Коэффициент теплопроводности кирпичной кладки

Обновлено: 16.05.2024

Последние годы при строительстве дома или его ремонте большое внимание уделяется энергоэффективности. При уже существующих ценах на топливо это очень актуально. Причем похоже что дальше экономия будет приобретать все большую важность. Чтобы правильно подобрать состав и толщин материалов в пироге ограждающих конструкций (стены, пол, потолок, кровля) необходимо знать теплопроводность строительных материалов. Эта характеристика указывается на упаковках с материалами, а необходима она еще на стадии проектирования. Ведь надо решить из какого материала строить стены, чем их утеплять, какой толщины должен быть каждый слой.

Что такое теплопроводность и термическое сопротивление

При выборе строительных материалов для строительства необходимо обращать внимание на характеристики материалов. Одна из ключевых позиций — теплопроводность. Она отображается коэффициентом теплопроводности. Это количество тепла, которое может провести тот или иной материал за единицу времени. То есть, чем меньше этот коэффициент, тем хуже материал проводит тепло. И наоборот, чем выше цифра, тем тепло отводится лучше.

Диаграмма, которая иллюстрирует разницу в теплопроводности материалов

Материалы с низкой теплопроводностью используются для утепления, с высокой — для переноса или отвода тепла. Например, радиаторы делают из алюминия, меди или стали, так как они хорошо передают тепло, то есть имеют высокий коэффициент теплопроводности. Для утепления используются материалы с низким коэффициентом теплопроводности — они лучше сохраняют тепло. В случае если объект состоит из нескольких слоев материала, его теплопроводность определяется как сумма коэффициентов всех материалов. При расчетах, рассчитывается теплопроводность каждой из составляющих «пирога», найденные величины суммируются. В общем получаем теплоизоляцонную способность ограждающей конструкции (стен, пола, потолка).

Теплопроводность строительных материалов показывает количество тепла, которое он пропускает за единицу времени

Есть еще такое понятие как тепловое сопротивление. Оно отображает способность материала препятствовать прохождению по нему тепла. То есть, это обратная величина по отношению к теплопроводности. И, если вы видите материал с высоким тепловым сопротивлением, его можно использовать для теплоизоляции. Примером теплоизоляционных материалов может случить популярная минеральная или базальтовая вата, пенопласт и т.д. Материалы с низким тепловых сопротивлением нужны для отведения или переноса тепла. Например, алюминиевые или стальные радиаторы используют для отопления, так как они хорошо отдают тепло.

Таблица теплопроводности теплоизоляционных материалов

Чтобы в доме было проще сохранять тепло зимой и прохладу летом, теплопроводность стен, пола и кровли должна быть не менее определенной цифры, которая рассчитывается для каждого региона. Состав «пирога» стен, пола и потолка, толщина материалов берутся с таким учетом чтобы суммарная цифра была не меньше (а лучше — хоть немного больше) рекомендованной для вашего региона.

Коэффициент теплопередачи материалов современных строительных материалов для ограждающих конструкций

При выборе материалов надо учесть, что некоторые из них (не все) в условиях повышенной влажности проводят тепло гораздо лучше. Если при эксплуатации возможно возникновение такой ситуации на продолжительный срок, в расчетах используют теплопроводность для этого состояния. Коэффициенты теплопроводности основных материалов, которые используются для утепления, приведены в таблице.

Часть информации взята нормативов, которые прописывают характеристики определенных материалов (СНиП 23-02-2003, СП 50.13330.2012, СНиП II-3-79* (приложение 2)). Те материал, которые не прописаны в стандартах, найдены на сайтах производителей. Так как стандартов нет, у разных производителей они могут значительно отличаться, потому при покупке обращайте внимание на характеристики каждого покупаемого материала.

Таблица теплопроводности строительных материалов

Стены, перекрытия, пол, делать можно из разных материалов, но так повелось, что теплопроводность строительных материалов обычно сравнивают с кирпичной кладкой. Этот материал знаю все, с ним проще проводить ассоциации. Наиболее популярны диаграммы, на которых наглядно продемонстрирована разница между различными материалами. Одна такая картинка есть в предыдущем пункте, вторая — сравнение кирпичной стены и стены из бревен — приведена ниже. Именно потому для стен из кирпича и другого материала с высокой теплопроводностью выбирают теплоизоляционные материалы. Чтобы было проще подбирать, теплопроводность основных строительных материалов сведена в таблицу.

Древесина — один из строительных материалов с относительно невысокой теплопроводностью. В таблице даны ориентировочные данные по разным породам. При покупке обязательно смотрите плотность и коэффициент теплопроводности. Далеко не у всех они такие, как прописаны в нормативных документах.

Наименование	Коэффициент теплопроводности
В сухом состоянии	При нормальной влажности	При повышенной влажности
Сосна, ель поперек волокон	0,09	0,14	0,18
Сосна, ель вдоль волокон	0,18	0,29	0,35
Дуб вдоль волокон	0,23	0,35	0,41
Дуб поперек волокон	0,10	0,18	0,23
Пробковое дерево	0,035
Береза	0,15
Кедр	0,095
Каучук натуральный	0,18
Клен	0,19
Липа (15% влажности)	0,15
Лиственница	0,13
Опилки	0,07-0,093
Пакля	0,05
Паркет дубовый	0,42
Паркет штучный	0,23
Паркет щитовой	0,17
Пихта	0,1-0,26
Тополь	0,17

Металлы очень хорошо проводят тепло. Именно они часто являются мостиком холода в конструкции. И это тоже надо учитывать, исключать прямой контакт используя теплоизолирующие прослойки и прокладки, которые называются термическим разрывом. Теплопроводность металлов сведена в другую таблицу.

Название	Коэффициент теплопроводности	Название	Коэффициент теплопроводности
Бронза	22-105	Алюминий	202-236
Медь	282-390	Латунь	97-111
Серебро	429	Железо	92
Олово	67	Сталь	47
Золото	318

Как рассчитать толщину стен

Для того чтобы зимой в доме было тепло, а летом прохладно, необходимо чтобы ограждающие конструкции (стены, пол, потолок/кровля) должны иметь определенное тепловое сопротивление. Для каждого региона эта величина своя. Зависит она от средних температур и влажности в конкретной области.

Термическое сопротивление ограждающих
конструкций для регионов России

Для того чтобы счета за отопление не были слишком большими, подбирать строительные материалы и их толщину надо так, чтобы их суммарное тепловое сопротивление было не меньше указанного в таблице.

Расчет толщины стены, толщины утеплителя, отделочных слоев

Для современного строительства характерна ситуация, когда стена имеет несколько слоев. Кроме несущей конструкции есть утепление, отделочные материалы. Каждый из слоев имеет свою толщину. Как определить толщину утеплителя? Расчет несложен. Исходят из формулы:

Формула расчета теплового сопротивления

R — термическое сопротивление;

p — толщина слоя в метрах;

k — коэффициент теплопроводности.

Предварительно надо определиться с материалами, которые вы будете использовать при строительстве. Причем, надо знать точно, какого вида будет материал стен, утепление, отделка и т.д. Ведь каждый из них вносит свою лепту в теплоизоляцию, и теплопроводность строительных материалов учитывается в расчете.

Сначала считается термическое сопротивление конструкционного материала (из которого будет строится стена, перекрытие и т.д.), затем «по остаточному» принципу подбирается толщина выбранного утеплителя. Можно еще принять в расчет теплоизоляционных характеристики отделочных материалов, но обычно они идут «плюсом» к основным. Так закладывается определенный запас «на всякий случай». Этот запас позволяет экономить на отоплении, что впоследствии положительно сказывается на бюджете.

Пример расчета толщины утеплителя

Разберем на примере. Собираемся строить стену из кирпича — в полтора кирпича, утеплять будем минеральной ватой. По таблице тепловое сопротивление стен для региона должно быть не меньше 3,5. Расчет для этой ситуации приведен ниже.

Для начала просчитаем тепловое сопротивление стены из кирпича. Полтора кирпича это 38 см или 0,38 метра, коэффициент теплопроводности кладки из кирпича 0,56. Считаем по приведенной выше формуле: 0,38/0,56 = 0,68. Такое тепловое сопротивление имеет стена в 1,5 кирпича.
Эту величину отнимаем от общего теплового сопротивления для региона: 3,5-0,68 = 2,82. Эту величину необходимо «добрать» теплоизоляцией и отделочными материалами.

Если бюджет ограничен, минеральной ваты можно взять 10 см, а недостающее покроется отделочными материалами. Они ведь будут изнутри и снаружи. Но, если хотите, чтобы счета за отопление были минимальными, лучше отделку пускать «плюсом» к расчетной величине. Это ваш запас на время самых низких температур, так как нормы теплового сопротивления для ограждающих конструкций считаются по средней температуре за несколько лет, а зимы бывают аномально холодными. Потому теплопроводность строительных материалов, используемых для отделки просто не принимают во внимание.

Во многих случаях при выборе материала для строительства дома мы не вникаем, каково теплосопротивление строительных материалов, а полагаемся на «народные» методики. Самые популярные из них: «как у соседа», «как раньше», «смотри, какой толстый слой», и – венец искусства – «вроде, должно быть нормально». Что ж, ваш дом – вам и решать, какому методу отдать предпочтение. Но чтобы точно ответить на вопрос, достаточно ли тепло будет в вашем доме зимой (и достаточно ли прохладно в летний зной), нужно знать теплосопротивление стены. Откуда его можно узнать, как считать теплопроводность стены и как это поможет при ответе на ваш вопрос? Давайте разберемся по порядку.

Итак, немного теории, чтобы определиться с терминами и понять, как рассчитать теплосопротивление стены.

Если внутри тела имеется разность температур, то тепловая энергия переходит от более горячей его части к более холодной. Такой вид теплопередачи, обусловленный тепловыми движениями и столкновениями молекул, называется теплопроводностью.
Итак, теплопроводность – это количественная оценка способности конкретного вещества проводить тепло.
Теплосопротивление – величина обратная теплопроводности. (Хорошо проводит тепло – значит, слабо теплу сопротивляется. Следовательно, обладает высокой теплопроводностью и низким теплосопротивлением).
То есть, при строительстве лучше использовать материалы с низкой теплопроводностью (высоким теплосопротивлением) для лучшего сохранения тепла.

Как рассчитать теплопроводность стены?

Чтобы рассчитать теплосопротивление слоя нужно его толщину в метрах разделить на коэффициент теплосопротивления материалов, из которых он выполнен.
Как рассчитать коэффициент теплопроводности? Эти расчеты делаются в лабораторных условиях. Тем не менее, узнать его несложно: нормальный производитель всегда предоставляет эти данные, указан он и в СНиПе в разделе «Строительная теплотехника», правда, там представлены не все современные материалы. Если вы хотите знать теплосопротивление материалов, таблица с некоторыми из них представлена на данной странице.

Как пользоваться коэффициентом теплопроводности? В СНИПе указано два режима эксплуатации А и Б. Режим А подходит для сухих помещений (влажность меньше 50%) и для районов, удаленных от морских берегов. Для московского региона, например, подходит режим А. Таким образом, теплосопротивление стен по регионам может отличаться.

Теплосопротивление слоя =	толщина слоя (м)
	Коэффициент теплопроводности материала ( )

Теплосопротивление многослойной конструкции считается как сумма теплосопротивлений каждого слоя. (В случае с одним слоем все просто – его теплосопротивление и будет теплосопротивлением всей конструкции.)

Теплосопротивление конструкции = теплососпротивление слоя 1 + теплосоротивление слоя 2 + и т.д.

Единицы измерения теплосопротивления -

Рассмотрим, как рассчитать толщину стены по теплопроводности на конкретных примерах.

Пример 1

Стена толщиной в полтора кирпича, или, если перевести в международную систему измерения, 0,37 метра (37 сантиметров). Как посчитать теплопроводность стены?

Все, кто имел опыт работы с кирпичом, знают, что кирпич может быть разным. И коэффициент теплопроводности кирпичной кладки, соответственно, тоже разный. Кроме того, теплопроводность кирпичной стены на обычном цементно-песчаном растворе будет ниже, чем коэффициент отдельного кирпича. Как посчитать коэффициент теплопроводности стены в таком случае? Для расчетов будет правильно использовать именно значение для кладки.

Вид кирпича	Коэффициент теплопро- водности*,	Кирпичная кладка на цементно-песчаном растворе, плотность 1800 кг/м³*	Теплосопроти- вление стены толщи- ной 0,37 м,
Красный глиняный (плотность 1800 кг/м³)	0,56	0,70	0,53
Силикатный, белый	0,70	0,85	0,44
Керамический пустотелый (плотность 1400 кг/м³)	0,41	0,49	0,76
Керамический пустотелый (плотность 1000 кг/м³)	0,31	0,35	1,06

(*из межгосударственного стандарта ГОСТ 530-2007)

Итак, мы убедились, что не все кирпичи одинаковы. И теплопроводность кирпичной кладки в зависимости от вида кирпича может отличаться в 2 раза. Ваш дом из какого кирпича? А мы рассмотрим самый лучший результат (плотность кирпичной кладки полтора керамических пустотелых кирпича). В данном случае теплосопротивление кирпича 1,06 . Запомним результат и перейдем к следующему примеру.

Пример 2

Допустим, мы хотим построить дачный домик из бруса сечением 15 см. Снаружи и изнутри отделаем вагонкой. Что получим? Коэффициент теплосопротивления дерева поперек волокон (данные из СНиПов) составляет 0,14 . Теперь делаем расчет теплосопротивления стены: толщину материала разделим на коэффициент теплопроводности.

Для бруса (это 0,15 м дерева) теплосопротивление составит (0,15/0,14) 1,07 .

Для вагонки (толщина 20 мм или 0,02 м) – 0,143 . Да, вагонка с двух сторон, значит 0.143 х 2 = 0,286 . Справедливости ради заметим, что на практике теплосопротивлением вагонки чаще всего пренебрегают, так как на стыках она имеет еще меньшую толщину, следовательно, меньшее теплосопротивление материала.

Запомним общее расчетное теплосопротивление стены из 15-исантиметрового бруса, обшитого изнутри и снаружи вагонкой, –
1,356 .

Чтобы не было необходимости делать расчёт теплосопротивления стены для каждого материала, в приведенной здесь таблице мы собрали данные по теплосопротивлению материалов, часто используемых при строительстве домов.

Таблица теплосопротивления материалов

Материал	Толщина материала (мм)	Расчетное теплосо- противлениеа (м² * °С / Вт)
Брус	100	0,71
Брус	150	1,07
Кладка из красного кирпича (плотность 1800 кг/м³)	380 (полтора кирпича)	0,53
Кладка из белого силикатного кирпича	380 (полтора кирпича)	0,44
Кладка из керамического пустотелого кирпича (плотность 1400 кг/м³)	380 (полтора кирпича)	0,76
Кладка из керамического пустотелого кирпича (плотность 1000 кг/м³)	380 (полтора кирпича)	1,06
Кладка из красного кирпича (плотность 1800 кг/м³)	510 (два кирпича)	0,72
Кладка из белого силикатного кирпича	510 (два кирпича)	0,6
Кладка из керамического пустотелого кирпича (плотность 1400 кг/м³)	510 (два кирпича)	1,04
Кладка из керамического пустотелого кирпича (плотность 1000 кг/м³)	510 (два кирпича)	1,46
Кладка на клей из газо- пенобетонных блоков (плотность 400 кг/м³)	200	1,11
Кладка на клей из газо- пенобетонных блоков (плотность 600 кг/м³)	200	0,69
Кладка на клей керамзитобетонных блоков на керамзитовом песке и керамзитобетоне (плотность 800 кг/м³)	200	0,65
Теплоизоляционные материалы
Плиты из каменной ваты ROCKWOOL ФАСАД БАТТС	50	1,25
Ветрозащитные плиты Изоплат	25	0,45
Теплозащитные плиты Изоплат	12	0,27

Снова обратимся к СНиПам: теплосопротивление наружной стены, например, в Московской области должно быть не меньше 3 . Помните цифры, которые мы получили? В Российской Федерации нет районов, для которых эта величина составляла хотя бы 1,5 (не говоря уже о значениях еще ниже). Для сравнения приведем такие данные: в Германии эта норма определена не менее 3,4 , в Финляндии - не менее 5 (это, разумеется, уже не по нашим СНиПам, а по их регламентирующим документам).

Эти требования - для домов постоянного проживания. Если дом (как написано в СНиПах) предназначен для сезонного проживания, либо отапливается менее 5 дней в неделю, эти требования на него не распространяются.
Итак мы можем сделать вывод, что в домах со стенами в 1,5 кирпича, либо из бруса в 15 см проживать постоянно… нежелательно. Но ведь живем же! Да, только цена отопления 1 м³ из года в год становится все выше. Со временем все домовладельцы перейдут к эффективному утеплению домов - экономические соображения заставят заранее рассчитать теплопроводность стены и выбрать наилучшее техническое решение.

Оптимизация защитных функций внешней оболочки здания – одна из актуальных задач строительства, решение которой должно приводить к сокращению потерь тепловой энергии и уменьшению затрат на эксплуатацию здания. С целью определения эксплуатационной эффективности наружных стеновых конструкций в климатической камере проводились теплотехнические испытания кладок из крупноформатных пустотелых керамических блоков, полнотелого обычного кирпича, кладок из щелевых и полнотелых керамзитобетонных блоков. Предлагаем результаты данных испытаний и рекомендации, сформированные на их основе.

Теплотехнические испытания кладок из различных строительных материалов

Задача оптимизации защитных функций наружных стеновых конструкций многогранна, поскольку необходимо повышение как их энергетической, так и эксплуатационной эффективности. Повышение уровня тепловой защиты наружных ограждающих конструкций реализуется путем:

применения эффективных теплоизоляционных материалов;
минимизации мостиков холода;
минимизации накопления влаги;
повышения герметичности здания.

Поскольку необходимо решать задачу сокращения как тепловых потерь, так и затрат на проведение последующих капитальных ремонтов зданий, необходимо знание о долговечности используемых материалов, физико-механические свойства которых в эксплуатационных условиях могут значительно изменяться. Кроме того, зачастую широко рекламируемые новые материалы не соответствуют заявленному качеству, не в полной мере удовлетворяют спектру климатических параметров России.

В климатической камере были проведены теплотехнические испытания кладок из крупноформатных пустотелых керамических и керамзитобетонных блоков. Для сравнительного анализа одновременно испытывались кладки из крупноформатных пустотелых керамических блоков и полнотелого обычного кирпича; кладки из щелевых и полнотелых керамзитобетонных блоков. На следующем этапе испытаний эти кладки последовательно утеплялись плитами из каменной минеральной ваты, пенополистирола, пеностекла.

Подготовка к теплотехническим испытаниям

В климатической камере ОАО «НИИМосстрой» смонтированы четыре фрагмента наружных ограждающих конструкций размером 1 500×1 500 мм и толщиной кладок 380 мм каждая (рис. 1):

кладка из пустотелых крупноформатных керамических блоков;
кладка из полнотелого обыкновенного глиняного кирпича;
кладка из щелевых керамзитобетонных блоков;
кладка из полнотелых керамзитобетонных блоков.

После изготовления фрагментов кладок их наружная и внутренняя поверхности затирались штукатурным раствором толщиной не более 5 мм и плотностью 1 200 кг/м 3 . Для проведения сравнительного анализа процедуры возведения кладок, измерений всех теплотехнических характеристик строго следовали рекомендациям соответствующих нормативных документов: ГОСТ 530, ГОСТ Р 54853, ГОСТ Р 54852 1 .
На следующем этапе указанные выше кладки последовательно утеплялись плитами из каменной минеральной ваты толщиной 90 мм, плитами из пенополистирола толщиной 100 мм, плитами из пеностекла толщиной 100 мм (рис. 1) и проводились их теплотехнические испытания.

Теплотехнические испытания

При проведении теплотехнических испытаний (согласно ГОСТ 530 и ГОСТ Р 54853) в качестве основных средств измерений использовались измерители плотности тепловых потоков и температуры ИТП-МГ4.03 «ПОТОК» с семью модулями по десять каналов каждый, многофункциональный прибор Testo-435, тепловизор Therma CAM P65 и другие вспомогательные измерительные приборы и оборудование. Все используемое в испытаниях оборудование и средства измерения аттестованы и прошли поверку в установленном порядке.

При проведении испытаний температура и относительная влажность воздуха в отсеках климатической камеры поддерживалась автоматически с точностью ±1 °С и ±5 % соответственно.

Схема размещения датчиков температуры и тепловых потоков составлялась на основе предварительно проведенного термографирования поверхности кладок (согласно ГОСТ Р 54852). Температурное поле снималось с целью выявления теплопроводных включений и термически однородных зон, их конфигурации и размеров. Для определения теплотехнических характеристик ограждающей конструкции датчики температуры и тепловых потоков устанавливались как в центре термически однородных зон, так и в местах с теплопроводными включениями, в зонах поверхности горизонтального и вертикального швов кладки.

Приведенное термическое сопротивление теплопередаче кладки определялось как средневзвешенное значение R пр _К по формуле (1) (см. Формулы), а приведенное сопротивление теплопередаче кладки R пр _о по формуле (3).

Фрагменты кладок испытывались в два этапа: на первом этапе кладки выдерживали и подсушивали в течение двух недель до влажности не более 6 %; на втором этапе кладки дополнительно высушивали до влажности менее 1 %.

Влажность изделий в кладке определялась методом взятия проб и приборами неразрушающего контроля (прибор GANN UNI-2 с датчиками МВ 35 и В60) в соответствии ГОСТ 21718 2 , а средняя плотность материалов кладок – с ГОСТ 7025 3 (табл. 1).

Измерения теплотехнических характеристик кладок

Результаты измерений теплотехнических характеристик кладок на втором этапе испытаний приведены в табл. 2. Средние значения температуры воздуха в теплом t_срв и холодном t_срн отсеках климатической камеры измерялись на расстоянии 0,1 м от поверхностей кладок, равны соответственно 19,7 и –28,1 0 С. Среднее значения коэффициента теплоотдачи с внутренней стороны кладок α_срв равно 8 Вт/(м 2 ·К), с внешней стороны α_срн – 17,5 Вт/(м 2 ·К).

По результатам полученного в испытаниях приведенного термического сопротивления теплопередаче кладки R пр _К по формуле (5) определяется величина эквивалентного коэффициента теплопроводности кладки λ_экв.

Далее по данным, полученным на двух этапах теплотехнических испытаний, определяются (согласно ГОСТ 530):

значение эквивалентного коэффициента теплопроводности кладки на один процент влажности Δλ_экв по формуле (6);
коэффициент теплопроводности кладки в сухом состоянии λ_о по формуле (7) (результаты в табл. 3, где для сравнения приведены значения коэффициентов теплопроводности кладок и из других источников).

Результаты и анализ теплотехнических испытаний

Результаты теплотехнических испытаний кладок из обыкновенного глиняного кирпича достаточно хорошо согласуются с данными, приведенными в ГОСТ 530 и СП 50.13330 4 . Однако для ряда кладочных материалов характерно существенное расхождение значений теплотехнических характеристик, полученных в результате испытаний с аналогичными значениями, предоставленными производителями материалов.

Например, для кладки из пустотелых крупноформатных керамических блоков плотностью 800 кг/м 3 получено значение эквивалентного коэффициента теплопроводности в сухом состоянии 0,31 Вт/(м·K), а в сертификатах производителей приводится значение 0,15 Вт/(м·K); для кладки из полнотелых керамзитобетонных блоков плотностью 1 400 кг/м 3 получено значение 0,91 Вт/(м·K), в сертификатах – 0,36 Вт/(м·K).

Можно сделать вывод, что сегодня на рынке строительных материалов в основном представлены сертификаты, выданные по заказу либо самих производителей, либо ангажированных ими компаний, и практически отсутствуют реальные данные, полученные на базе независимых испытаний.

При проектировании наружных ограждающих конструкций рекомендуется разделять функциональные элементы конструкций на конструкционные (несущие) и теплозащитные. Наметившаяся тенденция совмещения этих двух функций в одном конструкционном элементе (два в одном), например в керамзитобетонных блоках, по-видимому, будущего не имеет. Более перспективными представляются конструкции с прочной несущей частью (например, кирпич или железобетон) и с эффективным слоем наружной теплоизоляции.

Как видно (табл. 4), значения величин приведенных термических сопротивлений теплопередаче R пр _К исследованных ограждающих конструкций в сухом состоянии при утеплении кладок плитами из минеральной ваты толщиной 90 мм, пенополистирола и пеностекла толщиной 100 мм близки по величине. Температурные поля кладок, утепленных слоем высокоэффективного теплоизолятора, характеризуются достаточной теплотехнической однородностью – на термограммах не наблюдается тепловых потерь, обусловленных кладочными швами.

Приведенные термические сопротивления теплопередаче и коэффициенты условий работы

Вычисленные по экспериментально полученным данным R пр _К средние значения эквивалентного коэффициента теплопроводности для слоя каменной минеральной ваты равны 0,045 Вт/(м·K), плит из пенополистирола – 0,05 Вт/(м·K), плит из пеностекла – 0,06 Вт/(м·K). Более высокое значение эквивалентного коэффициента теплопроводности для пенополистирольных плит 0,05 Вт/(м·K), чем для плит из каменной минеральной ваты 0,045 Вт/(м·K), обусловлено влиянием зазоров между пенополистирольными плитами, их худшим прижатием к поверхности кладки.

