем полученное значение из нормативного показателя и получаем требуемое термосопротивление пенопласта: R_п = 3,3 – 0,625 = 2,675.

• Находим необходимую толщину утеплителя, для чего его термосопротивление умножаем на коэффициент теплопроводности: H = 2,675 · 0,039 = 0,104 м.

Таким образом, для утепления стены в один кирпич (250 мм) достаточно слоя пенополистирола толщиной 10 см.

Для сравнения рассчитаем, какой толщины должен быть пенопласт для утепления дома из других материалов при тех же условиях:

• Пеноблоки. Коэффициент теплопроводности конструкционного пеноблока марки D1000 равен 0,29 Вт /(м · град), его толщина — 30 см. Следовательно, R_ст = 1,03; R_п = 2,27; H = 0,884 м. Результат почти не изменился, это значит, что с точки зрения теплоизоляции пенобетон и кирпич практически равнозначны.

• Сосновый брус. Произведем теперь расчет утеплителя для стен деревянного дома из бруса сечением 150х150 мм. Коэффициент теплопроводности сосны равен 0,15 Вт /(м · град), поэтому R_ст = 1,0; R_п = 2,3; H = 0,897 м. Видим, что дерево — более эффективный материал, при меньшей толщине оно обеспечивает лучшую теплоизоляцию. Отметим, что сосна — не самое «теплое» дерево, если рассчитать аналогичный дом из кедра, то необходимая толщина пенопласта для утепления составит всего 0,671 м. Правда, и дом будет стоить заметно дороже.

• Шлакоблоки. Коэффициент теплопроводности шлакоблоков зависит от их конструкции и наполнителя. У самых лучших экземпляров (пустотелых с наполнителем из ракушечника) он равен 0,27. Расчет толщины утеплителя по приведенному выше алгоритму дает величину 8,5 см. Но такой материал не обладает достаточной прочностью, поэтому в реальности дома строят из шлакоблоков, изготовленных из крупного щебня. Теплопроводность у них больше (λ = 0,5), следовательно, слой утеплителя требуется толще — чуть более 10 см.

• Керамзитобетон средней плотности (конструктивный) — коэффициент теплопроводности равен 0,45. При подстановке в стандартные формулы получаем те же 10 см. Этот размер приведен в ДБН В.2.6-31:2006 «Теплова ізоляція будівель» в качестве нормативного указания, какой толщиной пенопласта утеплять панельный дом.

Из проведенного анализа можно сделать вывод: для большинства материалов, применяемых в малоэтажном домостроении, в климатических условиях Украины фасад толщиной 25-30 см достаточно утеплить слоем в 10 мм. Посмотрим, что будет, если увеличить толщину стены. Например, рассчитаем, какой толщины должен быть пенопласт для утепления стены в 2 кирпича (50 см):

1. R_ст = 0,5/0,4 = 1,25.

2. R_п = 3,3 – 1,25 = 2,05.

3. H = 2,05 · 0,039 = 0,800 м.

Толщина утеплителя уменьшилась, но не сильно. Это объясняется невысокими теплоизоляционными способностями кирпича — утолщение стены ведет к значительному увеличению веса здания и его стоимости, но мало влияет на его способность сохранять тепло.

Теплопроводность бетона: особенности, определение коэффициента

При выполнении мероприятий по строительству зданий или ремонту ранее возведенных построек важно надежно теплоизолировать стены строения. Для уменьшения объема тепловых потерь и снижения затрат на поддержание комфортной температуры важно ответственно подойти к выбору теплоизоляционных материалов и выполнению тепловых расчетов. Решая задачи, связанные с обеспечением энергоэффективности бетонных строений, необходимо учитывать теплопроводность бетона. Этот показатель характеризует способность проводить тепло и является одной из наиболее важных характеристик.

Теплопроводность бетонного массива

Как влияет теплопроводность бетона на микроклимат внутри помещения

Из множества строительных материалов, применяемых для возведения зданий, одним из наиболее распространенных является бетон. Среди главных рабочих характеристик материала выделяется коэффициент теплопроводности бетона. На этапе проектирования необходимо предусмотреть применение в процессе строительства теплоизоляционных материалов, позволяющих превратить возведенную железобетонную конструкцию в жилое строение. Ведь важно возвести не только устойчивое, экологически чистое и оригинальное здание, но и создать благоприятные условия для проживания.

Зная теплопроводность бетонного массива, и правильно выбрав теплоизоляционные материалы, можно добиться значительных результатов:

• существенно сократить тепловые потери;
• снизить затраты на обогрев помещения;
• обеспечить внутри здания комфортный микроклимат.

Влияние уровня теплопроводности на внутренний микроклимат выражается простой зависимостью:

• при возрастании коэффициента, интенсивность тепловой передачи возрастает, и строение, возведенное из материала с такими характеристиками, быстрее остывает и, соответственно, ускоренными темпами нагревается;
• снижение способности бетонного массива передавать тепло позволяет на протяжении увеличенного периода времени сохранять внутри помещения комфортную температуру, с соответственным уменьшением тепловых потерь.

Зная теплопроводность бетонного массива можно обеспечить внутри здания комфортный микроклимат

Если подытожить, то степень теплопроводимости бетона является определяющим фактором, влияющим на комфортность жилища. Различные виды бетона отличаются структурой массива, свойствами применяемого наполнителя и, соответственно, степенью теплопроводности. Важно использовать такие марки бетона совместно с утеплителями, чтобы обеспечить надежное удержание бетонным массивом тепла в помещении. Выбор применяемых для строительства материалов производится на проектной стадии.

Теплопроводность железобетона и тепловое сопротивление – знакомимся с понятиями

Принимая решение об использовании для строительства здания определенной марки бетона или другого строительного материала, следует обращать внимание на следующие характеристики, обеспечивающие энергоэффективность строения:

• коэффициент теплопроводности железобетона или бетона. Это специальный показатель, характеризующий объем тепловой энергии, которая может пройти через различные стройматериалы за определенный промежуток времени. При снижении величины коэффициента, способность материала проводить тепло уменьшается, а при возрастании показателя – скорость отвода тепла возрастает;
• тепловое сопротивление строительных конструкций. Этот параметр характеризует свойства стройматериалов препятствовать потерям тепловой энергии. Тепловое сопротивление является обратным показателем, если сравнивать со степенью теплопроводности. При повышенном значении показателя теплового сопротивления стройматериал может применяться для теплоизоляционных целей, а при пониженном – для ускоренного отвода тепла.

Разрабатывая проект будущего здания, и выполняя тепловые расчеты, необходимо учитывать указанные показатели.

Коэффициент теплопроводности материалов

Коэффициент теплопроводности бетона для различных видов монолита

Определяясь с видом бетона, который будет использоваться для постройки жилого дома, следует оценить, как изменяется теплопроводность монолита для разновидностей этого строительного материала. Поможет сравнить теплопроводность бетона таблица, которая охватывает характеристики всех типов бетона. Рассмотрим, как изменяется уровень теплопроводности бетонного массива, который выражается в Вт/м²х ºC для наиболее распространенных разновидностей материала.

Наименьшее значение коэффициента у бетонных композитов с ячеистой структурой:

• для сухого пенобетона и газонаполненного бетона величина показателя небольшая, по сравнению с другими видами. Она возрастает при повышении плотности материала. При удельном весе 0,6 т/м³ коэффициент равен 0,14, а при плотности 1 т/м³ уже составляет 0,31. При базовой влажности значения возрастают от 0,22 до 0,48, а при повышенной от 0,26 до 0,55;
• керамзитонаполненный бетон, в зависимости от плотности массива, также имеет различную величину коэффициента, который изменяется пропорционально возрастанию удельного веса. Так керамзитобетон с плотностью 0,5 т/м³ имеет низкий коэффициент, равный 0,14, а при возрастании плотности до 1,8 т/м³ параметр теплопроводности возрастает до 0,66.

Величина коэффициента определяется также используемым для приготовления бетонной смеси наполнителем:

• для тяжелого бетона плотностью 2,4 т/м³, содержащего щебеночный наполнитель, показатель составляет 1,51;
• бетон, где в качестве наполнителя используются шлаки, характеризуется уменьшенной величиной теплопроводности, составляющей 0,3–0,7;
• керамзитобетон, содержащий кварцевый или перлитовый песок, имеет плотность 0,8–1 и, соответственно, уровень теплопроводности, равный 0,22–0,41.

Коэффициент теплопроводности бетона

  надежно теплоизолируют возводимое строение. При сооружении стен зданий из бетона, имеющего пористую структуру и пониженный уровень теплопроводности, необходим тонкий слой теплоизолятора. Применение тяжелых марок бетона требует усиленного утепления строения. Для этого укладывается толстый слой теплоизолятора. При подборе материала следует учитывать, что с возрастанием плотности увеличивается теплопроводность бетонного массива.

Какие факторы влияют на коэффициент теплопроводности железобетона

Уровень теплопроводимости бетона, независимо от его марки и наличия в массиве стальной арматуры, зависит от комплекса факторов. Рассмотрим показатели, каждый из которых оказывает определенное влияние на данную характеристику:

• структура бетонного массива. При создании внутри монолита воздушных полостей процесс передачи тепла через ячеистый массив осуществляется на небольшой скорости и с минимальными потерями. Если подытожить, то увеличенная концентрация ячеек позволяет снизить потери тепла;
• удельный вес материала. Плотность бетонного массива влияет на его структуру и, соответственно, на интенсивность процесса теплообмена. При возрастании плотности материала увеличивается степень теплопередачи и возрастает объем тепловых потерь;
• концентрация влаги в бетонных стенах. Бетонный массив, имеющий пористую структуру, гигроскопичен. Частицы влаги, которые по капиллярам просачиваются вглубь бетона, заполняют воздушные поры и ускоряют тем самым процесс теплопередачи.

Выполняя расчеты необходимо учитывать, что с уменьшением влажности материала снижается степень теплопроводимости, и теряется меньшее количество тепла. Применение пористого заполнителя позволяет снизить потери тепла и обеспечить комфортный микроклимат помещения. Стройматериалы с низкой теплопроводностью целесообразно использовать для теплоизоляционных целей. Зная зависимость теплопроводности бетона от его характеристик можно выбрать оптимальный вид материала для постройки стен.

Коэффициент теплопроводности железобетона

Теплопроводность бетона и утепление зданий

Решение о теплоизоляции стен возводимых зданий принимается в зависимости от того, из каких видов бетона производится сооружение стен. Бетонные изделия делятся на следующие виды:

• конструкционные, применяемые для капитальных стен. Отличаются повышенной нагрузочной способностью, увеличенной плотностью, а также способностью ускоренными темпами проводить тепло;
• теплоизоляционные, используемые в ненагруженных конструкциях. Характеризуются уменьшенным удельным весом, ячеистой структурой, благодаря которой снижается теплопроводность стен.

Таблица теплопроводности строительных материалов: коэффициенты

Для поддержания комфортной температуры в помещении можно возводить стены из различных видов бетона. При этом толщина стен будет существенно изменяться. Одинаковый уровень теплопроводности капитальных стен обеспечивается при следующей толщине:

• пенобетон – 25 см;
• керамзитобетон – 50 см;
• кирпичная кладка – 65 см.

Для поддержания благоприятного микроклимата, в рамках мероприятий по энергосбережению, выполняется теплоизоляция строительных конструкций. На стадии разработки проекта специалисты определяют возможные пути потери тепла и выбирают оптимальный вариант утеплителя.

Сравнительный график коэффициентов теплопроводности некоторых строительных материалов и утеплителей

Основной объем тепловых потерь происходит из-за недостаточно эффективной теплоизоляции следующих частей здания:

• поверхности пола;
• капитальных стен;
• кровельной конструкции;
• оконных и дверных проемов.

При профессиональном подходе и выборе эффективных утеплителей можно сделать свой дом более комфортным, а также сэкономить значительный объем денежных средств на отоплении.

Как производится расчет с учетом коэффициента теплопроводности бетона

Для поддержания комфортной температуры и снижения теплопотерь несущие стены современных зданий выполняются многослойными и включают капитальные конструкции, теплоизоляционные материалы, отделочные покрытия. Каждый слой сэндвича имеет определенную толщину.

Решая задачу по расчету толщины теплоизолятора, необходимо использовать формулу расчета теплового сопротивления – R=p/k, которая расшифровывается следующим образом:

• R – величина температурного сопротивления;
• p – значение толщины слоя, указанное в метрах;
• k – коэффициент теплопроводности железобетона, бетона или другого материала, из которого изготовлены стены.

Используя данную зависимость можно самостоятельно выполнить расчет, используя обычный калькулятор. Для этого необходимо разделить толщину строительной конструкции на коэффициент теплопроводимости бетона или другого материала. Рассмотрим пример расчета для стен толщиной 0,3 метра, возведенных из газобетона с удельным весом 1000 т/м³ и степенью теплопроводности, равной 0,31.

Алгоритм вычислений:

• Рассчитайте термосопротивление, разделив толщину стен на коэффициент теплопроводности – 0,3:0,31=0,96.
• Отнимите полученный результат от предельно допустимого для определенной климатической зоны – 3,28-0,96=2,32.

Перемножив коэффициент теплопроводности утеплителя на величину термического сопротивления, получим в результате требуемый размер слоя. Например, толщина листового пенопласта с коэффициентом теплопроводности 0,037 составит – 0,037х2,32=0,08 м.

