Теплотехнический расчет стены деревянного дома

Какая должна быть толщина стен в деревянном доме?

В этой статье речь пойдет о теплотехническом расчете наружной стены дома. Мы подробно расскажем вам о том, как вычислить нужную толщину утеплителя при строительстве дома, чтобы в вашем жилье было тепло круглый год и даже в самые лютые морозы.

Пример теплотехнического расчета наружной стены деревянного дома

Поговорка гласит: мой дом – моя крепость. Чтобы чувствовать себя в доме защищенно, нужно позаботиться о прочном фундаменте, о надежной крыше над головой и о теплых стенах. А какой толщины должна быть стена дома и утеплитель, чтобы враг в виде холода не проник в вашу крепость? Об этом мы сейчас и расскажем на примере теплотехнического расчета наружной стены дома из бруса с облицовкой в виде кирпича и минераловатным утеплителем.

У нас вы можете заказать строительство дома из бревна или бруса под ключ.

Подставляя свои исходные данные в расчет, вы сможете самостоятельно произвести все необходимые вычисления и сделать выводы о том, насколько эффективен будет предполагаемый вами способ утепления.

Расчет мы будем производить с учетом требований СП 50.13330.2012, СП 131.13330.2012, СП 23-101-2004.

Итак, что мы имеем:

• район строительства: Москва
• относительная влажность воздуха внутри дома (φв) – 55%
• оптимальная температура воздуха внутри дома (tв) – 20 °C

Открываем СП 50.13330.2012 (табл.1) и видим, что при таких исходных данных влажностный режим помещения считается нормальным.

Далее определяем по формуле из этого документа Rотр – базовое значение сопротивления теплопередаче:

Для наружных стен жилого дома коэффициент а (по табл.3 СП 50.13330.2012) равен 0,00035, коэффициент b равен 1,4.

ГСОП – градусо-сутки отопительного периода вычисляем по формуле:

Согласно исходным данным, tв = 20 °С

tот – средняя температура наружного воздуха (СП131.13330.2012, табл.1) для периода с температурой не выше 8 °С.

zот – продолжительность отопительного периода в сутках (СП131.13330.2012, табл.1) для периода с температурой не выше 8 °С.

Получаем ГСОП = (20-(-2.2))*205 = 4551 °С·сут

Подставляем все данные в формулу определения Roтр

Мы получили нормируемое значение сопротивления теплопередаче стен.

Теперь вычисляем значение Rфакт для конкретной стены. Оно должно быть равно этому значению или превышать его (Rфакт > Rнорм).

Записываем слои «пирога» с толщиной каждого слоя (δ) и с коэффициентом его теплопроводности (λ):

1. кирпичная кладка (δ1=0.12м, λ1=0.58Вт/м°С);
2. воздушная прослойка 3 см (δ2=0.03м, λ2=0.16Вт/м°С);
3. минераловатный утеплитель (δ3=0,07, λ3=0.04Вт/м°С);
4. деревянный брус (δ4=0.18м, λ4=0.18Вт/м°С);
5. слой штукатурки 2 см (δ5=0.02м, λ5=0.21Вт/м°С).

Чтобы определить условное сопротивление теплопередаче, подставляем данные в формулу (СП 50.13330.2012):

Rint=1/aint, где аint — коэффициент теплоотдачи для наружных стен, по СП 50.13330.2012 (табл.4) он равен 8,7 Вт/м²°С

Rext =1/аext — коэффициент теплоотдачи для наружных стен в зимний период, по СП 50.13330.2012 (табл.6) он равен 23 Вт/м²°С

Rn=R1+R2+R3+R4+R5 (сумма всех слоев «пирога») =δ1/λ1+δ2/λ2+δ3/λ3+δ4/λ4+δ5/λ5

Подставляем все данные в формулу и считаем:

Фактическое сопротивление теплопередаче определяем по формуле:

Rфакт=Rусл *k, где k – коэффициент теплотехнической однородности наружной стены

В результате получаем:

Поскольку полученная величина сопротивления теплопередаче больше, чем требуемая (3.13>2.99), значит стена с предполагаемым «пирогом» и толщиной утеплителя в 7 см полностью соответствуют требованиям по теплопередаче.

Такой пример теплотехнического расчета наружной стены позволяет определить и общую толщину ограждающей конструкции: δ1+δ2+δ3+δ4+δ5=12+3+7+18+2=42 см

1-кирпичная кладка; 2-воздушная прослойка; 3-минераловатный утеплитель; 4-деревянный брус; 5-слой штукатурки;

Теплотехнический расчет наружной стены онлайн-калькулятор

Если все эти формулы для вас темный лес, то можно воспользоваться онлайн-калькулятором. Выбрав исходные данные (город, температурный режим, влажность, конструкция стены) и подставив их в вычислительную программу, вы получите итоговый результат теплоизоляции ограждающих конструкций. Теплотехнический расчет наружной стены онлайн-калькулятор сделать просто, скопируйте ссылку в свой браузер http://rascheta.net/

Надеемся, изучение данной статьи было для вас полезным, и теперь вы сможете сами произвести теплотехнический расчет, онлайн-калькулятор вам в этом поможет. Делитесь ссылкой на статью со своими друзьями в социальных сетях, рассказывайте блоге и пишите комментарии. А также вступайте в нашу группу В Контакте.

Уважаемые заказчики!

На всю продукцию компании предоставляется гарантия 5 лет.

Приём заказов и запись на консультацию осуществляется:
ПН-ПТ: с 9:00 до 21:00
СБ: с 10.00 до 18.00
ВС: выходной день

Телефон: +7 (919)-194-66-66

Источник

Толщина стен деревянного дома

Оптимальная толщина стен деревянного дома, построенного из бруса или оцилиндрованного бревна, — это величина, при которой достигается благоприятный температурный режим в помещениях, обеспечивается экономичность строительства и долговременность эксплуатации здания. С целью определения нужной величины перед проектированием здания первым делом проводится теплотехнический расчет. При расчете учитываются климатические условия, а также характеристики материала, отопительной системы и сооружения в целом.

Определение оптимальной толщины деревянной стены

В ходе проектирования рассматриваются следующие факторы:

• действующие нагрузки;
• теплотехнические характеристики конструкций;
• дополнительные требования по пожарной, санитарной безопасности, экономической целесообразности и др.

На первом этапе определяются нагрузки, которые будут испытывать конструкции от собственного веса, снега, ветра, находящихся в здании людей, мебели и оборудования. Стандартные расчеты показывают, что для строительства деревянного жилого дома высотой до 2 этажей достаточно сечения бруса 160-180 мм. Такой показатель гарантирует необходимую несущую способность ограждающих конструкций, обеспечивая их устойчивость без деформаций.

Следующий этап — теплотехнический расчет. Определяется необходимое сопротивление теплопередаче стен. Расчет ведется с учетом температурных порогов и относительной влажности наружного воздуха, а также точки образования росы, солнечной радиации и прочих данных. Общие рекомендации указаны в СП 50.13330.2012.

Если в деревянном доме толщина любой стены из бруса недостаточна, то требуемая теплозащита не будет обеспечена. С другой стороны, чересчур массивные ограждающие конструкции увеличивают расход материала и долю трудозатрат, что ведет к необоснованному удорожанию строительных работ.

Как рассчитывается необходимая толщина стен из бруса

Теплопередача в ограждающих деревянных конструкциях происходит неравномерно — скорость волн в 3 раза выше вдоль волокон, чем поперек, поэтому для расчетов принимается коэффициент теплопроводности λ при поперечном расположении волокон. На теплопроводящую способность также влияет порода дерева и плотность древесины — λ составляет для:

О хороших теплоизоляционных свойствах дерева свидетельствует очевидная физическая величина: коэффициент теплопроводности любой древесины в 18 раз меньше, чем у железобетона.

Толщина однослойных деревянных стен определяется по формуле δ=Rтр*λ, где Rтр — требуемое сопротивление теплопередаче, λ — коэффициент теплопроводности. Если есть слои специального утеплителя и/или отделка, то учитывается их взнос в общее сопротивление теплопередаче. Нужно из Rтр вычесть значение Ri=δi/ λi каждого слоя материала и по полученной величине произвести расчет сечения деревянных конструкций.

Строительные стандарты

Разберем на примере теплотехнический расчет для здания, возводимого в климатических условиях северо-запада России (г. Тверь). Требуемое термическое сопротивление ограждающих конструкций равно Rтр=3,15 м²С/Вт (определяется по ТСН 23-309-2000).

Если здание будет строиться из соснового бруса, то минимальная толщина согласно нормативам:

δмин=Rтр* λ= 3,15*0,15 = 0,473 м = 47 см

Получаем, что по стандартам деревянный дом должен иметь стены полуметровой толщины. На практике же используются пиломатериалы стандартных размеров (180-270 мм).

Энергопотери, происходящие через стены, составляют всего 10-15%. Основная доля теплого воздуха испаряется из помещений сквозь негерметичные проемы, через фундамент, крышу. Снижение теплопотерь достигается качественным утеплением перекрытий, настилом надежных полов, монтажом хороших дверей, установкой энергосберегающих стеклопакетов и выбором эффективной и экономичной системы отопления.

Толщина стен деревянного дома для зимнего проживания

При строительстве дома, который будут использовать для круглогодичного проживания, обычно учитываются два критерия: прочность и комфортабельность. Оба требования успешно «закрывает» брус сечением 145-150 мм.

С оцилиндрованным бревном ситуация сложнее.

• Если в регионе температура зимой достигает -30℃, то диаметр выбираемого для строительства бревна должен составлять 240-260 мм.
• При зимних холодах, достигающих -40℃, рекомендуемый диаметр — 280-320 мм.

Древесина довольно капризна, негативно реагирует на влажность и жару. Справиться с нежелательными последствиями можно, если выбрать клееный брус для возведения стен деревянного дома. Клееный брус не только стабилен (ламели предварительно просушивают перед склеиванием, что уменьшает растрескивание материала), но обладает хорошими теплоизоляционными свойствами. Теплопотери сквозь ограждающие конструкции будут минимальными, поскольку в строении из клееного пиломатериалы стыки плотные, а щели практически не образуются.

При строительстве из классического бруса избежать сезонного разбухания и рассыхания дерева поможет наружное утепление минеральной ватой. Достаточно слоя в 100 мм. Теплоизолятор обладает одинаковой с деревом паропроницаемостью, поэтому можно построить дом из бруса сечением 160-180 см, а потом произвести внешнюю отделку минватой, не выходя за рамки выделенного бюджета.

Толщина стен деревянного дома для сезонного проживания

И еще один популярнейший вопрос: из бруса какой толщины строить летний дом? При строительстве дачных коттеджей или небольших домиков для летнего отдыха достаточно, чтобы стены выдерживали планируемые нагрузки и сохраняли устойчивость.

• Если планируется всего один этаж, то толщина бруса для дома может составлять 100-120 мм, а диаметр оцилиндрованного бревна — 120-140 мм.
• Для строения в два этажа выбирают брус сечением 140-160 мм или бревно 160-180 мм в диаметре.

Источник

Теплотехнический расчёт наружных стен

В процессе разработки проекта дома очень тщательное внимание нужно уделить теплотехническому расчету наружных стен, чтобы в дальнейшем при эксплуатации не расплачиваться, в прямом смысле, за экономию материалов и неверный подбор ширин и типов ограждающих конструкций.

Определимся с основными вводными:

Место строительства: Тюмень и окрестности
Назначение здания: жилое

Оптимальная температура воздуха в жилой комнате в зимний период согласно ГОСТ 30494-96 табл.1 составляет от +20 до +25 градусов, берем минимально допустимое:

Расчетная температура наружного воздуха t_ext, определяется по таблице 1, столбец 5 СНиП 23-01-99 Строительная климатология:

Там же, в 11 столбце, нам понадобится продолжительность отопительного периода, когда среднесуточная температура ниже +8 °С:

Там же, столбец 12, средняя температура наружного воздуха за отопительный период:

Это константные величины для нашего региона. Любая переплата в надежность, или, другими словами в утепление конструкции, поможет сократить дополнительные ежегодные расходы на источнике обогрева (газ, дрова, электричество). Не стоит основываться на собственных воспоминаниях о климатических условиях, они кратковременны и неточны, а здание строится минимум на 50 лет.

Определение градусо-суток отопительного периода (ГСОП):

Нормативное значение приведенного сопротивления теплопередаче:

R_req= a × D_d + b = 0,00035 × 6120 + 1,4 =

Требуемое сопротивление тепловой защите:

Это основной показатель, с которым мы будем сравнивать все тепловые сопротивления полученных стен из различных материалов для города Тюмени. Для других регионов нужно его пересчитать, основываясь на СНИП.

Кроме этих данных нам потребуются толщины слоев и их коэффициенты теплопроводности λ_i. Обычно эти данные открыто публикуются производителями материалов, либо их усредненные показатели можно взять в приложении 3, СНиП II-3-79* Строительная теплотехника.

В нашем примере в качестве утеплителя рассчитаем газоблок «Поревит» толщиной 200 мм, проверим достаточно ли его для утепления.

Название материала	Ширина, м	λ1, Вт/(м × °С)	R1, м 2 ×°С/Вт
Кирпич фасадный (бессер)	0,08	0,96	0,08 / 0,96 = 0,083
Воздух	0,02	—	—
Поревит БП-200 (D500)	0,2	0,12	0,2 / 0,12 = 1,666
Кирпич несущий	0,12	0,87	0,12 / 0,87 = 0,138
Штукатурка	0,02	0,87	0,02 / 0,87 = 0,023

Сумма термических сопротивлений всех слоев стены без учета слоя утеплителя

ΣR_i = 0,083 + 0,138 + 0,023 = 0,244 м 2 ×°С/Вт

Требуемое сопротивление утеплителя

R_ут = R₀ тр — (0,115 + 0,044 + ΣR_i) = 3,542 — (0,159 + 0,244) = 3,139 м 2 ×°С/Вт

0,115 = R_int = 1/α_int = 1/8,7 — сопротивление теплообмену на внутренней поверхности стен

0,044 = R_ext = 1/α_ext = 1/23 — сопротивление теплообмену на наружной поверхности

Требуемая толщина утеплителя δ_ут

δ_ут = λ₂ × R_ут = 0,12 * 3,139 = 0,38 м = 380 мм

В случае, когда в трехслойной кладке в качестве утеплителя применяются минеральная вата, стекловата или другой плитный утеплитель, необходимо устройство воздушной вентилируемой прослойки между наружной кладкой и утеплителем. Толщина этой прослойки должна составлять не менее 10 мм, а желательно 20—40 мм. Она необходима для того, чтобы осушать утеплитель, который намокает от конденсата.

Данная воздушная прослойка является не замкнутым пространством, поэтому в случае ее наличия в расчете необходимо учитывать требования п.9.1.2 СП 23-101-2004, а именно:

а) слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой и наружной поверхностью (в нашем случае — это декоративный кирпич (бессер)), в теплотехническом расчете не учитываются;
б) на поверхности конструкции, обращенной в сторону вентилируемой наружным воздухом прослойки, следует принимать коэффициент теплоотдачи α_ext = 10,8 Вт/(м°С).

Мы получили толщину утеплителя 380 миллиметров, значит блока «Поревит» с толщиной 200 в кладке недостаточно. Блока шириной 380 мм нет в сортаменте, а потому следует использовать близкий по значению 400 мм.

Определим общее термическое сопротивление стены теперь уже с учетом утеплителя:

R₀ = 0,115 + 0,044 + 0,244 + 0,4/0,12 = 3,736 м 2 ×°С/Вт

Если общее термическое сопротивление больше требуемого, значит расчет выполнен верно:

3,736 > 3,542 м 2 ×°С/Вт

Лирическое отступление

Некоторые могут возразить, мол, строят стены из чистого «Поревита» толщиной 300 мм и в домах тепло — это верно.

, не всегда уличная температура держится в своих минимальных значениях и 7–10 морозных дней можно потерпеть в прохладном здании, а , можно добиться комфортной температуры в помещении увеличив расход тепловой энергии (газ, дрова, электричество).

Полученный показатель дает лишь рекомендованную толщину стен, при соблюдении которой, получите температуру в в помещениях, при соблюдении технологий возведения прочих ограждающих конструкций: пол, потолок, окна, двери.

Типовые конструкции стен

Разберем варианты из различных материалов и различных вариаций «пирога», но для начала, стоит упомянуть самый дорогой и сегодня крайне редко встречаемый вариант — стена из цельного кирпича. Для Тюмени толщина стены должна быть 770 мм или три кирпича.

В противовес, достаточно популярный вариант — брус 200 мм. Из схемы и из таблицы ниже становится очевидно, что одного бруса для жилого дома недостаточно. Остается открытым вопрос, достаточно ли утеплить наружные стены одним листом минеральной ваты толщиной 50 мм?

Название материала	Ширина, м	λ1, Вт/(м × °С)	R1, м 2 ×°С/Вт
Вагонка из хвойных пород	0,01	0,15	0,01 / 0,15 = 0,066
Воздух	0,02	—	—
Эковер Стандарт 50	0,05	0,04	0,05 / 0,04 = 1,25
Брус сосновый	0,2	0,15	0,2 / 0,15 = 1,333

Подставляя в предыдущие формулы, получаем требуемую толщину утеплителя δ_ут = 0,08 м = 80 мм.

Отсюда следует что утепления в один слой 50 мм минеральной ваты недостаточно, нужно утеплять в два слоя с перехлестом.

Любителям рубленных, цилиндрованных, клееных и прочих видов деревянных домов. Можете подставить в расчет любую, доступную вам, толщину деревянных стен и убедиться, что без внешнего утепления в холодные периоды вы: либо будете мерзнуть при равных расходах тепловой энергии, либо тратить больше на отопление. К сожалению, чудес не бывает.

Так же стоит отметить несовершенство стыков между бревнами, что неизбежно ведет к теплопотерям. На снимке тепловизора угол дома снятый изнутри.

Керамзитоблок

Следующий вариант так же набрал популярность в последнее время, керамзитоблок 400 мм с облицовкой кирпичом. Выясним какой толщины утеплитель нужен в этом варианте.

Название материала	Ширина, м
Кирпич	0,12	0,87	0,12 / 0,87 = 0,138
Воздух	0,02	—	—
Эковер Стандарт 50	0,05	0,04	0,05 / 0,04 = 1,25
Керамзитоблок	0,4	0,45	0,4 / 0,45 = 0,889

Подставляя в предыдущие формулы, получаем требуемую толщину утеплителя δ_ут = 0,094 м = 94 мм.

Для кладки из керамзитоблока с облицовкой кирпичом требуется минеральный утеплитель толщиной 100 мм.

Газоблок

Газоблок 400 мм с нанесением утеплителя и оштукатуриванием по технологии «мокрый фасад». Величину внешней штукатурки в расчет не включаем из-за крайней малости слоя. Так же, в силу правильной геометрии блоков сократим слой внутренней штукатурки до 1 см.

Название материала	Ширина, м
Эковер Стандарт 50	0,05	0,04	0,05 / 0,04 = 1,25
Поревит БП-400 (D500)	0,4	0,12	0,4 / 0,12 = 3,3
Штукатурка	0,01	0,87	0,01 / 0,87 = 0,012

Подставляя в предыдущие формулы, получаем требуемую толщину утеплителя δ_ут = 0,003 м = 3 мм.

Здесь напрашивается вывод: блок Поревит толщиной 400 мм не требует утеплителя с внешней стороны, достаточно внешней и внутренней штукатурки или отделки фасадными панелями.

Несмотря на то, что мы получили для газобетона минимальную толщину утеплителя, это вовсе не значит что он не нужен — обязательно нужен.

Если объяснить это коротко, то коэффициенты теплороводности λ всех материалов указываются для идеальных условий: постоянная температура и влажность. В жизни же газобетон увлажняется из-за разности температур внутри и снаружи дома, при этом значительно теряет свои характеристики теплопроводности.

Заключение

Таинство теплотехнического расчета открывает не только возможность в подборе стеновых ограждений: пирог утепленной кровли, полы первого этажа и чердачные перекрытия, всё считается с применением этих формул. Для пола нужно учитывать, что температура в пространстве между землей и полом не опускается ниже +5 градусов, поэтому требуемое сопротивление тепловой защите R₀ тр придется подобрать по-новой.

Станет ли дом тёплым и экономичным зависит только от вас, а в следующей статье мы разберём вопросы: конденсата, точки росы, правильного утепления газобетона и почему в качестве утеплителя стен не стоит использовать пенопласт и пенополистирол.

Источник