При проектировании и строительстве наружных ограждающих конструкций важную роль играют технические мероприятия по устранению мостиков холода, поэтому при монтаже плит важно избегать зазоров между плитами более 2 мм, еще лучше укладывать их с перехлестом 50–100 мм.

Несмотря на то, что эквивалентный коэффициент теплопроводности плит из пеностекла ниже, чем для плит из минеральной ваты, этот тип утеплителей благодаря их свойству не накапливать влагу и большей долговечности находит все более широкое применение в строительстве.

Влияние инфильтрации воздуха на теплотехнические характеристики фрагментов ограждающих конструкций

Инфильтрация воздуха играет существенную роль в формировании теплозащитных качеств наружных ограждающих конструкций. К примеру, кладка из крупноформатных блоков, вертикальные швы которой выложены по технологии «паз – гребень», характеризуется высокой теплотехнической неоднородностью вдоль швов. Из термограмм такой кладки (рис. 2), снятых со сторон теплого и холодного отсеков климатической камеры, видно, что вдоль вертикальных швов кладки, которая выложена по технологии «паз – гребень» без использования раствора, наблюдаются значительные тепловые потери: температурный перепад между гладью кладки и швами составляет полтора градуса.

Определение воздухопроницаемости исследуемой ограждающей конструкции (рис. 3) проводилось в соответствии с ГОСТ 31167. 5

Климатическая камера ОАО «НИИМосстрой» – герметичное помещение с высокой степенью теплоизоляции, оснащенное климатическим оборудованием для создания внутри отсеков (теплого и холодного) различных температурных режимов. Теплый и холодный отсеки климатической камеры разделены исследуемой ограждающей конструкцией, состоящей из различных типов кладок. При измерении воздухопроницаемости:

двух объединенных отсеков климатической камеры до монтажа исследуемых кладок получено среднее значение величины кратности воздухообмена, равное n50 = 3,5 ч –1 ;
после монтажа исследуемых кладок и их сушки получены средние значения величины кратности воздухообмена для теплого отсека климатической камеры n50 = 16,5 ч –1 , для холодного отсека – n50 = 17,5 ч –1 . Разность полученных величин кратности воздухообмена Δn50 = 16,5 – 3,5 = 13 ч –1 и Δn50 = 17,5 – 3,5 = 14 ч –1 может быть отнесена к воздухопроницаемости испытываемых фрагментов кладок. Эти значения более чем в три раза превышают нормативные значения этой величины 4 ч –1 .

Полученные результаты в такой постановке измерений можно считать предварительными, они требуют дальнейших, более детальных исследований, в частности для каждого типа кладок в отдельности.

Проведена серия испытаний по изучению влияния ветрового воздействия на теплотехнические характеристики ограждающих конструкций, в которых использовался стенд, оснащенный четырьмя вентиляторами ВР 300-45-2.5/3 (рис. 4). Так, в результате выполненных измерений при ветровом воздействии со средней скоростью 7,5 м/с на поверхности кладок получено, что приведенное термическое сопротивление:

для кладки из щелевых керамзитобетонных блоков снизилось на 10 % – от 0,44 м 2 ·К/Вт (табл. 2) до 0,40 м 2 ·К/Вт;
для кладки из полнотелых керамзитобетонных блоков на 17 % – от 0,42 до 0,36 м 2 ·К/Вт.

Среднее значение коэффициента теплоотдачи на поверхности с холодной стороны поверхности кладок α_н равно 27,8 Вт/(м 2 ·К).

Отметим, что существенную роль в наблюдающемся в московском жилищном строительстве превышении фактического энергопотребления зданий над проектными значениями играет инфильтрация наружного воздуха через наружные ограждения [1]. Величина удельного расхода тепловой энергии на отопление здания может быть снижена посредством повышения герметичности ограждающих конструкций, стыков, кладочных швов, использования эффективных теплоизоляционных материалов и рационального расположения их в ограждающих конструкциях.

Кроме того, эксплуатационная надежность систем теплоизоляции напрямую зависит от количества мостиков холода теплоизоляционной оболочки, которые являются очагами интенсивного старения слоя утеплителя и преждевременного разрушения системы. При проектировании теплозащиты зданий следует применять конструкции со сплошным контуром утепления и с минимумом теплопроводных включений и стыковых соединений.

Коэффициенты условий работы наружных ограждающих конструкций

Наиболее существенную роль в формировании теплозащитных качеств наружной ограждающей конструкции играют их эксплуатационная влажность, инфильтрация воздуха и изменение теплозащитных свойств конструкции, вызванное деградацией теплоизоляционных материалов.

В табл. 4 приведены результаты испытаний исследуемых ограждающих конструкций во влажном состоянии при условиях эксплуатации Б: R пр _К.влаж и отношение величин R пр _К.влаж / R пр _К, которое в дальнейшем назовем коэффициентом условий работы m_влаж, учитывающим снижение теплозащитных свойств конструкции за счет изменения влажности конструкции.

При проектировании и строительстве наружных ограждающих конструкций зданий особое внимание следует уделять их влажностному режиму. Накопление влаги в слое утеплителя значительно снижает теплотехнические качества наружных ограждающих конструкций зданий, приводит к преждевременному старению и износу. Взаимное расположение отдельных слоев ограждающих конструкций должно способствовать высыханию конструкций и исключать возможность накопления влаги в ограждении в процессе эксплуатации [2, 3].

Аналогично определяем, используя результаты испытаний для величин приведенных термических сопротивлений теплопередаче с учетом инфильтрации воздуха R пр _К.инф и с учетом изменения свойств теплоизоляционных материалов в процессе эксплуатации R пр _К.долг, коэффициенты условий работы, учитывающие снижение теплозащитных свойств конструкции соответственно:

за счет инфильтрации воздуха mинф, равное отношению R пр _К.инф / R пр _К;
за счет деградации теплозащитных свойств конструкции mдолг, равное RпрК.долг / R пр _К.

Для сравнения указаны (табл. 4) величины приведенных термических сопротивлений теплопередаче R пр _К.СР, полученные по данным производителей материалов.

Для учета данных трех аспектов, влияющих на теплозащитные свойства теплоизоляционных материалов, предлагаем ввести понятие обобщенного коэффициента условий работы наружной ограждающей конструкции mр. Данная величина равна наименьшему значению из коэффициентов условий работы, учитывающих снижение теплозащитных свойств конструкции за счет изменения влажности конструкции, инфильтрации воздуха и деградации теплозащитных свойств конструкции, см. формулу (8). Рекомендуемые значения обобщенного коэффициента условий работы для применения при проектировании наружных ограждающих конструкций приведены в табл. 4.

Резюме

На основании проведенных экспериментальных исследований сделаны следующие выводы.

Для ряда кладочных материалов характерно существенное расхождение значений теплотехнических характеристик, полученных в результате испытаний, с аналогичными значениями, предоставляемыми производителями.
Существенную роль в тепловых потерях зданий играет инфильтрация наружного воздуха через наружные ограждения. Прежде всего это связано с качеством монтажа и герметичностью ограждающих конструкций, стыков и кладочных швов.
При проектировании наружных ограждающих конструкций рекомендуется разделять функциональные элементы конструкций на конструкционные (несущие) и теплозащитные. Наиболее перспективными представляются конструкции с прочной несущей частью и с эффективным слоем наружной теплоизоляции.
Поскольку наиболее существенную роль в формировании теплозащитных качеств наружной ограждающей конструкции играют их эксплуатационная влажность, инфильтрация воздуха и изменение теплозащитных свойств конструкции, вызванное деградацией теплоизоляционных материалов, предлагается ввести понятие обобщенного коэффициента условий работы наружной ограждающей конструкции mр = min(m_влаж, m_инф, m_долг).

ФОРМУЛЫ

Литература

Васильев Г. П., Личман В. А., Песков Н. В. Методика инструментального определения энергопотребления вводимых в эксплуатацию зданий // Жилищное строительство. 2014. № 12. С. 32–36.
Vasilyev G. P., Lichman V. A., Peskov N. V., Brodach M. M., Tabunshchikov Y. A., Kolesova M. V. Simulation of heat and moisture transfer in a multiplex structure // Energy and Buildings. 2015. Vol. 86.
Васильев Г. П., Личман В. А., Песков Н. В. Моделирование процесса сушки в ограждающих конструкциях зданий // Жилищное строительство. 2013. № 7.

1 ГОСТ 530–2012 «Кирпич и камень керамические. Общие технические условия», ГОСТ Р 54853–2011 «Здания и сооружения. Метод определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций с помощью тепломера», ГОСТ Р 54852–2011 «Здания и сооружения. Метод тепловизионного контроля качества теплоизоляции ограждающих конструкций».

2 ГОСТ 21718–84 «Материалы строительные. Диэлькометрический метод измерения влажности».

3 ГОСТ 7025–91 «Кирпич и камни керамические и силикатные. Методы определения водопоглощения, плотности и контроля морозостойкости».

4 СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02–2003».

5 ГОСТ 31167–2009 «Здания и сооружения. Методы определения воздухопроницаемости ограждающих конструкций в натурных условиях».

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КЛАДКА КАМЕННАЯ И ИЗДЕЛИЯ ДЛЯ НЕЕ

Методы определения расчетных значений показателей теплозащиты

Masonry and masonry products. Methods for determining estimates of the thermal protection

Дата введения 2013-07-01

1 РАЗРАБОТАН институтом НИИСФ РААСН (федеральное государственное бюджетное учреждение "Научно-исследовательский институт строительной физики Российской академии архитектуры и строительных наук")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"

4 В настоящем стандарте учтены основные нормативные положения европейского регионального стандарта ЕН 1745:2002* "Кладка каменная и изделия для нее. Методы определения значений показателей теплозащиты конструкции" (EN 1745:2002 "Masonry and masonry products. Methods for determining design thermal values") в части условий определения теплопроводности на изделиях для кладки

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает лабораторные методы определения расчетных значений теплозащитных свойств наружных стен из каменных кладок. Настоящий стандарт распространяется на кладки из керамических, бетонных, композитных штучных стеновых изделий (полнотелых и пустотелых камней, блоков, кирпичей), включая слоистые кладки со вставками из теплоизоляционных материалов.

Настоящий стандарт не распространяется на натурный метод определения сопротивления теплопередаче наружных стен из каменных кладок эксплуатируемых зданий в зимний период по ГОСТ Р 54853.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ Р 54851-2011 Конструкции строительные ограждающие неоднородные. Расчет приведенного сопротивления теплопередаче

ГОСТ Р 54853-2011 Здания и сооружения. Метод определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций с помощью тепломера

ГОСТ 379-95 Кирпич и камни силикатные. Технические условия

ГОСТ 530-2012 Кирпич и камень керамические. Общие технические условия

ГОСТ 6133-99 Камни бетонные стеновые. Технические условия

ГОСТ 7076-99 Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме

ГОСТ 24816-81 Материалы строительные. Метод определения сорбционной влажности

ГОСТ 25380-82 Здания и сооружения. Метод измерения плотности тепловых потоков, проходящих через ограждающие конструкции

ГОСТ 26254-84 Здания и сооружения. Методы определения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций

ГОСТ 31360-2007 Изделия стеновые неармированные из ячеистого бетона автоклавного твердения. Технические условия

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется принять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 каменная кладка: Элемент ограждающей конструкции из штучных стеновых изделий (камни, блоки, кирпичи), уложенных по установленному правилу с применением кладочного раствора.

3.2 изделие для каменной кладки: Элемент кладки - строительный блок, камень, кирпич, кладочный раствор, штукатурный раствор и др.

3.3 изделие полнотелое стеновое: Строительный блок, камень или кирпич, который не содержит пустот, за исключением поверхностных выемок, таких как отверстия для захвата, желоба и т.д.

3.4 композитный строительный блок: Строительный блок, состоящий из нескольких материалов.

3.5 теплозащитные свойства: Теплопроводность, Вт/(м·°С), и термическое сопротивление, (м·°С)/Вт.

3.6 нормативные значения теплозащитных свойств: Значения теплотехнических показателей (теплопроводности и/или термического сопротивления) строительных материалов или изделий в сухом состоянии, определяемые по настоящему стандарту как основа для получения расчетных значений теплозащитных свойств.

3.7 расчетные значения теплозащитных свойств: Значения теплотехнических показателей (теплопроводности и/или термического сопротивления) строительных материалов или изделий при условиях эксплуатации (в условиях эксплуатационной влажности).

3.8 условия эксплуатации: Условия, влияющие на теплозащитные характеристики материалов и изделий в зависимости от влажностного режима помещений и зон влажности района строительства.

3.9 стационарный тепловой режим: Режим, при котором все рассматриваемые теплофизические параметры не меняются со временем.

3.10 плотность теплового потока: Тепловой поток, проходящий через единицу площади.

3.11 термическое сопротивление: Отношение разности температур наружной и внутренней поверхностей фрагмента кладки к плотности теплового потока в условиях стационарного теплового режима.

3.12 эквивалентная теплопроводность: Отношение толщины конструктивного элемента каменной кладки к его термическому сопротивлению.

3.13 средняя температура образца: Среднеарифметическое значение температур, измеренных на наружной и внутренней поверхностях стенового изделия.

3.14 относительная массовая влажность материала: Процентное отношение массы влаги к массе материала в сухом состоянии.

3.15 приведенное сопротивление теплопередаче: Сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции с учетом термического сопротивления, теплообмена внутренней и наружной поверхностей и теплопроводных включений (термических неоднородностей).

3.16 удельные потери теплоты через линейную неоднородность: Теплопотери через растворные швы на вертикальных и горизонтальных стыках стеновых изделий.

3.17 теплопроводность при равновесной влажности: Теплопроводность образца, измеренная при средней температуре 10 °С на изделии, выдержанном до постоянной массы при температуре 20 °С.

4 Общие положения

Методы определения термического сопротивления и эквивалентной теплопроводности основаны на создании в кладке или ее элементе условий стационарного теплообмена и измерении температур внутренней и наружной поверхностей, а также плотности теплового потока, проходящего через кладку или ее элемент.

Настоящий стандарт содержит описание элементного метода определения расчетных значений теплопроводности изделий для кладки с последующим вычислением приведенного сопротивления теплопередаче, а также фрагментного метода определения теплотехнических параметров кладки в климатической камере.

Элементный метод заключается в определении расчетных теплотехнических показателей изделий для кладки в условиях эксплуатационной влажности с последующим вычислением приведенного сопротивления теплопередаче фрагмента наружной стены из каменной кладки по ГОСТ Р 54851. Расчетное массовое отношение влаги в материале при условиях эксплуатации принимается равным максимальному сорбционному увлажнению материалов по [1] (условия эксплуатации Б). Расчетную теплопроводность устанавливают при указанной выше влажности материалов.

Фрагментный метод предусматривает устройство кладки в климатической камере, в которой по обе стороны испытуемого фрагмента создают температурно-влажностный режим, соответствующий расчетным зимним условиям эксплуатации по [2] и [3].

5 Метод определения расчетных теплотехнических показателей изделий для кладки в условиях эксплуатационной влажности с последующим вычислением приведенного сопротивления теплопередаче наружной стены из каменной кладки (элементный метод)

5.1 Подготовка штучных стеновых изделий к испытаниям

К штучным стеновым изделиям относятся кирпич и камни керамические по ГОСТ 530, камни бетонные по ГОСТ 6133, блоки из ячеистого бетона по ГОСТ 31360, кирпич и камни силикатные по ГОСТ 379, а также другие стеновые штучные изделия, выпускаемые в соответствии с требованиями нормативных документов.

Испытания штучных стеновых изделий заключаются в определении значений плотности брутто в сухом состоянии, теплопроводности в сухом состоянии, теплопроводности во влажном состоянии, приращения теплопроводности на 1% увлажнения.

5.1.1 Проводят отбор образцов из представленной партии числом не менее 10 шт. для испытаний: 5 шт. в сухом и 5 шт. во влажном состоянии. Полнотелые и пустотелые камни с равномерным расположением вертикальных пустот по всему сечению отбирают для испытания только в положении "ложок". Камни с продольным неравномерным расположением пустот по всему сечению камня отбирают для испытаний в двух вариантах: в положении "ложок" и в положении "тычок". Крупноформатные керамические камни отбирают для испытаний в положении "тычок", если другого варианта установки их в кладке не предусмотрено проектом.

5.1.2 Бетонные и композитные стеновые изделия, обладающие остаточной влажностью, не подлежат дополнительному увлажнению. Отбирают пять образцов для испытания во влажном состоянии и пять образцов в сухом состоянии. Высушивают бетонные и композитные изделия в сушильной камере при температуре 90 °С до постоянной массы.

5.1.3 Керамические изделия (кирпичи, камни) подвергают предварительному высушиванию до постоянной массы, после чего одна часть партии подлежит увлажнению, вторая - кондиционированию при температуре (20±2) °С и относительной влажности (45±5)% в течение 3 сут. Объемное увлажнение керамических изделий проводится полным окунанием в воду температурой (18±2) °С на срок 10 мин; после извлечения образцы выдерживают на воздухе при температуре (20±2) °С и относительной влажности (45±5)% в течение 2-3 сут до достижения влажности материала 3%-5% по массе. При кондиционировании образцы укладывают на прокладки, образцы не должны касаться друг друга. Высушенные образцы после кондиционирования относят к сухим образцам. Сухие и влажные образцы подлежат испытаниям по 5.3.

5.2 Подготовка образцов кладочных и штукатурных растворов

5.2.1 Подготовка образцов заключается в приготовлении растворной смеси стандартной консистенции согласно технологическому описанию и формовании образцов-пластин размерами 250х250х30 мм в количестве 5 шт. Отформованные образцы выдерживают перед испытаниями в течение 7 сут в камере нормального твердения. По завершении процесса твердения образцы готовят к проведению испытаний по ГОСТ 7076.

5.3 Проведение экспериментальных определений эквивалентной теплопроводности штучных стеновых изделий

5.3.1 Испытания проводят в климатической камере, состоящей из холодного и теплого отсеков. При испытании в камере устанавливают температурный режим, обеспечивающий среднюю температуру изделий 10 °С.

5.3.2 Теплопроводность штучных стеновых изделий определяют на пяти влажных образцах и пяти сухих образцах. Теплопроводность измеряют при средней температуре изделия 10 °С.

5.3.3 Изделия устанавливают в проем климатической камеры в количестве не менее пяти образцов каждого типа. Каждое изделие тщательно теплоизолируют, обкладывая по всем боковым граням эффективным утеплителем (пенополистирол, пенополиэтилен, пенополиуретан), с тем чтобы термическое сопротивление тепловой изоляции каждой из граней изделия было не менее 10 (м·°С)/Вт.

5.3.4 На наружную (грань образца, обращенная в холодную зону) и внутреннюю (грань образца, обращенная в теплую зону) грани каждого образца устанавливают датчики температуры. На внутреннюю грань устанавливают преобразователи (датчики) теплового потока по ГОСТ 25380. Датчики теплового потока должны плотно прилегать к поверхности образца без образования воздушных зазоров; допускается выравнивать поверхность образца посредством нанесения слоя термопасты.

5.3.5 После установления стационарного теплового режима на образце проводят не менее десяти измерений температур и плотности теплового потока с периодичностью 0,5 ч.

5.3.6 После проведения испытаний образцы взвешивают и высушивают до постоянной массы при температуре 90 °С.