Заключение

При выполнении проектных работ и осуществлении мероприятий по теплоизоляции зданий необходимо учитывать теплопроводность бетона. Она зависит от структуры, плотности и влажности стройматериала. Понимая определение теплопроводности, и владея методикой расчетов, несложно определить толщину утеплителя для бетонных стен здания. Правильно подобранный теплоизолятор позволит минимизировать тепловые потери, уменьшить затраты на отопление, а также обеспечить поддержание благоприятной температуры.

K-Value, U-Value, R-Value, C-Value — Insulation Outlook Magazine

В большинстве случаев основной характеристикой теплоизоляционного материала является его способность уменьшать теплообмен между поверхностью и окружающей средой или между одной поверхностью и другой поверхностью. Это известно как имеющее низкое значение теплопроводности. Как правило, чем ниже теплопроводность материала, тем выше его изоляционная способность для данной толщины материала и набора условий.

Если это действительно так просто, то почему существует так много разных терминов, таких как K-значение, U-значение, R-значение и C-значение? Вот обзор с относительно простыми определениями.

Значение К

Значение K — это просто сокращение теплопроводности. Стандарт ASTM C168 по терминологии определяет этот термин следующим образом:

Теплопроводность, n: скорость установившегося теплового потока через единицу площади однородного материала, вызванного единичным градиентом температуры в направлении, перпендикулярном этой единице площади.

Это определение действительно не такое уж сложное. Давайте рассмотрим подробнее, по фразе.

Скорость теплового потока можно сравнить со скоростью потока воды, например, воды, протекающей через насадку для душа со скоростью столько галлонов в минуту. Это количество энергии, обычно измеряемое в Соединенных Штатах в британских тепловых единицах, протекающее по поверхности за определенный период времени, обычно измеряемое в часах. Следовательно, временная скорость теплового потока выражается в британских тепловых единицах в час.

Устойчивое состояние просто означает, что условия стабильны, поскольку вода вытекает из душевой лейки с постоянной скоростью.

Однородный материал просто относится к одному материалу, а не к двум или трем, которые имеют однородный состав во всем. Другими словами, существует только один тип изоляции, в отличие от одного слоя одного типа и второго слоя второго типа. Также, для целей этого обсуждения, нет никаких сварных штифтов или винтов, или какого-либо конструкционного металла, проходящего через изоляцию; и пробелов нет.

А как насчет через единицу площади ? Это относится к стандартной площади поперечного сечения.Для теплового потока в Соединенных Штатах квадратный фут обычно используется в качестве единицы площади. Итак, у нас есть единицы в британских тепловых единицах в час на квадратный фут площади (для визуализации представьте себе, как вода течет со скоростью несколько галлонов в минуту, ударяясь о доску размером 1 фут x 1 фут).

Наконец, есть фраза по единичному температурному градиенту . Если два предмета имеют одинаковую температуру и соединены так, что они соприкасаются, тепло не будет переходить от одного к другому, потому что они имеют одинаковую температуру. Для теплопроводности от одного объекта к другому, где оба соприкасаются, должна быть разница температур или градиент.Как только возникает температурный градиент между двумя соприкасающимися объектами, тепло начинает течь. Если между этими двумя объектами есть теплоизоляция, тепло будет течь с меньшей скоростью.

На данный момент у нас есть скорость теплового потока на единицу площади, на градус разницы температур с единицами британских тепловых единиц в час, на квадратный фут, на градус F.

Теплопроводность не зависит от толщины материала. Теоретически каждый кусок изоляции такой же, как и его соседний кусок.Ломтики должны быть стандартной толщины. В Соединенных Штатах для измерения толщины теплоизоляции обычно используются дюймы. Таким образом, нам нужно мыслить в терминах Btus теплового потока на дюйм толщины материала, в час, на квадратный фут площади, на градус F разницы температур.

После выделения определения ASTM C168 для теплопроводности , у нас есть единицы британских тепловых единиц в час на квадратный фут на градус F. Это то же самое, что и термин K-значение.

Значение C

Значение C — это просто сокращение теплопроводности. Для типа теплоизоляции значение C зависит от толщины материала; K-значение обычно не зависит от толщины (есть несколько исключений, не рассматриваемых в данной статье). Как ASTM C168 определяет теплопроводность?

Тепловая проводимость, n: скорость установившегося теплового потока через единицу площади материала или конструкции, вызванного единичной разностью температур между поверхностями тела.

ASTM C168 затем дает простое уравнение и единицы измерения. В единицах измерения дюйм-фунт, используемых в Соединенных Штатах, это британские британские тепловые единицы в час на квадратный фут на градус F разницы температур.

Эти слова довольно похожи на те, что используются в определении теплопроводности . Чего не хватает, так это единиц измерения в дюймах в числителе, потому что значение C для изоляционной плиты толщиной 2 дюйма составляет половину значения, как для изоляционной плиты из того же материала толщиной 1 дюйм.Чем толще изоляция, тем ниже ее коэффициент C.

Уравнение 1: значение C = значение K / толщина

R-стоимость

Обычно этот термин используется для обозначения маркированного рейтинга эффективности теплоизоляции здания, который можно купить на складе пиломатериалов. Он используется реже для механической изоляции, но это все же полезный термин для понимания. Официальное обозначение — термостойкость. Вот как это определяет ASTM C168:

Сопротивление, тепловое, n: величина, определяемая разницей температур в установившемся режиме между двумя заданными поверхностями материала или конструкции, которая индуцирует единичный тепловой поток через единицу площади.

ASTM C168 затем предоставляет уравнение, за которым следуют типичные единицы. В единицах дюйм-фунт тепловое сопротивление измеряется в градусах F, умноженных на квадратные футы площади, умноженные на часы времени на Btus теплового потока.

Большинство людей знают, что для данного изоляционного материала, чем он толще, тем выше R-значение. Например, для определенного типа изоляционной плиты плита толщиной 2 дюйма будет иметь вдвое большее значение R, чем плита толщиной 1 дюйм.

Уравнение 2: R-значение = 1 / C-значение

Если значение C равно 0.5, то значение R равно 2,0. Его можно рассчитать из уравнения для значения C в уравнении 1 выше:

Уравнение 3: R-значение = толщина / K-значение

Таким образом, если толщина составляет 1 дюйм, а значение K равно 0,25, тогда значение R равно 1, деленному на 0,25, или 4 (без единиц измерения для краткости).

Значение U

Наконец, существует U-значение, официально известное как коэффициент теплопередачи . Это больше технический термин, используемый для обозначения тепловых характеристик системы, а не однородного материала.Определение ASTM C168 следующее:

Коэффициент теплопередачи, тепловой, n: передача тепла в единицу времени через единицу площади материальной конструкции и граничных воздушных пленок, вызванная единичной разницей температур между окружающей средой с каждой стороны.

Есть несколько новых терминов: граничные воздушные пленки и между средами на каждой стороне . Предыдущие определения не относились к окружающей среде.

Лучший способ проиллюстрировать коэффициент теплопередачи или значение U — это пример.Рассмотрим стену типичного изолированного дома с номинальными панелями 2 x 4 (которые на самом деле имеют размер около 1-1 / 2 дюйма x 3-1 / 2 дюйма), расположенными на расстоянии 16 дюймов по центру, идущими вертикально. На внутренней стороне стены можно увидеть гипсовую стеновую панель толщиной 3/8 дюйма с пароизоляцией из пластиковой пленки, отделяющей гипсовую стеновую панель от деревянных стоек. Ватины из стекловолокна могут заполнять промежутки шириной 3-1 / 2 дюйма между стойками 2 x 4. На внешней стороне стоек могут быть изоляционные плиты из полистирола толщиной 1/2 дюйма, покрытые внешней деревянной обшивкой.В этом примере не будут учитываться двери и окна, а также значение K и толщина пластикового листа, используемого в качестве пароизоляции.

Расчет коэффициента теплопередачи стены достаточно сложен, чтобы выходить за рамки данной статьи, но для расчета коэффициента теплопередачи необходимо знать или хотя бы оценивать следующие значения: *

• Коэффициент теплопроводности воздушной пленки в помещении
• К-значение гипсокартона толщиной 3/8 дюйма
• К-значение деревянных стоек шириной 3-1 / 2 дюйма
• Расстояние между шпильками (в данном случае 16 дюймов)
• Коэффициент К стекловолоконной теплоизоляции, а также их толщина (3-1 / 2 дюйма)
• Ширина войлока из стекловолокна (16 дюймов минус 1-1 / 2 дюйма толщины деревянных стоек = 14-1 / 2 дюйма)
• Коэффициент К полистирольных плит и их толщина (1/2 дюйма)
• Значение К и толщина древесного сайдинга
• Коэффициент теплопроводности пленки наружного воздуха

Чем ниже значение U, тем ниже скорость теплового потока для данного набора условий.Система стен здания с хорошей изоляцией будет иметь гораздо более низкий коэффициент теплопередачи (коэффициент теплопередачи), чем неизолированная или плохо изолированная система.

Чтобы точно определить коэффициент теплопередачи системы механической изоляции, необходимо учесть передачу тепла через однородную изоляцию, а также через любые бреши и зазоры расширения с другим изоляционным материалом. Есть также пленка наружного воздуха и иногда пленка внутреннего воздуха.

В действительности многие неоднородные порции обычно не учитываются.Стандартные процедуры испытания теплопроводности обычно рассматривают материал как однородный. В реальных условиях жесткие материалы имеют стыки, а иногда и трещины. Эти несоответствия увеличивают коэффициент теплопередачи, чем если бы изоляция вела себя как однородный материал.

Понятия K-value, C-value, R-value и U-value можно суммировать в следующих правилах:

• Чем лучше изолирована система, тем ниже ее коэффициент теплопередачи.
• Чем выше характеристики изоляционного материала, тем выше его коэффициент сопротивления R и ниже коэффициент теплопроводности.
• Чем ниже значение K конкретного изоляционного материала, тем выше его изоляционный показатель для определенной толщины и данного набора условий.

Это те свойства, от которых пользователи теплоизоляции зависят в плане экономии энергии, управления технологическим процессом, защиты персонала и контроля конденсации.

* Значения для всего вышеперечисленного можно найти в Справочнике по основам ASHRAE, глава 25: «Данные о передаче тепла и водяного пара». В главах с 23 по 26 того же руководства ASHRAE также обсуждается расчет коэффициента теплопередачи стены.

Рисунок 1

Сравнение нескольких изоляционных материалов

Рисунок 2

Связь между значением R и значением K

Рисунок 3

Теплопередача через ограждающую конструкцию здания на самом деле зависит от коэффициента теплопроводности стены или крыши, а не только от коэффициента теплоизоляции теплоизоляции.

Рисунок 4

Этот рисунок, Табличка № 26 из Национальных коммерческих и промышленных стандартов изоляции Среднезападной ассоциации подрядчиков по изоляции (MICA) (1999), дает представление о том, почему система изоляции не будет работать так хорошо, как можно было бы предположить, используя непрерывную однородную изоляцию.

Потери тепла при передаче через элементы здания

Передача тепла через стену здания или аналогичную конструкцию может быть выражена как:

H _t = UA dt (1)

, где

H _t = тепловой поток (Btu / hr, W, J / s)

U = общий коэффициент теплопередачи, «U-значение» (Btu / hr ft ^{2 o} F, Вт / м ² K)

A = площадь стены (футы ² , м ² )

dt = разница температур ( ^o F, K)

Общий коэффициент теплопередачи — значение U — описывает, насколько хорошо строительный элемент проводит тепло или скорость передачи тепла (в ваттах или БТЕ / час) через одну единицу площади (м ² или фут ² ) ул. структура, деленная на разницу температур в конструкции.

Онлайн-калькулятор тепловых потерь

U-значение (БТЕ / час фут ^{2 o} F, Вт / м ² K)

Площадь стены (футы ² , м ² )

Разница температур ( ^o F, ^o C, K)

Общие коэффициенты теплопередачи некоторых распространенных строительных элементов

— изоляция 1 дюйм7

Строительный элемент		Коэффициент теплопередачи U-значение
		(БТЕ / (час фут 2 o F))	(Вт / (м 2 K))
Двери	Одиночный лист — металл	1.2	6,8
	1 дюйм — дерево	0,65	3,7
	2 дюйма — дерево	0,45	2,6
Кровля	9029 без гофрированного металла		9029 Гофрированный металл 1,5
	1 дюйм дерева — неизолированный	0,5	2,8
	2 дюйма дерева — неизолированный	0,3	1,7
	1 дюйм дерева — изоляция 1 дюйм	0.2	1,1
	Дерево 2 дюйма — изоляция 1 дюйм	0,15	0,9
	2 дюйма — бетонная плита	0,3	1,7
	2 дюйма — бетонная плита	0,15	0,9
Окна	Вертикальный одинарный стеклопакет в металлической раме		5,8
	Вертикальный одинарный стеклопакет в деревянной раме		4.7
	Вертикальное окно с двойным остеклением, расстояние между стеклами 30-60 мм		2,8
	Вертикальное окно с тройным остеклением, расстояние между стеклами 30-60 мм		1,85
	Вертикальное герметичное окно с двойным остеклением , расстояние между стеклами 20 мм		3,0
	Вертикальное герметичное тройное остекление, расстояние между стеклами 20 мм		1,9
	Вертикальное герметичное стеклопакет с покрытием Low-E	0.32	1,8
	Вертикальное окно с двойным остеклением с покрытием Low-E и наполнением тяжелым газом	0,27	1,5
	Вертикальное окно с двойным остеклением с 3 пластиковыми пленками (с покрытием Low-E) и заполнение тяжелым газом	0,06	0,35
	Горизонтальное одинарное стекло	1,4	7,9
Стены	6 дюймов (150 мм) — заливной бетон 80 фунтов / фут 3	3,9
	10 дюймов (250 мм) — кирпич	0,36	2,0

Значения U и R

Значение U (или U-фактор) является мерой скорости потеря или получение тепла из-за конструкции из материалов. Чем ниже коэффициент U, тем выше сопротивление материала тепловому потоку и тем лучше изоляционные свойства. Значение U — это величина, обратная значению R.

Общее значение U для конструкции, состоящей из нескольких слоев, может быть выражено как

U = 1 / ∑ R (2)

, где

U = коэффициент теплопередачи (БТЕ / hr ft ^{2 o} F, Вт / м ² K)

R = «R-value» — сопротивление тепловому потоку в каждом слое (hr ft ^{2 o} F / Btu, м ² K / Вт)

R-значение одного слоя может быть выражено как:

R = 1 / C = s / k (3)

, где

C = проводимость слоя (БТЕ / час фут ^{2 o} F, Вт / м ² K)

k = теплопроводность материала слоя (БТЕ в / час фут ^{2 o} F, Вт / м · К)

с = толщина слоя (дюймы, м)

Примечание! — в дополнение к сопротивлению в каждом строительном слое — существует сопротивление внутренней и внешней поверхности окружающей среде.Если вы хотите добавить поверхностное сопротивление к вычислителю U ниже — используйте один — 1 — для толщины — l _t — и поверхностное сопротивление для проводимости — K .

Онлайн

Значение U Калькулятор

Этот калькулятор можно использовать для расчета общего значения U для конструкции с четырьмя слоями. Добавьте толщину — l _t — и проводимость слоя — K — для каждого слоя.Если количество слоев меньше четырех, замените толщину одного или нескольких слоев на ноль.

1. с (дюйм, м) k (британских тепловых единиц дюйм / час фут ^{2 o} F, Вт / м · K)

2. с (дюйм, м) k (британских тепловых единиц дюйм / час фут ^{2 o} F, Вт / м · К)

3. с (дюйм, м) k (БТЕ дюйм / час · фут ^{2 o} F, Вт / м · К)

4. с (дюйм, м) k (БТЕ дюйм / час фут ^{2 o} F, Вт / м · К)

Пример — значение U Бетонная стена

Бетонная стена толщиной 0.25 (м) и проводимость 1,7 (Вт / мК) используется для значений по умолчанию в калькуляторе выше. Сопротивление внутренней и внешней поверхности оценивается в 5,8 (м ² K / Вт) .

Значение U можно рассчитать как

U = 1 / (1 / (5,8 м ² K / Вт) + (0,25 м) / (1,7 Вт / мK))

= 3,13 Вт / м ² K

R-значения некоторых обычных строительных материалов

(м ² К / Вт) плита Gypsum 5/8 «

Материал	Сопротивление R-значение
	(час-фут 2 o F / BTU) 220
Деревянный сайдинг со скосом 1/2 «x 8», внахлест	0.81	0,14
Деревянный сайдинг со скосом 3/4 «x 10», внахлест	1,05	0,18
Штукатурка (на дюйм)	0,20	0,035
0,01
Фанера 1/4 «	0,31	0,05
Фанера 3/8″	0,47	0,08
Фанера 1/2 «	62	0,11
ДВП 1/4 «	0,18	0,03
Мягкий картон, сосна или аналогичный 3/4″	0,94	0,17
1 Мягкий картон, сосна или аналогичный 2 «	1,89	0,33
Мягкая плита, сосна или аналогичный 2 1/2″	3,12	0,55
Гипсокартон 1/2 «	0,45	0,08
0.56	0,1
Стекловолокно 2 дюйма	7	1,2
Стекловолокно 6 дюймов	19	3,3
Обычный кирпич на дюйм						0,202 -значения некоторых общих стеновых конструкций Материал Сопротивление R-значение (час фут 2 o F / Btu) (m 2 K / W ) Стенка 2 x 4, неизолированная 5 0.88 Стена с каркасом 2 x 4 с изоляцией из войлока 3 1/2 « 15 2,6 Стена с каркасом 2 x 4 с жесткой панелью из полистирола 1″, изоляционным покрытием 3 1/2 « 18 3,2 Стена с каркасом 2 x 4 с изоляционной панелью 3/4 «, изоляцией из войлока 3 1/2», изоляцией из полиуретана 5/8 « 22 3,9 Стена с каркасом 2 x 6 с Изоляционная пленка 5 1/2 « 23 4 Стена с 2 х 6 стойками с изоляционной панелью 3/4″, изоляция из войлока 5 1/2 «, изоляция из полиуретана 5/8» 28 4 .9 R-значения изоляции и других строительных материалов В этой статье есть таблица значений R для строительных материалов, но сначала мы должны быстро осветить некоторые основы, касающиеся значений R, U-факторов и расчета теплового сопротивления. Что такое R-ценности? В строительстве R-значение является мерой способности материала противостоять тепловому потоку от одной стороны к другой. Проще говоря, R-значения измеряют эффективность изоляции, а большее число представляет более эффективную изоляцию. R-значения складываются. Например, если у вас есть материал с R-значением 12, прикрепленным к другому материалу с R-value 3, то оба материала вместе имеют R-значение 15. R-значение Единицы Как мы уже говорили, показатель R измеряет термическое сопротивление материала. Это также можно выразить как разность температур, которая заставит одну единицу тепла проходить через одну единицу площади за период времени. Уравнение R-значения (Имперские единицы) R-value Уравнение (единицы СИ) Два приведенных выше уравнения используются для вычисления R-ценности материала.Имейте в виду, что из-за единиц измерения имперское R-значение будет немного меньше, чем R-значение в SI, поэтому важно определить единицы, используемые при международной работе. В приведенных ниже таблицах используются имперские единицы, поскольку наш веб-сайт ориентирован на рынок Северной Америки. Что такое U-факторы? Многие программы моделирования энергопотребления и расчеты кода требуют U-факторов (иногда называемых U-значениями) сборок. U-фактор — это коэффициент теплопередачи, который просто означает, что он является мерой способности сборки передавать тепловой энергии по своей толщине.U-фактор сборки является обратной величиной общего R-значения сборки. Уравнение показано ниже. Уравнение фактора U Таблицы R-значений строительных материалов Значения R для конкретных узлов, таких как двери и остекление, в таблице ниже являются обобщениями, поскольку они могут значительно различаться в зависимости от специальных материалов, используемых производителем. Например, использование газообразного аргона в стеклопакете с двойным стеклопакетом значительно улучшит R-значение. Обратитесь к документации производителя для получения информации о значениях, характерных для вашего проекта. гипсовая плита стены R-1964 9029 Минеральное волокно с деревянными стойками 2×6 @ 24 «OC 127 0,029244 1/4 Воздушное пространство 4 дюйма 9029 2.17 Материал Толщина R-значение (F ° · кв.фут · час / британская тепловая единица) Воздушные пленки Внешний вид 0,17 Внутренняя стенка 0,68 2 9070 Воздушное пространство Минимум от 1/2 «до 4» 1.00 Строительная плита Гипсовая стеновая плита 1/2 « 0,45 Фанера 1/2 « 0,62 Фанера 1″ 1,25 Обшивка из ДВП 1/2 « 1.32 Древесно-стружечная плита средней плотности 1/2 « 0,53 Изоляционные материалы R-11 с металлическим стержнем из минерального волокна OC 5,50 R-11 Минеральное волокно с деревянными шпильками 2×4 @ 16 дюймов OC 12,44 R-11 Минеральное волокно с металлическими шпильками 2×4 @ 24 дюйма OC 60 Минеральное волокно R-19 с металлическими штифтами 2×6 при OC 16 дюймов 7,10 Минеральное волокно R-19 с 2×6 металлическими штифтами при 24 ‘OC 8,55 19,11 Пенополистирол (экструдированный) 1″ 5,00 Пенополиуритан (вспененный на месте) 1 272 9029 909 Полиизоцианурат (с покрытием из фольги) 1 « 7.20 Каменная кладка и бетон Кирпич обыкновенный 4 « 0,80 9029 9029 Кирпич 9 Блок (CMU) 4 « 0,80 Бетонный блок (CMU) 8″ 1,11 Бетонный блок (CMU) 12 « 1.28 Бетон 60 фунтов на кубический фут 1 дюйм 0,52 Бетон 70 фунтов на кубический фут 1 дюйм 0,42 Бетон 80 фунтов 0,33 Бетон 90 фунтов на кубический фут 1 дюйм 0,26 Бетон 100 фунтов на кубический фут 1 дюйм 0,21 на кубический фут 12029 фунтов на бетон 120 фунтов 0.13 Бетон 150 фунтов на кубический фут 1 дюйм 0,07 Гранит 1 дюйм 0,05 Песчаник / известняк 9064 0,0292 Сайдинг Алюминий / винил (без изоляции) 0,61 Алюминий / винил (изоляция 1/2 «) 1.80 Напольное покрытие Твердая древесина 3/4 « 0,68 Плитка 0,070 2,08 Ковер с резиновым покрытием 1,23 Кровля Битумная черепица Деревянная черепица 0,97 Остекление одинарная панель 1,69 Двойное стекло с воздушным пространством 1/2 дюйма 2,04 Двойное стекло с воздушным пространством 3/4 дюйма 2,38 Тройное стекло с 1 / 4 «воздушные пространства 2.56 Тройное остекление с воздушным зазором 1/2 « 3,23 Двери Дерево, массивная сердцевина 3/4 дюйма Металлическая дверь с твердой изоляцией, изоляция из полистирола ASTM C518 Расчетный 1,5 — 2 дюйма 6,00 — 7,00 Металлическая дверь с твердой изоляцией, изоляция из полистирола ASTM C1363 Оперативная 1 .5 «- 2» 2,20 — 2,80 Металлическая дверь с твердой изоляцией, полиуретановая изоляция Расчет по ASTM C518 1,5 — 2 дюйма 10,00 — 11,00 Металлическая дверь с твердой изоляцией, изоляция из полиуретана C1363 Рабочий 1,5 дюйма — 2 дюйма 2,50 — 3,50 Значения в таблице выше были взяты из ряда источников, включая: ASHRAE Handbook of Fundamentals , ColoradoENERGY.org и Building Construction Illustrated Фрэнсис Д.К. Чинг. Также использовались другие второстепенные источники. Archtoolbox не тестирует материалы или сборки. Двери и агрегаты В приведенной выше таблице вы заметите, что для изолированных металлических дверей с полиуретановой изоляцией предусмотрены два совершенно разных значения R. Согласно ASTM C518 (метод расчета) дверь имеет значение R до 11, но при использовании ASTM C1363 (проверено / работоспособно) та же дверь имеет значение R только до 3.5. Это огромная разница, которая по существу сводится к тому, что ASTM C518 является теоретическим максимумом, основанным на тепловом испытании в установившемся режиме только части дверной панели. Однако все мы знаем, что рама, прокладки и оборудование значительно влияют на коэффициент теплопередачи. Поэтому был внедрен новый стандартный тест ASTM C1363, который тестирует всю дверную сборку. включая раму и фурнитуру. Результаты ASTM C1363 намного ниже, но они гораздо более точны для реальных условий установки.Фактически, двери работают так же, как и раньше — просто значения R намного больше соответствуют тому, как дверь действительно работает. Многие архитекторы в настоящее время определяют двери с тестом ASTM C1363 в качестве стандарта на коэффициент теплопередачи. Ожидается, что этому примеру последуют и другие продукты. Для получения дополнительной информации ознакомьтесь со статьей Института стальных дверей. Почему изменились рейтинги тепловых характеристик? Изоляционные материалы | Министерство энергетики Полиуретан — это вспененный изоляционный материал, в ячейках которого содержится газ с низкой проводимостью.Изоляция из пенополиуретана доступна в формулах с закрытыми и открытыми ячейками. В пене с закрытыми порами ячейки с высокой плотностью закрываются и заполняются газом, который помогает пене расширяться и заполнять пространства вокруг нее. Ячейки пенопласта с открытыми порами не такие плотные и заполнены воздухом, что придает изоляции губчатую текстуру и более низкую R-ценность. Как и пенополиизо, R-значение полиуретановой изоляции с закрытыми порами может со временем падать, поскольку часть газа с низкой проводимостью уходит, а воздух заменяет его, что является явлением, известным как термический дрейф или старение.Наибольший тепловой дрейф происходит в течение первых двух лет после изготовления изоляционного материала, после чего значение R остается неизменным, если только пена не повреждена. Фольга и пластиковые покрытия на жестких пенополиуретановых панелях могут помочь стабилизировать R-значение, замедляя тепловой дрейф. Светоотражающая пленка, если она установлена ​​правильно и обращена к открытому пространству, также может действовать как лучистый барьер. В зависимости от размера и ориентации воздушного пространства это может добавить еще один R-2 к общему тепловому сопротивлению. Полиуретановая изоляция доступна в виде вспененного жидкого вспененного материала и жесткого пенопласта. Из него также могут быть изготовлены ламинированные изоляционные панели с различными покрытиями. Нанесение полиуретановой изоляции распылением или вспенением на месте обычно дешевле, чем установка пенопластов, и эти приложения обычно работают лучше, потому что жидкая пена формируется на всех поверхностях. Вся производимая сегодня изоляция из пенополиуретана с закрытыми порами производится с использованием газа, не содержащего ГХФУ (гидрохлорфторуглерод), в качестве вспенивающего агента. Пенополиуретан низкой плотности с открытыми порами использует воздух в качестве вспенивателя и имеет значение R, которое не меняется со временем. Эти пены похожи на обычные пенополиуретаны, но более гибкие. В некоторых сортах с низкой плотностью в качестве пенообразователя используется двуокись углерода (CO2). Пена низкой плотности распыляется в открытые полости стенки и быстро расширяется, герметизируя и заполняя полость. Также доступна медленно расширяющаяся пена, предназначенная для полостей в существующих домах. Жидкая пена расширяется очень медленно, что снижает вероятность повреждения стены из-за чрезмерного расширения.Пена проницаема для водяного пара, остается эластичной и устойчива к впитыванию влаги. Он обеспечивает хорошую герметичность, огнестойкость и не поддерживает пламя. Также доступны жидкие пенополиуретаны на основе сои. Эти продукты могут применяться с тем же оборудованием, что и для пенополиуретанов на нефтяной основе. Некоторые производители используют полиуретан в качестве изоляционного материала в конструкционных изоляционных панелях (СИП). Для изготовления СИП можно использовать пенопласт или жидкую пену.Жидкая пена может быть введена между двумя деревянными обшивками под значительным давлением, и после затвердевания пена создает прочную связь между пеной и обшивкой. Стеновые панели из полиуретана обычно имеют толщину 3,5 дюйма (89 мм). Толщина потолочных панелей составляет до 7,5 дюймов (190 мм). Эти панели, хотя и более дорогие, более устойчивы к возгоранию и диффузии водяного пара, чем EPS. Они также изолируют на 30-40% лучше при заданной толщине. значений — Designing Buildings Wiki Показатели U (иногда называемые коэффициентами теплопередачи или коэффициентами теплопередачи) используются для измерения того, насколько эффективны элементы ткани здания в качестве изоляторов.То есть насколько они эффективны в предотвращении передачи тепла между внутренней и внешней частью здания. R-значения, которые измеряют тепловое сопротивление, а не теплопередачу, часто описываются как обратные U-значения , однако R-значения не включают поверхностную теплопередачу. Чем ниже значение U элемента ткани здания, тем медленнее тепло может проходить через него, и, следовательно, тем лучше он действует как изолятор. В целом, чем лучше (то есть ниже) коэффициент U ткани здания, тем меньше энергии требуется для поддержания комфортных условий внутри здания. По мере роста цен на энергоносители и повышения осведомленности об устойчивости, показатели эффективности, такие как значения U , стали более важными, а строительные стандарты (такие как Строительные нормы и правила) требовали все более низких и низких значений U достигнуты. Это потребовало изменений в конструкции зданий, как в использовании материалов (таких как изоляция), так и в составе строительных элементов (таких как пустотелые стены и двойное остекление), а также в общей структуре ткани здания ( например, уменьшение доли остекления). Показатели U измеряются в ваттах на квадратный метр на кельвин (Вт / (м² · К)). Например, окно с двойным остеклением с коэффициентом U , равным 2,8, на каждый градус разницы в температуре между внутренней и внешней частью окна будет передаваться 2,8 Вт на каждый квадратный метр. Диапазон значений U указан ниже только для сравнения: Сплошная кирпичная стена: 2 Вт / (м²K) Стена полости без изоляции: 1.5 Вт / (м²K). Изолированная стена: 0,18 Вт / (м²K). Одинарное остекление: от 4,8 до 5,8 Вт / (м² · K). Двойное остекление: от 1,2 до 3,7 Вт / (м²K) в зависимости от типа. Тройное остекление внизу: 1 Вт / (м²K). Дверь из массивной древесины: 3 Вт / (м²K). Часть L Строительных норм (Сохранение топлива и энергии) теперь запрещает определенные формы строительства, устанавливая ограничивающие стандарты (т.е. максимальные значения U ) для строительных элементов. См. Раздел Ограничение параметров ткани для получения дополнительной информации. Следует отметить, однако, что это максимально допустимые значения, спецификация для условного жилого здания, упомянутого в Части L1A, имеет значительно более низкие значения, например: Для получения дополнительной информации см. Стандартную процедуру оценки SAP. NB: важно различать значения U для материалов (например, стекла) или сборок (например, окон, которые имеют рамы, воздушные зазоры и т. Д.), Или элементов (например, стен, которые могут иметь сложные конструкции, состоящие из ряда различных компонентов). Значение U элемента (в Вт / (м²K)) можно рассчитать из суммы тепловых сопротивлений (значения R в м²K / Вт) слоев, составляющих элемент, плюс тепловые сопротивления его внутренней и внешней поверхности ( Ри и ​​Ро). Значение U = 1 / (ΣR + Ri + Ro) Где термическое сопротивление слоев элемента R = толщина каждого слоя / теплопроводность этого слоя (его значение k или значение лямбда (λ) в Вт / (мK)). Это может стать сложным расчетом, когда имеется большое количество слоев, вводятся вентилируемые или невентилируемые полости или элемент наклонен.Производители обычно предоставляют значения U для продуктов, которые они поставляют. Есть также ряд калькуляторов U-value , доступных в Интернете (например, калькулятор U-value BRE, хотя это не бесплатно). Методы расчета для значений U , подходящие для демонстрации соответствия строительным нормам, основаны на стандартах, разработанных Европейским комитетом по стандартизации (CEN) и Международной организацией по стандартизации (ISO) и опубликованных как британские стандарты.См. Условные обозначения для расчетов U-значения (издание 2006 г.) BR 443. В то время как значения U все еще используются в Строительных нормах и правилах для установления предельных стандартов для элементов конструкции здания, общие тепловые характеристики зданий теперь оцениваются с использованием более сложных процедур моделирования. Для небытовых зданий Упрощенная энергетическая модель здания (SBEM), разработанная BRE для Министерства по делам сообществ и местного самоуправления, определяет энергетические характеристики предлагаемого здания путем сравнения его годового энергопотребления с аналогичным условным зданием. .SBEM можно загрузить с веб-сайта национальной методологии расчетов. Для жилищ энергоэффективность оценивается с использованием государственной стандартной процедуры оценки (SAP). NB: Хотя значения U и методы моделирования тепловых характеристик зданий неоценимы при установлении стандартов и предоставлении средств сравнения альтернативных решений, они упрощают реальность, а эксплуатационные характеристики редко соответствуют прогнозируемым. Плохое качество изготовления может привести к снижению термического сопротивления, равно как и плохая детализация и присутствие воды в изоляционных материалах.Дополнительные сведения см. В разделе «Технические характеристики изоляции и зазор в характеристиках». NB: Строительные нормы и правила теперь требуют, чтобы «последующие улучшения» выполнялись в некоторых небытовых зданиях, когда они расширяются или изменяются, чтобы привести все здание в соответствие с требованиями Части L Строительных норм. См. Дополнительные сведения в разделе «Последующие улучшения». Изоляция стены полости Пример — потеря тепла через стену Основным источником потерь тепла из дома являются стены.Рассчитайте скорость теплового потока через стену площадью 3 м x 10 м (A = 30 м 2 ). Стена толщиной 15 см (L 1 ) сделана из кирпича с теплопроводностью k 1 = 1,0 Вт / м · К (плохой теплоизолятор). Предположим, что температура внутри и снаружи составляет 22 ° C и -8 ° C, а коэффициенты конвективной теплопередачи на внутренней и внешней сторонах h 1 = 10 Вт / м 2 K и h 2 = 30 Вт / м 2 К соответственно.Обратите внимание, что эти коэффициенты конвекции сильно зависят, в частности, от внешних и внутренних условий (ветер, влажность и т. Д.). Рассчитайте тепловой поток ( потери тепла ) через эту неизолированную стену. Теперь предположим, что теплоизоляция на внешней стороне этой стены. Используйте стекловолокно ватную изоляцию толщиной 10 см (L 2 ) с теплопроводностью k 2 = 0,023 Вт / м · К и рассчитайте тепловой поток ( потери тепла ) через эту композитную стену. Решение: Как уже было написано, многие процессы теплопередачи включают композитные системы и даже включают комбинацию теплопроводности и конвекции. С этими композитными системами часто удобно работать с общим коэффициентом теплопередачи , , известным как U-фактор . Коэффициент U определяется выражением, аналогичным закону охлаждения Ньютона : Общий коэффициент теплопередачи связан с общим тепловым сопротивлением и зависит от геометрии задачи. голая стена Предполагая одномерную теплопередачу через плоскую стену и без учета излучения, общий коэффициент теплопередачи можно рассчитать как: Тогда общий коэффициент теплопередачи равен: U = 1 / (1/10 + 0,15 / 1 + 1/30) = 3,53 Вт / м 2 K Тепловой поток можно рассчитать просто как: q = 3,53 [Вт / м 2 K] x 30 [K] = 105.9 Вт / м 2 Суммарные потери тепла через эту стену будут: q потери = q. A = 105,9 [Вт / м 2 ] x 30 [м 2 ] = 3177 Вт композитная стена с теплоизоляцией Предполагая одномерную теплопередачу через плоскую композитную стену, отсутствие теплового контактного сопротивления и без учета излучения общий коэффициент теплопередачи можно рассчитать как: Тогда общий коэффициент теплопередачи равен: U = 1 / (1/10 + 0.15/1 + 0,1 / 0,023 + 1/30) = 0,216 Вт / м 2 K Затем тепловой поток можно рассчитать просто как: q = 0,216 [Вт / м 2 K] x 30 [ K] = 6,48 Вт / м 2 Суммарные потери тепла через эту стену будут: q потери = q. A = 6,48 [Вт / м 2 ] x 30 [м 2 ] = 194 Вт Как видно, добавление теплоизолятора приводит к значительному снижению тепловых потерь. Его надо добавить, добавление следующего слоя теплоизоляции не дает такой большой экономии.Это лучше видно из метода термического сопротивления, который можно использовать для расчета теплопередачи через композитных стенок . Скорость устойчивой теплопередачи между двумя поверхностями равна разнице температур, деленной на общее тепловое сопротивление между этими двумя поверхностями. Полости и воздушные пространства Полости и воздушные пространства В принципе, использование полостей аналогично использованию изоляционного материала. Если между двумя слоями остается воздушное пространство, которое образует стену или крышу в любом здании, воздух, заключенный между двумя слоями, плохо проводящий тепло, действует как барьер к теплопередаче. Тепло передается через воздушное пространство за счет теплопроводности и конвекции. и радиация. Передача тепла за счет теплопроводности обратно пропорциональна глубине. воздушного пространства. Конвекция в основном зависит от высоты воздушного пространства. и его глубина. Передача тепла излучением относительно не зависит от обоих факторов. толщина и высота, но сильно зависит от отражательной способности внутренней поверхности. Все три механизма зависят от температуры поверхности.В математическая обработка воздушной полости будет аналогична обработке изоляции если не учитывать естественную конвекцию в воздухе. Толщина воздушной полости составляет очень важный параметр дизайна, который регулирует его эффективность, контролируя коэффициент теплопередачи как у утеплителя. Было обнаружено, что с зазорами шириной более 50 мм движение захваченного воздуха из-за температурного градиента начинается, что, в свою очередь, увеличивает коэффициент теплопередача.Это увеличение теплопередачи происходит из-за конвективной теплопередача происходит в дополнение к кондуктивной теплопередаче. Следовательно, полости шириной более 50 мм обычно не являются предпочтительными. Однако, если больше толщины воздушной полости требуется для получения тяжелой изоляции путем установки перегородок. в основной широкой полости в качестве альтернативы можно использовать несколько полостей. Некоторые типичные значения термического сопротивления для воздушных полостей приведены ниже: Размещение воздушной полости Толщина воздушной прослойки (мм) Тепловое сопротивление (м 2 K / Вт) Вертикальный 10-20 0.14 20-50 0,17 Горизонтальный — тепловой поток снизу вверх 10-50 0,17 Горизонтальный — тепловой поток сверху вниз 10-50 0,21 Если есть возможность вентилировать воздушный зазор между крышей и потолком, тогда можно было бы ожидать уменьшения теплопередачи, особенно конвекцией.Если вентиляция эффективна, воздух в пустоте останется закрытым. до температуры окружающей среды, тем самым сводя конвективную теплопередачу к нулю. Однако вентилируемый воздух не снижает лучистую теплопередачу от крыша до потолка. Излучательная составляющая теплопередачи может быть уменьшена с помощью покрытия с низким коэффициентом излучения или высокой отражающей способности (например, алюминиевой фольги) на любая поверхность, обращенная к полости. Помимо применения на стенах и крышах, концепция воздушных полостей также занимает очень важное место в разработке изоляционных окон с использованием детали двойного и тройного остекления. Температурный профиль в конструкции В установившейся ситуации, потому что нет накопления тепла или производства тепла в конструкции, поток тепла через каждый слой конструкции здания должно быть таким же. Изменение температуры в каждом слое линейно и скорость изменения зависит от теплового сопротивления. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт