Консультации строителя онлайн.


Теплотехнический расчет оптимальной толщины стен дома из газобетона.

Теплотехнический расчет оптимальной толщины стен дома из газобетона.
к началу статьи

Итак, мы выясняем какой на самом деле должна быть толщина стен дома из газобетона, соотвествующая требованиям СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий" и СП 23-101-2004 "Проектирование тепловой защиты зданий".
 

Теплотехнический расчет толщины стены из газобетона по нормируемому сопротивления теплопередаче по составляющей "А": Сопротивление теплопередаче наружной стены из газобетонных блоков определенной толщины. Приведенное сопротивление теплопередаче (R0, м2×°С/Вт) наружных стен из газобетона следует принимать не менее нормируемых значений (Rreq, м2×°С/Вт), определяемых по нижеприведенной таблице в зависимости от градусо-суток (Dd) района строительства [пункт 5.3 СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий].

Таблица. Нормируемые значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций (наружных стен) жилых зданий*

Градусо-сутки отопительного  периода, Dd °C сут

Пример региона России

Нормируемые значения сопротивления теплопередаче,  Rreq м2°C/Вт, не менее чем:

Cтены

Перекрытия чердачные и над неотапливаемыми подпольями

Окна и балконные двери

2000

Астраханская обл., Ставропольский край

2,1

2,8

0,3

4000

Белгородская обл., Волгоградская обл.

2,8

3,7

0,45

6000

Алтай, Красноярский край, Москва, Санкт Петербург

3,5

4,6

0,6

8000

Магаданская обл.

4,2

5,5

0,7

10000

Чукотка

4,9

6,4

0,75

12000

н/д

5,6

7,3

0,8

Коэфф. а

 

0,00035

0,00045

 

Коэфф. b

 

1,4

1,9

 

* Таблица составлена по данным Таблицы 4 СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий".

Значения нормируемого сопротивления теплопередаче (Rreq) для величин градусо-суток (Dd), отличающихся от приведенных в таблице выше ориентировочных значений можно определить по формуле:

Rreq = коэфф. a х Dd + коэфф b,
где Dd - градусо-сутки отопительного периода, (°С×сут), для конкретного населенного пункта.

Чтобы узнать нормативные значения градусо-суток отопительного периода обратимся к таблицам из  справочного пособия к СНиП 23-01-99 «Строительная климатология». Величина градусо-суток может значительно отличаться в зависимости от требований к средней внутренней поддерживаемой температуре внутренних помещений:

Таблица. Распределение регионов РФ по климатическим характеристикам (градусо-суткам отопительного периода, Dd )

Градусо-сутки отопительного  периода, Dd °C сут

Регионы России

2300–3500

Адыгея, Краснодарский край, Дагестан, Карачаево-Черкесия, Калмыкия, Кабардино-Балкария, Чечня, Ингушетия, Астраханская область, Ставропольский край, Ростовская область, Калининградская область.

3900–4500

Белгородская область, Брянская область, Волгоградская область, Воронежская область, Курская область, Липецкая область, Орловская область, Смоленская область, Тамбовская область, Приморский край

4500–4900

Владимирская область, Мордовия, Ивановская область, Калужская область, Ленинградская область, Москва, Московская область, Новгородская область, Пензенская область, Рязанская область, Саратовская область, Санкт-Петербург, Тверская область, Тульская область.

5000–5300

Башкортостан, Вологодская область, Карелия, Марий Эл, Камчатка, Костромская область, Нижегородская область, Оренбургская область, Пермская область, Сахалинская область, Татарстан, Ульяновская область, Челябинская область, Чувашия

5350–5900

Алтайский край, Архангельская область, Кировская область, Республика Коми, Коми-Пермяцкий АО, Корякский АО, Красноярский край, Удмуртия, Курганская область, Свердловская область, Хабаровский край

5970–6700

Республика Алтай, Амурская область, Бурятия, Еврейская АО, Иркутская область, Кемеровская область, Мурманская область, Новосибирская область, Омская область, Томская область, Хакасия, Ханты-Мансийский АО

6800–9960

Агинско-Бурятский АО, Магаданская область, Ненецкий АО, Таймыр, Тыва, Тюменская область, Чукотка, Усть-Ордынский АО, Эвенкийский АО, Якутия, Ямало-Ненецкий АО

Более точные значения градусо-суток отопительного периода для городов России приведены в таблице 4.1 Справочного пособия к СНиП 23-01-99* Москва, 2006

Таким образом, вы можете планировать различную среднюю температуру во внутренних помещениях и, исходя из нее, планировать величину тепловой защиты зданий. Следует помнить, что в жилых комнатах здания в холодное время года оптимальная температура составляет 20-22 °С (допустимая 18-24°С), в жилых комнатах домов в районах с наружными температурами наиболее холодной пятидневки ниже - 31°С оптимальная температура составляет 21-23 °С (допустимая 20-22°С). На кухнях и в санузлах: 19-21°С (допустимая 18-26°С). [Таблица 2.1 Справочного пособия к СНиП 23-01-99*]

Пример 1: Требуется определить нормируемое сопротивление теплопередаче стен (Rreq) дома для постоянного проживания в городе Тамбове, если достаточно экономный владелец дома планирует поддерживать среднюю температуру во внутренних жилых помещениях в холодное время года не выше + 20°С.
Определим нормируемое сопротивление теплопередаче  по формуле:
Rreq = коэфф. a х Dd + коэфф b.  Коэфф а = 0,00035, коэфф. b = 1,4, Dd для Т+ 20°С Тамбова = 4800 °С×сут

Подставляем значения в формулу: Rreq= 0,00035 x 4800 +  1,4 = 3,08 м2°C/Вт
Посмотрим как изменится значение нормируемое сопротивление теплопередаче  для стен из газобетона при задаче поддерживать в холодное время года температуру + 22°С (Dd для Т+ 22°С Тамбова = 5200 °С×сут):  Rreq= 0,00035 x 5200 +  1,4 = 3,22 м2°C/Вт.

Рассмотрим пример для Москвы для различных планируемых температур внутренних помещений в холодное время года:
Для температуры +14°C (гараж, мастерская): Rreq= 0,00035 x 3700 +  1,4 = 2,7 м2°C/Вт
Для температуры +20°C: Rreq= 0,00035 x 4900 +  1,4 = 3,1 м2°C/Вт
Для температуры +22°C: Rreq= 0,00035 x 5400 +  1,4 = 3,29 м2°C/Вт
Для температуры +24°C: Rreq= 0,00035 x 5800 +  1,4 = 3,43 м2°C/Вт

Для определения необходимой толщины газобетонной стены для выполнения требований  СНиП 23-02-2003 по нормируемому сопротивлению теплопередаче  для стен  необходимо располагать данными о коэффициенте теплопроводности блоков автоклавного газобетона различных марок по плотности.

Таблица. Коэффициент теплопроводности ячеистых бетонов при равновесной влажности*

Марка ячеистых бетонов по средней плотности

Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м∙°С), при равновесной весовой влажности W

4%

5%

D200

0,056

0,059

D250

0,070

0,073

D300

0,084

0,088

D350

0,099

0,103

D400

0,113

0,117

D450

0,127

0,132

D500

0,141

0,147

D600

0,160

0,183

D700

0,199

0,208

D800

0,223

0,232

D900

0,258

0,269

D1000

0,282

0,293

D1100

0,305

0,318

D1200

0,329

0,342

* По данным таблицы А1 ГОСТ 31359-2007 "Бетоны ячеистые автоклавного твердения". Равновесная влажность устанавливается через 1-2 года после завершения постройки дома.

Зная коэффициент теплопроводности определенной марки газобетона можно установить требуемую толщину стены по формуле:
Толщина стены = R (нормируемое для данного региона строительства тепловое сопротивление строительной конструкции) х λ (коэффициент теплопроводности стенового материала).

Пример расчета минимальной толщины стены из газобетона для загородного дома из автоклавного газобетона марки по плотности D500 с теплопроводностью в реальных условиях равновесной влажности  0,12 Вт/м°С (данные производителя) в Москве с планируемой температурой во внутренних помещениях в холодное время года +22°С.

  1. Находим нормируемое сопротивление теплопередаче  для стен  дома в Москве для температуры +22°C: Rreq= 0,00035 x 5400 +  1,4 = 3,29 м2°C/Вт
  2. Определяем по таблице коэффициент теплопроводности λ для газобетона марки D500 при влажности 5% =  0,147 Вт/м∙°С.
  3. Определяем требуемую толщину стены из газобетона марки D500: Толщина стены = R x λ = 3,29 м2°C/Вт x 0,147 Вт/м∙°С = 0,48 м или 48 см

Получается, что для обеспечения нормируемого сопротивления теплопередаче  для стен  дома в Москве потребуется класть стену из автоклавного газобетона марки по плотности D500 толщиной 50 см.
Можно существенно (до 20% кубатуры стен из газобетона) сэкономить, если использовать вместо конструкционно-теплоизоляционного газобетона марки D500 близкий или равный по прочности на сжатие (B2,0 против B2,0 или B2,5), но менее плотный конструкционно-теплоизоляционный газобетон марки D400 с более низким коэффициентом теплопроводности. Рассмотрим следующий пример с газобетоном более низкой плотности:

  1. Находим нормируемое сопротивление теплопередаче  для стен  дома в Москве для температуры +22°C: Rreq= 0,00035 x 5400 +  1,4 = 3,29 м2°C/Вт
  2. Определяем по таблице коэффициент теплопроводности λ для газобетона марки D400 при влажности 5% =  0,147 Вт/м∙°С.
  3. Определяем требуемую толщину стены из газобетона марки D400: Толщина стены = R x λ = 3,29 м2°C/Вт x 0,117 Вт/м∙°С = 0,38 м или 38 см.

На этой веселой и радостной ноте завершается большинство рекомендаций по выбору толщины стены из автоклавного газобетона в пособиях и рекомендациях производителей и поставщиков газобетона.  Но о чем же они чаще всего умалчивают?  Производители в своих рекомендациях умалчивают о двух важных вещах:

  1. Стены вашего дома будут состоять не из монолитного куска автоклавного газобетона без швов, а из кладки блоков со швами. А коэффициент теплопроводности стены в целом будет выше, чем у отдельных блоков, так как в кладке будут присутствовать мостики холода из раствора или клея. Любые  теплотехнически неоднородные сквозные или несквозные включения  наружных ограждающих конструкций (стальные уголки, армпояса, надпроемные балки, железобетонные каркасы)  увеличат показатели теплопроводности стены.  
  2. Не обязательно достигать нормируемого сопротивления теплопередаче стены увеличением толщины самой газобетонной стены (Хотя зачастую продавцы газобетона вас будут убеждать  поступать именно так: им нужно продать вам как можно больше своей продукции). Однако мы можем использовать двухслойные или трехслойные стены с утеплителем из паропроницаемой базальтовой ваты, кубический метр которой стоит значительно дешевле кубического метра газобетона, а коэффициент теплопроводности базальтовой ваты значительно ниже, чем у газобетонной кладки. Пункт 8.11 СП 23-101-2004 "Проектирование тепловой защиты зданий"  рекомендует использовать утеплитель толщиной не менее 50 мм. Соотношение толщины наружного утеплителя и толщины стены должно быть не менее 1:1,25.

Поэтому мы переходим к рассмотрению вопроса, как на самом деле обстоят дела с теплопроводностью кладки из газобетона и как сэкономить на материалах, не проиграв в тепловой защите дома.