5.4 Проведение экспериментальных определений теплопроводности кладочных и штукатурных растворов

5.4.1 Теплопроводность кладочных и штукатурных растворов определяют на образцах по ГОСТ 7076.

5.4.2 Теплопроводность кладочных и штукатурных растворов определяют на образцах размерами 250х250х30 мм после 7 сут нормального твердения. Последовательно определяют теплопроводность влажного образца и теплопроводность этого же образца после его высушивания.

5.4.3 После первичного определения теплопроводности образец взвешивают, высушивают до постоянной массы при температуре 90 °С и вновь проводят измерения по ГОСТ 7076.

Сфера применения материала определяется его эксплуатационными характеристиками. Комплекс рассматриваемых свойств должны соответствовать требованиям, предъявляемых строительному кирпичу при сооружении внешних стен, перекрытий, фундамента. Возведение конструкций подразумевает выбор изделий различного назначения:

Силикатный – рядовой, лицевой, пустотелый, полнотелый.
Керамический – жаростойкий и все разновидности предыдущего вида.
Клинкерный – для облицовки фасадов.

Показатели определяют энергопотребление дома, затраты на обогрев помещений. Проектирование сооружений, расчеты ограждающих конструкций учитывают эти параметры.

Коэффициент теплопроводности

Материалы обладают свойством проводить тепло от нагретой поверхности в более холодную область. Процесс происходит в результате электромагнитного взаимодействия атомов, электронов и квазичастиц (фононы). Основной показатель величины – коэффициент теплопроводности (λ, Вт/), определяемый как количество теплоты, проходящее через единицу площади сечения за единичный интервал времени. Малое значение положительно влияет на сохранение теплового режима.

Согласно ГОСТ 530-2012 эффективность кладки в сухом состоянии характеризуется коэффициентом теплопроводности:

Чем больше плотность, тем выше теплопроводность – не совсем верное утверждение. Структура содержит закрытые поры и полости (пустотелый), наполненные воздухом с коэффициентом ≈ 0,026. Благодаря этому, изделия со щелевыми отверстиями лучше поддерживают тепловой режим внутри сооружений. В инженерных расчетах необходимо учитывать величину теплопроводности кладочной смеси, значение показателя выбирают от 0.47 и выше, в зависимости от состава.

Вид	λ, Вт/м°C
Красный полнотелый	0,56 ~ 0,81
-//- пустотелый	0,35 ~ 0,87
Силикатный кирпич полнотелый	0,7 ~ 0,87
-//- пустотелый	0,52 ~ 0,81

Теплопроводность красного изделия ниже, чем у силикатного.

Физические процессы нагрева и удержания тепла можно охарактеризовать величинами:

Коэффициент теплоотдачи – теплообмен на границе поверхности твердого тела и воздушной среды. Это мощность теплового потока, приходящаяся на плоскость 1 м², обратно пропорциональная разнице температур тела и теплоносителя (воздух). Чем выше теплопроводность, тем больше теплоотдача.
Полное тепловое сопротивление – способность противостоять передаче тепла. Значение обратно пропорционально коэффициенту теплопередачи. Исходя из расчетной формулы R = L/λ, легко рассчитать оптимальную толщину кладки. λ – постоянный параметр, R – тепловое сопротивление указано в таблице 4 СП 131.13330.2012 для климатических зон России.

Необходимое количество тепла, подведенного к телу для увеличения температуры на 1 Кельвин – определение понятия «полная теплоемкость». Единица измерения: Дж/К или Дж/°C. Чем больше объем и масса тела (толщина стен и перекрытий), тем выше теплоемкость материала, лучше поддерживается благоприятный температурный режим. Наиболее точно это свойство подтверждают характеристики:

Удельная теплоемкость кирпича – количество тепла, необходимое для нагрева единичной массы вещества за единичный интервал времени. Единица измерения: Дж/кг*К или Дж/кг*°C. Используется для инженерных расчетов.
Объемная теплоемкость – количество тепла, потребляемое телом единичного объема для нагрева за единицу времени. Измеряется в Дж/м³*К или Дж/кг*°C.

Тепловая конвекция непрерывна: радиаторы нагревают воздух, который передает тепло стенам. При понижении температуры в помещениях происходит обратный процесс. Увеличение удельной теплоемкости, снижение коэффициента теплопроводности стен обеспечивают сокращение затрат на обогрев дома. Толщина кладки может быть оптимизирована рядом действий:

Применение теплоизоляции.
Нанесение штукатурки.
Использование пустотного кирпича или камня (исключено для фундамента здания).
Кладочный раствор с оптимальными теплотехническими параметрами.

Таблица с характеристиками различных видов кладок. Использованы данные СП 50.13330.2012:

Обыкновенный г линяный кирпич на различном кладочном растворе

Пустотный красный различной плотности (кг/м³) на ЦПС

Морозостойкость кирпичной кладки

Устойчивость к воздействию отрицательных температур – показатель, влияющий на прочность и долговечность конструкции. Кладка в процессе эксплуатации насыщается влагой. В зимний период вода, проникая в поры, превращается в лед, увеличивается в объеме и разрывает полость, в которой находится – происходит разрушение. Морозоустойчивость, как правило, низкая, водопоглощение не должно превышать 20 %.

Определение количества циклов замораживания и оттаивания без потери прочности каждого вида изделия позволяет выявить морозоустойчивость (F). Значение получают опытным путем. В лаборатории проводят многократную заморозку в холодильных камерах и естественное оттаивание образцов.

Коэффициент морозостойкости – отношение прочности на сжатие опытного и исходного элемента. Изменение показателя более 5 %, наличие трещин, отколов сигнализируют об окончании испытаний. Марки изделий содержат характеристики по морозостойкости: F15 (20, 25, 35, 50, 75, 100, 150). Цифровой параметр указывает на количество циклов: чем выше число, тем надежнее возводимая система.

Приобретение кирпича высокой марки морозостойкости опустошит бюджет, заложенный на строительство. Меры по улучшению свойств конструкций, продлению срока эксплуатации в зонах холодного климата без увеличения расходов:

Применение паро- и гидроизоляции.
Обработка кладки гидрофобными составами.
Контроль, своевременное исправление дефектов.
Надежная гидроизоляция фундамента.

От выбора материала для кладки, его удельной теплоемкости, теплопроводности, морозостойкости зависит срок и комфорт эксплуатации дома. Сложные расчеты, составление сметы расходов лучше доверить опытным специалистам, имеющим опыт в строительстве и проектировании.

Читайте также: