Теплозащита и теплопередача

Для поддержания нормального температурно-влажностного режима в жилом доме необходимо, чтобы теплозащитные свойства ограждающих конструкций (стен, кровли и т.д.) отвечали следующим теплотехническим требованиям:

1. Ограждение должно обладать теплозащитными качествами и обеспечивать нормативный температурный режим помещений для надежного сохранения тепла в помещении зимой и защиты от перегрева в летнее время.

2. Ограждение должно быть достаточно воздухопроницаемым и одновременно иметь достаточное сопротивление напору сильного ветра, чтобы в помещении вблизи ограждения не ощущалось сильное движение воздуха.

3. На внутренней поверхности стен и перекрытий исключается возникновение конденсата

4. Материал ограждения не должен быть переувлажнен, так как это снижает теплозащитные свойства.

 

Основными теплотехническими показателем является сопротивление теплопередаче. Сопротивление ограждения теплопередаче R (м²∙ч∙˚С/ккал) зависит от термического сопротивления каждого однородного по материалу слоя, составляющего конструкции ограждения:

R=δ/λ,

где δ – толщина однородной ограждающей конструкции, м;

λ- расчетный коэффициент теплопроводности материала ккал/м²∙ч∙˚С.

 

Из формулы видно, что чем больше толщина слоя, тем больше сопротивление теплопередаче, и чем легче материал, а значит меньше величина λ, тем выше сопротивление теплопередаче.

Значение коэффициента теплопроводности (λ) изменяется в широких пределах для различных материалов (ккал/м²∙ч∙˚С):

 

легкие виды пенопласта	0,04
воздушно-сухая кирпичная кладка с объемной массой 1200 кг/м³	0,4
воздушно-сухая кирпичная кладка с объемной массой 1800 кг/м³	0,6
гранит	3
сталь	50
алюминий	190

 

Существует еще один вид термического сопротивления – сопротивление ограждения. Внутренняя поверхность ограждения немного холоднее, чем воздух в помещении, а наружная немного теплее, чем воздух на улице. Это поверхностное сопротивление теплопередаче, R_в=1/а_в; R_н=1/а_н.

Значение коэффициента а_в для стен, полов, гладких потолков – 7,5 ккал/м²∙ч∙˚С.

Значение коэффициента а_н для наружных стен, покрытий – 20,0 ккал/м²∙ч∙˚С.

Общее термическое сопротивление всего ограждения определяется по формуле:

R₀=R_в+R₁+R₂+…+R_n+R_н,

где R1, R2, …, Rn – термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м²∙ч∙˚С/ ккал.

Распределение температуры в слоистом ограждении с различной теплопроводностью может быть представлено в виде ломаной линии, которая вычерчивается в масштабе  действительной толщины каждого слоя.

 Требуемое сопротивление теплопередаче  R₀^тр (м²∙ч∙˚С/ ккал) ограждающих конструкции определяют по формуле:

R₀^тр = (t_в – t_н) h/Δt^на_в,

где Δt ^н – нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции;

h – коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху;

t_в – расчетная температура внутреннего воздуха;

t_н – расчетная зимняя температура наружного воздуха, ˚С.

 

Значения коэффициента h:

наружные стены, покрытия чердачные перекрытия	1,0
перекрытия над холодными подвалами, холодными этажами и чердачные перекрытия при кровле из рулонных материалов	0,9
перекрытия над неотапливаемыми техническими подпольями	0,4

 

Важнейшим условием для обеспечения теплозащиты дома является тепловая инерция – способность ограждения надежно сохранять температуру его внутренней поверхности при колебаниях наружной температуры. Например, массивная кирпичная стена промерзает медленнее, чем тонкая стена панельного дома.

Тепловую инерцию (D) ограждающей конструкции определяют по формуле:

 

При наличии в ограждениях конструктивных элементов с теплопроводностью основной части ограждения, в этих местах предусматривается слой эффективного утеплителя.

Сильному охлаждению подвергаются не только места холодных вставок, но и наружные углы, которые иногда промерзают и покрываются сыростью, так как наружная охлаждающаяся поверхность стены в этом месте значительно превышает внутреннюю поверхность, воспринимающую тепло. В таком случае наружные углы необходимо утеплить или увеличить толщину стены угла дома.

Кроме того, теплозащита в большой степени зависит от влаго-, морозостойкости и стойкости строительных материалов против коррозии.

Влагостойкость – способность строительного материала или конструкции сохранять свои качества при воздействии влаги и колебаниях положительной температуры.

Морозостойкость – способность сохранять качества при воздействии влаги и колебаниях отрицательных температур.

Стойкость против коррозии – устойчивость материалов при воздействии влаги, содержащей растворенные в ней агрессивные вещества.

Влажностный режим ограждений необходимо поддерживать таким, чтобы относительная влажность воздуха не достигала 100%, т.е. «точки росы». При дальнейшем понижении температуры избыточная влага будет терять газообразность и образует конденсат. Влага является активным ускорителем процесса изменения структуры строительных материалов, ухудшает их физико-механические и технические качества, поэтому для предупреждения возникновения конденсата в толще конструкции прибегают к различным мерам: устраивают пароизоляцию на внутренней поверхности стены – окрашивают стены масляной краской, облицовывают глазированной плиткой, покрывают битумом, смолами и т.п.

Защита ограждений конструкций от внешней атмосферной влаги достигается подбором влаго- и морозостойких, а при необходимости и стойких к коррозии материалов.

До того как приступить к наружной и внутренней отделке дома, для начала нужно определить теплозащитные свойства ограждений и использовать в работе строительные материалы, способные наилучшим образом обеспечить теплозащиту жилища. Если же отделка здания уже выполнена, то можно наметить меры по ее улучшению. Такими мерами, например, могут быть наружная и внутренняя обшивка рубленого дома досками, наружная и внутренняя штукатурка кирпичного дома.