Xn--80axcdaabq.xn--p1ai

ООО Норма
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Теплопроводность древесины. Теплотехника деревянных домов

Теплопроводность древесины. Теплотехника деревянных домов

23 ноября 2020

Рубленный дом Киров

В любом здании внутренняя и внешняя поверхности нагреваются различно. В результате от точки большего нагрева к точке меньшего нагрева начинается поток тепла. Передача тепла в разных материалах происходит по-разному. На это влияет такое свойства материалов как теплопроводность.

В рамках строительства домов при рассмотрении вопроса теплопроводности, потери тепла, когда стены имеют ровную поверхность, условно принимают передачу тепла как прямой, а не хаотичный поток. При этом и температура рассматривается не поверхности материала, а температуры внутри помещения и снаружи.

Рассмотрим особенности теплопроводности и потери тепла в деревянных домах.

Древесина как строительный материал

Неоднократно уже указывалось в наших статьях, что строительный материал изначально, впрочем, часто и сейчас, привязывался к регионам строительства. Вполне естественно, что в России основным строительным материалом стала древесина разных пород деревьев с учетом места их произрастания.

В местах отсутствия леса, например, в степных районах, таким строительным материалом становился саман — смесь глины с соломой (именно эта идея лежит в изготовлении современного арболита). В местах выхода скалистых пород строительным материалом мог становиться натуральный камень. В первую очередь известняк, так как он легче поддавался обработке.

Но даже при наличии других строительных материалов предпочтение часто отдавалось древесине. Более того, происходит это и в настоящее время даже при условии наличия развитой транспортной сети и грузоперевозок строительных материалов.

Теплопроводность древесины

Строительство домов из дерева ведется как в отношении маленьких дачных домиков, небольших домов для постоянного проживания или загородного отдыха, так и в отношении больших коттеджей. Одним из важнейших факторов является достаточно низкая теплопроводность древесины. Сравним данные на конкретных примерах.

* Данные из СНиП II-А.7-62 Строительная теплотехника и СНиП II-3-79 Строительная теплотехника

Строительный материалПлотность, кг/м3Теплопроводность, Вт/(м*град)Теплоемкость, Дж/(кг*град)
Бетон на гравии или щебне из камня*24001,51840
Бетон на песке1800..25000,7710
Блок газобетонный400. 8000,15. 0,3
Блок керамический поризованный0,2
Газо- и пенобетон*8000,21840
Известняк (облицовка)*1400 — 20000,49 — 0,93850 — 920
Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией*12000,41840
Керамзитобетон легкий500 — 12000,18 — 0,46
Керамзитобетон на керамзитовом песке*18000,66840
Керамика теплая0,12
Кирпич красный плотный1700 — 21000,67840 — 880
Кирпич красный пористый15000,44
Кирпич облицовочный18000,93880
Кирпич силикатный1000 — 22000,5 — 1,3750 — 840
Кладка из глиняного обыкновенного кирпича (ГОСТ 530-80) на цементно-песчаном растворе*18000,56880
Кладка из керамического пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе*1200 — 16000,35 — 0,47880
Кладка из силикатного кирпича (ГОСТ 379-79) на цементно-песчаном растворе*18000,7880
Ракушечник1000 — 18000,27 — 0,63

Теплопроводность и другие свойства древесины разных пород деревьев

Строительный материалПлотность, кг/м3Теплопроводность, Вт/(м*град)Теплоемкость, Дж/(кг*град)
Берёза510..7700,151250
Дуб вдоль волокон*7000,232300
Дуб поперек волокон (ГОСТ 9462-71, ГОСТ 2695-83)*7000,12300
Кедр500 — 5700,095
Клён620 — 7500,19
Липа, (15% влажности)320 — 6500,15
Лиственница6700,13
Пихта450 — 5500,1 — 0,262700
Сосна и ель вдоль волокон*5000,182300
Сосна и ель поперек волокон (ГОСТ 8486-66, ГОСТ 9463-72)*5000,092300
Сосна смолистая 15% влажности600 — 7500,15 — 0,232700
Тополь350 — 5000,17

Если сравнить показатели в таблицах, то хорошо видно, что теплопроводность древесины ниже теплопроводности многих стеновых материалов. Лишь некоторые современные материалы приближаются, поэтому показатель с деревом (в таблицу не выведены данные по утеплителям, т.к. это не конструктивный материал, который будет рассмотрен в отдельной статье).

Потоки тепла в брусовом и бревенчатом доме

Потоки тепла в брусовом и бревенчатом доме

Изменение требований к теплосопротивлению ограждающих конструкций: слева R

При сравнении разных видов пород необходимо отметить, что на показатель теплопроводности древесины оказывает влияние её плотность и влажность. Плотность одной и тоже породы дерева может зависеть от места произрастания. По этой причине в таблице местами указаны несколько показателей.

Одной из самых «теплых» пород деревьев является кедр. Его коэффициент теплопроводности составляет 0,095 Вт/(м*С). Дом, построенный из кедра, будет очень хорошим вложением, так как позволит экономить на отоплении.

Ель также является хорошим решением для строительства в плане экономии на отоплении. Схожа с елью пихта, но только при условии, что нет повышенной смолистости. Именно смолистость сосны и её плотность отодвигает её на следующую позицию.

Плотность деревьев, особенно хвойных, очень зависит от места их произрастания, а это сказывается на теплопроводности. Показательным примером является именно сосна.

Так в северных районах России, например, Астраханская область, которая славится мачтовыми соснами с малой сбежестью ствола, годовой прирост у сосны не большой, древесина плотная. В Вологодской области часто предпочитают строить из ели, а не из сосны. В то же время в южной тайге сосна имеет резкий прирост летом с древесиной меньшей плотности. В результате теплопроводность такой сосны ниже, но и сбежесть больше.

В строительстве закрепилась практика применения для расчетов усредненного коэффициента теплопроводности для деревянных домов на основе средних данных по сосне, то есть 0,15 Вт/(м* 0 С). В действительности, если рассматривать сухую древесину, то коэффициент теплопроводности составит 0,11 — 0,13 для ели, пихты, сосны и лиственницы и менее 0,1 Вт/(м* 0 С) для кедра. Эти показатели сопоставимы, например, с газосиликатным блоком автоклавного производства.

Толщина стены из дерева

С учетом коэффициента теплопроводности 0,11 — 0,13 1 Вт/(м* 0 С) и сопротивления теплопередаче для средней полосы европейской части России равной 3 м2* 0 С/Вт. Таким образом, толщина стены должна равняться 0,11*3=0,33 метра или 0,13*3=0,39 метра. С учетом этих показателей и применяется усредненный вариант толщины стены для сосны 37 см. Это норма для энерго- и теплосберегающих условий.

Для нас привычно, что стена в доме ровная, плоская. Учитывая тот факт, что тепло передается благодаря хаотичному движению частиц, но в условиях плоской стены можно говорить о прямолинейной передаче тепла от зоны с высокой температурой в зону с низкой. В условиях со стеной из бруса и лафета для энергоэффективного дома потребуется толщина стены 37 см.

Но в условиях с бревном ситуация будет выглядеть иначе. Закругленная поверхность «создаст» разнонаправленные векторы передачи тепла. В результате чего за толщину стены необходимо принимать диаметр бревна, а не его половину по самому узкому месту. Зону межвенцового паза или, как еще называют, теплового моста можно рассматривать как «мостик холода» аналогично раствору в кирпичной кладке.

Потоки тепла в брусовом и бревенчатом доме

Иными словами, в случае строительства дома из бревна, он должен строиться из бревна диаметром 37 см.

Здесь необходимо заметить, что толщина стены это только одно из условий энергоэффективности. Существует еще и понятие допустимых к эксплуатации условий когда, например, рассматривается температура помещений не 24 0 С, а 18 — 20 0 С.

Кроме этого возможна ситуация, когда строительство энергоэффективного дома оказывается нерациональным с учетом стоимости строительство и дальнейшего ремонта, расход на которые может оказаться выше экономии на отоплении. Если же посмотреть СНиП 30-ти летней давности, то выяснится, что достаточной была толщина стены из дерева в 2 — 3 раза тоньше.

Строить дом с большей толщиной стены и меньше тратить на отоплении или построить дом дешевле, но на отоплении тратить больше — это вопрос, на который каждый должен ответить для себя лично. Проектирование дома должно вестись с учетом ответа на этот вопрос.

Бревенчатые дома и о чем часто спрашивают перед началом строительства.

Статья посвящена подробным ответам на часто задаваемые вопросы о том, сколько может стоить бревенчатый дом, и какие факторы влияют на его цену. Вкратце затронуты рекомендации по выбору фундамента, сравнительные диаграммы толщины стены и коэффициента ее теплопроводности, выбор метода укладки бревен и защиты древесины, условия гарантии. Предлагаем также статью-обзор об архитектурных стилях деревянных домов разных стран и технологических новшествах производства, которые открывают уникальные возможности в проектировании и строительстве современных деревянных домов с помощью опорно-балочных систем.

Итоговая стоимость деревянного дома, прежде всего, зависит от толщины бревна и типа его обработки: ручной или механической.

Вопрос 1. Достаточно ли толщины деревянной стены 180-240мм для круглогодичного проживания?

В данной таблице представлены коэффициенты теплопроводности различных строительных материалов согласно СНИПам:

Материал для стен

Плотность, кг/м 3

Коэффициент теплопроводности, Вт/(м * К)

Толщина стены(м) при одинаковом Rопр

Вес 1 м 2 стены, кг

Кирпич глиняный полнотелый

Кирпич глиняный пустотелый брутто1400

Кирпич глиняный поризованный

Ячеистый бетон (автоклавный)

7

Древесина (ель европейская)

9

На этом графике наглядно показано, какой стеновой материал наиболее эффективно сохраняет тепло при наименьшей толщине.

Диаграмма теплопроводности стенового материала и его толщины

Номера внизу совпадают с номерами материала в таблице. На 7-й позиции пено-бетоны, которые при достижении необходимой плотности не имеют никаких преимуществ в сравнении с деревом, но являются довольно хрупким стеновым материалом. Сосна или ель идет на 8-й позиции. Теплее дерева при достаточной плотности только сип-панель (9), которая, на наш взгляд, не является экологически безопасным материалом.

О вреде стирол-содержащих полимерных соединений (основа СИП панели — пенополистирол) говорилось много. В угоду промышленной выгоде проводится масса исследований, призванных уговорить конечного потребителя смириться с присутствием ядовитых пластмасс в окружающей среде. Приводятся аргументы, что полимеры стирола это «умеренно опасные вещества», что стирол поражает нервную систему, кроветворение, обмен веществ только в «больших» концентрациях. Чтобы уменьшить возгораемость полимера (а пенопласт горит мгновенно и выделяет черный дым), предлагаются еще более технологичные и сложные химические соединения и антипирены, которые добавляются в саму молекулярную формулу пенополистирола (ППС). Цинично говорить об экологичности этого продукта в контексте того, что мы уже пьем и едим из полистироловой пластиковой посуды, так как временный контакт с полимерами 3-го класса опасности — это одно, и совсем другое — постоянное воздействие его на организм человека при круглогодичном цикле. Во втором случае происходит постепенный распад полимерных связей при контакте с воздухом и температурным воздействием с дальнейшим выделением вредных веществ в окружающую среду. В пожароопасной же ситуации при возгорании ППС образуется такая концентрация паров стирола, бензола, этилбензола, толуола, оксида углерода, что человек теряет сознание прежде, чем успеет покинуть здание.

Но вернемся к таблице.

Мы сравним только природные материалы. При наименьшей толщине теплоизоляция деревянных стен является практически эталонной. Даже глиняный кирпич с 20% пустотности имеет существенное увеличение толщины стены для достижения схожих теплоизоляционных показателей.

Например, при коэффициенте теплопроводности 0,16-Вт/(м * К) у ели европейской мы используем толщину бревна 220 мм. У кирпича с пустотностью 20% этот коэффициент в 2,7 раза выше и составляет 0,43 Вт/(м * К), следовательно толщина стены должна быть равна – 594мм или округляем 60см.

В случае с полнотелым кирпичом картина еще нагляднее, потому что у него коэффициент теплопроводности в 3,5 раз выше и составляет 0,56 Вт/(м * К). В этом случае для достижения теплоты деревянного сруба из бревна диаметром 220 мм нужна стена из кирпича толщиной 84см (220мм*3,5=840мм). Для бревна диаметром 24см математика такая:

24*2,7=64,8см – толщина стены для пустотелого кирпича

24*3,5=84см – толщина стены для полнотелого глиняного кирпича

Это вычисление справедливо, потому что пропорции отношения коэффициента теплопроводности к толщине стены у обоих материалов даже при других значениях ( Rопр) приблизительно одинаковы.

Теперь сравним показатели плотностей и веса материалов, которые будут учитываться при строительстве фундамента.

Диаграмма плотности стенового материала и его веса

Здесь принцип сравнения немного другой. Обратите внимание, что кирпич плотнее дерева в 3-4 раза, но тяжелее при этом в 8-9 раз, а силикатный в 22 раза. Этот показатель часто становится критичным при строительстве из кирпича на легких песчаных грунтах и нужно прибегать к забиванию свай.

Вопрос 2. Какой фундамент подходит для бревенчатых домов

Для строительства бревенчатого дома необязательны массивные тяжелые фундаменты.

Для дома в среднем 150-200м2 в два этажа достаточно ленточного фундамента шириной 300мм или столбчатого с шагом 2-2,5м и сечением 300х300мм, при этом глубина столбцов зависит от глубины промерзания грунта и в разных регионах может быть разной, чаше всего 1100мм. Часто клиенты прибегают к комбинированию фундаментов, чтобы немного сэкономить: всю жилую деревянную часть постройки ставят на ленточный фундамент, а террасы, навесы и пристройки – на столбчатый или монолитный толщиной около 250мм.

Вопрос 3. Сколько может стоить бревенчатый дом?

Цена бревенчатого дома компании «Современные деревянные дома» зависит от диаметра бревна, технологии сруба, его комплектации и рассчитывается для двухэтажного дома площадью 150-200м2

Наша компания предлагает расчет цены двух вариантов строительства в разных комплектациях:

  • «Базовая конструкция»
  • «Под ключ»

Стоимость бревенчатого дома из оцилиндрованного бревна в базовой комплектации

начинается от 1600 гр за 1 м2

(Цены за 1 кв.м указаны на момент написания статьи)
Базовая конструкция предусматривает строительство:

  • Стен
  • Перегородок
  • Балок перекрытия
  • Стропильной конструкции
  • Комплект расходных материалов
  • Стен
  • Перегородок
  • Балок перекрытия
  • Стропильной конструкции
  • Комплект расходных материалов

начинается от 4500 гр за 1 м2

(Цены за 1 кв.м указаны на момент написания статьи)

Стоимость бревенчатого дома из оцилиндрованного бревна «под ключ»

начинается от 5000 грм2

(Цены за 1 кв. м указаны на момент написания статьи)
Комплектация «Под ключ» предусматривает «Базовую конструкцию» плюс:

  • Пластиковые двухкамерные окна, ламинированные под дерево
  • Двери – деревянные (сосна)
  • Полы
  • Потолки отделка евро-доской
  • Кровля – мягкая битумная (подшивка свесов)
  • Шлифовка, антисептик и покраска

начинается от 7000 гр/м2

(Цены за 1 кв. м указаны на момент написания статьи)
Комплектация «Под ключ» предусматривает «Базовую конструкцию» плюс:

  • Пластиковые двухкамерные окна, ламинированные под дерево
  • Двери – деревянные (сосна)
  • Полы
  • Потолки отделка евро-доской
  • Кровля – мягкая битумная (подшивка свесов)
  • Шлифовка, антисептик и покраска

Полный перечень цен по комплектации и видам работ смотрите в разделе «прайсы»

Вопрос 4. Какой лес и диаметр бревна лучше использовать для строительства бревенчатого дома?

Компания «Современные деревянные дома» использует бревна сосны и смереки (ель европейская) карпатского региона произрастания.

Сравнительные характеристики древесины сосны и ели европейской (смереки):

Подбор оптимальной толщины бруса для деревянного дома

Рассмотрим более пристально вопрос оптимальной толщины бруса для постройки дома из сосны. Индивидуальность проекта диктует свои правила, и важно учесть все нюансы, что поможет избежать подводных камней и наслаждаться в будущем комфортом и уютом.

Теплопроводность строительных материалов

В строительной практике существует несколько видов бруса:

  1. Оцилиндрованный.
  2. Строганый. С профилем или без.
  3. Клееный.

Оцилиндрованный брус это просто-напросто бревно, с которого при помощи специального станка сняли наружный слой древесины и придали ему равномерно по всей длине округлую форму. Недостатки такой конструкции связаны с высокой продуваемостью и усадкой бревен естественной влажности.

Строганый без профиля брус изготовляется на деревообрабатывающем заводе, и имеет, как правило, прямоугольное сечение. Постройка здания из такого материала значительно проще и быстрей. Профилированный брус отличается наличием канавок, с их помощью можно точно направлять и позиционировать брус, в результате чего такая конструкция практически не продувается и требует меньшее количество отделочного материала.

Коэффициент теплопроводности клееного бруса 0,15 Вт/(м·K), а это значит, что в доме, построенном из бруса толщиной 160 мм, тепло будет держаться 15 часов с момента отключения отопления.

Мы занимаемся исключительно профилированным цельным брусом, который намного прочнее клееного и на 100% экологичен. Монолитность структуры определяет высокую прочность и сопротивление на кручение и изгиб, а отсутствие клея и однородность бруса сохраняют его высокие теплоизоляционные свойства.

Толщина бруса для дома выбирается по следующим критериям:

  • Климатические условия.
  • Размеры дома.
  • Требуемый класс энергосбережения.
  • Соответствие требованиям СНиП.

Необходимая толщина деревянной стены рассчитывается по формуле:

где Sм – толщина стены, R – сопротивление теплопередачи стены (показатель берут соответственно региону проживания), Kt – коэффициент теплопроводности.

Для умеренного климатического пояса сопротивление теплопередачи стены составляет 3,0 – 3,2. Коэффициент теплопроводности берем из таблички, указанной выше, (берем значение для древесины сосны поперек волокон).

Таким образом, получаем для дома, построенного из бруса сосновых пород:

Sм = 3,0*0,09 = 0,27 м

Значит оптимальной для нашего региона является стена из бруса толщиной 270 мм. Чтобы решить вопрос соответствия толщине стен дома всем указанным нормативам теплопередачи, мы внедрили технологию строительства из двойного бруса с утеплением с общей толщиной стен 300 мм, которая за счет наличия утеплителя между двумя рядами деревянного сухого бруса эквивалентна по теплопроводности толщине цельной деревянной стены 517 мм. Подробнее про эту технологию можно почитать в публикациях на нашем сайте.

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

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.

Тёплый деревянный дом: расчёт толщины стен и особенности рубки углов

Делаем расчёт для сосны. Также на теплоэффективность бревенчатой стены влияет не только ширина паза, но и профиль бревна — его сечение: круглое или т.

Стесав древесину, мы уменьшаем теплосопротивление стены, так как бревно в стене работает всем своим сечением. Конечно, результаты данного упрощённого расчёта ориентировочны. Большая часть теплопотерь в доме происходит через окна, систему вентиляции, кровлю и фундамент. Нет смысла делать стены из бревна диаметром в 0.

Чтобы выбрать оптимальный вариант рубки бревенчатого дома и тем самым сделать его тёплым, нужно понять, какие варианты рубки существуют, и чем они отличаются друг от друга. Эта разновидность имеет самый высокий коэффициент теплопроводности. Именно поэтому, несмотря на прекрасные качественные показатели прочности, данный материал редко используют при возведении стен. Он чаще всего применяется для мощения дорог и создания полов в промышленных помещениях. Это очень большой показатель, который делает бессмысленным использование клинкера для строительства утепленных конструкций.

Для этих целей существуют иные строительные материалы. Далее идет стройматериал из силиката. Существует множество разновидностей этого стройпродукта, и уровень потери тепла тут напрямую зависит от веса блока. То есть тем меньше весит силикатный брикет, чем меньше потеря тепла будет у постройки, созданной из него. А вот уже щелевой силикат будет иметь коэффициент равный значению — 0,4, что практически в два раза эффективнее.

Изделия из кирпича — характеристики

Однако силикат, будучи дешевым изделием, требует качественного дополнительного утепления. Да и показатели прочности и долговечности у него довольно посредственные. В особую категорию выделяются керамические изделия, которые имеют множество разновидностей. Все их разбирать мы не будем, а остановимся на самых используемых.

Все эти материалы применяются при кладке. Каждый из них имеет свое значение сохранения и потери тепла. Это объясняется его весом.

Понятие теплопроводности

Однако хрупкость этого материала не позволяет его использовать во многих строительных конструкциях. Особняком стоят огнеупорные керамические стройматериалы. Данное совпадение не удивительно, ведь шамот представляет собой обожженный глиняный брусок, который имеет повышенные огнеупорные качества.

Нужно отметить, что теплопроводность керамического кирпича наиболее низкая среди всех видов строительных материалов подобного рода.

теплопроводность кирпича и дерева

Понятное, дело, что не всякая керамика является нетеплопроводной, как уже было замечено выше, многое зависит от веса строительного брикета. Поризованный брусок, сделан таким образом, что помимо имеющихся щелей, в нем также присутствует особая структура, которая снижает его собственный вес.

Выводы

Дома из клееного бруса – теплые и комфортные. Они хорошо сохраняют тепло зимой и прохладу летом, требуют сравнительно небольших затрат на отопление и отличаются приятным микроклиматом. Но чтобы построенный дом был максимально уютным и защищенным от существенных тепловых потерь, нужно еще на этапе его проектирования использовать комплексный подход к обеспечению его энергоэффективности. Дома для постоянного проживания обычно строятся из клееного бруса с сечением 200х280 или 212х192 мм, а в наиболее холодных регионах применяется брус с сечением 240х192 или 240х280 мм.

Выводы

Недостатком клееного бруса скептики считают высокую стоимость. Но, если учесть экономию на отоплении, пожаробезопасность и высокую надежность, то выходит – это выгодный стройматериал.

  1. Клееный брус обеспечивает комфортное проживание, делает строение долговечным, теплым, уютным.
  2. Клееный брус «дышит» и имеет благоприятный микроклимат в комнатах. В доме из клееного бруса не образуется конденсат, не появляется плесень, грибок.
  3. Сборка стенокомплекта из клееного бруса ведется быстро: детали подобраны по размеру, промаркированы. Это снижает затраты на строительство.
  4. Усадка клееного бруса минимальна, отсутствует деформация, появление трещин исключено. Можно сразу же по окончании сборки вселяться, обустраиваться. Дом из клееного бруса при грамотном уходе, эксплуатации десятилетиями не требует ремонта.
  5. Гладкая поверхность, натуральный вид дерева не требуют отделки интерьера. Достаточно покрытия лаком.
  6. Стройматериал прекрасно «удерживает» тепло. Вы сможет сэкономить время и деньги на теплоизоляционных работах и отоплении.

Профессиональный проект, учитывающий особенности региона, назначение объекта, повышает энергоэффективность строения.

Хотите жить в доме, в котором тепло?
Позвоните нам +7 (3452) 60-05-05.

голоса
Рейтинг статьи
Читайте так же:
Расчет кирпича для септика
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector