рус
Теплый дом
Вы решили построить дом. С чего начать? Вопрос каверзный, поскольку невозможно определить, что на первом этапе главное – проект, выбор строительного материала или отделка стен.

Не разделяя на главное или второстепенное, рассмотрим, из какого материала можно строить стены. Возможности современных строительных технологий таковы, что вопрос о конструкционной прочности стены уже не является неразрешимым. Стена из соломы может иметь такую же прочность, как и стена из дерева, поскольку и в том, и в другом случае можно применять одни и те же армирующие материалы. Рассмотрим более детально теплоизоляционные свойства материалов, используемых для возведения стены.

Разумность такого подхода очевидна, ведь именно стены задают тон всему сооружению. От выбора материала стен напрямую зависит выбор фундамента, ограничения по виду кровли и вариантов отделки.

Рассмотрим наиболее часто применяемые материалы. Стены строят из керамического или силикатного кирпича, керамических или газобетонных блоков и уже потом утепляют их снаружи теплоизоляционными материалами. Характеристики этих материалов приведены ниже.

Материал

Кирпич керамический

Кирпич силикатный

Керамический блок

Газобетонный блок

Плотность материала, кг/м3

1350

1750

830

400

Теплопроводность материала, Вт/(моК)

0,4

0,95

0,21

0,1

Водопоглощение, %

13

13

12

30

Толщина стены, при сопротивлении теплопередаче 1 (м2оК)/Вт, мм

400

950

210

100

Вес квадратного метра стены, кг

540

1662,5

174,3

40

Скорость возведения стены, час/м2

4

4

2

1


Максимальные нагрузки на фундамент оказывают материалы с высокой плотностью материала (силикатный кирпич). Газобетонный блок имеет самый низкий вес квадратного метра стены, но высокий коэффициент водопоглощения - требует тщательной гидроизоляции. Водопоглощение - способность материала впитывать и удерживать влагу при непосредственном контакте с водой.

Утепляем стены так, чтобы сопротивление теплопередаче стены вместе с теплоизоляцией составляло 3 (м2∙оК)/Вт. Сопротивление теплопередаче нормируется государственными строительными нормами (ДБН В.2.6-31-2006) и в зависимости от температурной зоны эксплуатации дома составляет для центральных областей Украины (I и II зоны) 2,8 м2∙оК/Вт и 2,5 м2∙оК/Вт соответственно. Необходимая толщина изоляции и характеристики некоторых теплоизоляционных материалов приведены ниже.

Материал

минеральная вата

Стекловата

Пенополистирол (пенопласт)

Экструдированный пенополистирол

Плотность материала, кг/м3

20-200

20

25

35

Теплопроводность материала, Вт/(м∙оК)

0,042

0,041

0,035

0,03

Водопоглощение, %

70

70

3,5

0,3

Толщина изоляции, при сопротивлении теплопередаче 2 (м2оК)/Вт, мм

84

82

70

60

Вес квадратного метра изоляции, кг

0,84 - 8,4

0,82

0,875

1,05


Изоляцию устанавливают таким образом, чтобы она вплотную прилегала к окружающим конструкциям каркаса и друг к другу. В качестве материала каркаса чаще всего используется дерево или металл (http://www.private.isover.ua/index.php?pid=37). Рассмотрим, как поменяются свойства теплоизоляции с учетом материала каркаса.

Материал каркаса

дерево

сталь

Ширина каркаса на 1м2, мм

100

1

Теплопроводность материала каркаса, Вт/(м∙оК)

0,09

45

Толщина изоляции пенопласта, мм

70

70

Потери тепла через каркас, Вт/м2оК

0,1

0,6

Потери тепла через теплоизоляцию (пенопласт), Вт/м2оК

0,45

0,50

Суммарные потери тепла, Вт/м2оК

0,58

1,14

Приведенное сопротивление теплопередаче, м2оК/Вт

1,73

0,88

Снижение сопротивления теплопередаче, %

13,6%

56,2%

Необходимое увеличение толщины изоляции с учетом теплопроводности каркаса, мм

81

160


Результаты, представленные в таблице, показывают, что дерево, в качестве материала каркаса для теплоизоляции, более выгодный материал, чем сталь. При использовании деревянного каркаса толщина теплоизоляционного материала, для сохранения требований к сопротивлению теплопередаче R = 2 м2∙оК/Вт, должна быть увеличена с 70 мм до 81 мм. Если использовать сталь, как материал каркаса, то толщину пенопласта необходимо увеличить до 160 мм. Если дерево имеет влажность около 20%, то толщину пенопласта придется увеличить до 100 мм, чтобы сохранить величину необходимого сопротивления теплопередаче.

Какая должна быть толщина теплоизоляции, если мы решим строить Энергопассивный дом?

Требования к сопротивлению теплопередаче Энергопассивного (Пассивного) дома выше, чем требования украинских норм, и составляют R = 10 м2∙оК/Вт.

Какая же должна быть толщина теплоизоляции, чтобы выполнить эти требования?

Материал каркаса

дерево

сталь

Ширина каркаса на 1м2, мм

200

1

Теплопроводность материала каркаса, Вт/(м∙оК)

0,18

45

Толщина изоляции пенопласта, мм

315

315

Потери тепла через каркас, Вт/(м∙оК)

0,1

0,1

Потери тепла через теплоизоляцию (пенопласт), Вт/(м∙оК)

0,089

0,111

Суммарные потери тепла, Вт/(м∙оК)

0,20

0,25

Приведенное сопротивление теплопередаче, м2оК/Вт

4,92

3,94

Снижение сопротивления теплопередаче, %

45,3%

56,2%

Необходимое увеличение толщины изоляции с учетом потерь на каркасе, мм

576

720


Таким образом, при использовании дерева (влажность 20%) толщина теплоизоляции должна быть не менее 576 мм. Если в качестве обрешетки использовать сталь толщиной только 1 мм, то толщину теплоизоляции необходимо увеличить до 720 мм. При использовании камышовых матов или пеностекла с теплопроводностью 0,06 Вт/м∙оК, и дерева в качестве материала каркаса, толщина теплоизоляции должна составлять 756 мм.

Изготовить стены с такой толщиной теплоизоляции возможно, но обеспечить прочность конструкции, не создав дополнительных теплопроводящих включений - «мостиков холода» - очень трудно.

Давайте рассмотрим следующую ситуацию. Сравним два дома одинаковой площади, построенные по технологии Энергопассивного дома и согласно требованиям  ДБН В.2.6-31-2006.

Периметр дома – квадрат со сторонами 10м, высота стен – 3м, площадь окон – 30м2. Для Энергопассивного дома сопротивление теплопередаче стен, потолка и пола примем R=10 м2∙оК/Вт. Сопротивление теплопередаче окна принимаем с учетом прихода солнечного тепла R=1,3 м2∙оК/Вт.

Результаты расчетов сведены в таблицу.

 

Энерго-

пассивный дом

Дом, согласно требованиям  ДБН В.2.6-31-2006

Энерго-

пассивный дом

Площадь периметра дома (10х10х3), м2

120

120

120

Площадь дома, м2

100

100

100

Площадь стен, м2

90

90

90

Площадь окон, м2

30

30

30

Сопротивление теплопередаче стен, м2оК/Вт

10

2,8

10

Сопротивление теплопередаче окон, м2оК/Вт

1,3

1,3

1,3

Приведенное сопротивление теплопередаче стен и окон дома, м2оК/Вт

3,74

2,17

3,74

Сопротивление теплопередаче потолка, м2оК/Вт

10

4,95

4,95

Сопротивление теплопередаче пола, м2оК/Вт

10

3,75

3,75

Приведенное сопротивление теплопередаче  дома, м2оК/Вт

6,27

3,22

4,20


Слабым местом в теплоизоляции дома являются окна. Низкое сопротивление теплопередаче окна приводит к тому, что приведенное сопротивление теплопередаче стен и окон Энергопассивного дома лишь на 72% выше, чем у дома, построенного согласно требованиям ДБН В.2.6-31-2006. Положение спасают «теплые» потолок и пол Энергопассивного дома, они увеличивают приведенное сопротивление теплопередаче всего дома до R=6,27 м2∙оК/Вт. Если сопротивление теплопередаче потолка и пола в Энергопассивном доме будет соответствовать требованиям ДБН В.2.6-31-2006, то приведенное сопротивление теплопередаче Энергопассивного дома снизится до R=4,2 м2∙оК/Вт.

Вывод напрашивается сам собой.

Построить Энергопассивный дом путем традиционного наращивания толщины теплоизоляции очень сложно. Необходимо искать другие возможности.

Решением, устраняющим недостаток низкого сопротивления теплопередаче окна, является установление вокруг стен дома еще одного слоя теплоизоляции, который увеличивает приведенное сопротивление теплопередаче.

Rпр.доп = Rпр.дома + d/λдоп,

где Rпр. доп – приведенное сопротивление теплопередаче дома с дополнительной теплоизоляцией, Rпр.дома - приведенное сопротивление теплопередаче дома без дополнительной теплоизоляции, d – толщина дополнительной теплоизоляции в метрах, λдоп – теплопроводность дополнительной теплоизоляции (Вт/м∙оК).

Необходимо выполнить только одно условие – дополнительный слой теплоизоляции должен быть прозрачным для света. Лучшим теплоизолятором является сухой воздух, теплопроводность λ=0,022 Вт/м∙оК. Прозрачным материалом для внешнего слоя дополнительной теплоизоляции может быть стекло. Рассмотрим следующую конструкцию дополнительной теплоизоляции.

Вокруг стен дома строим галерею. Для этого увеличиваем вылет крыши за стены дома на расстояние полтора метра. Этого расстояния достаточно, чтобы летнее солнце не нагревало стены дома. Зимой, когда солнце ходит низко, до 17о к горизонту, галерея не мешает доступу солнца к стенам дома. Галерею закрываем стеклом. Для защиты от солнечного перегрева летом выбираем солнцезащитное стекло. Для того чтобы сохранить чистоту поверхности стекла и очистить воздух, попадающий в дом от вирусов и бактерий компания «Технолуч» разработала солнцезащитное самоочищающееся и бактерицидное стекло. Такое стекло идеально подходит для остекления галереи.

Для проверки выполненных расчетов за 2,5 месяца был построен дом площадью 395 м2 с галереей, закрытой самоочищающимся бактерицидным стеклом.

Зима 2010 года позволила в полном объеме испытать построенный дом и экспериментально определить потери тепла.

Приведенное сопротивление теплопередаче составило R=10 м2∙оК/Вт.

Измерения проводились при температуре наружного воздуха – минус (20…25) градусов Цельсия.

Для поддержания постоянной температуры внутри дома достаточно источника тепла мощностью до 2 кВт. При этом потери тепла на первых двух этажах, площадью 233 м2 составили 900 Вт/час, потери тепла на третьем этаже, площадью 39,6 м2 – 600 Вт/час. Столь разительное отличие в потере тепла на квадратный метр площади дома объясняется тем, что первые два этажа закрыты галереей. Третий этаж не защищен галереей, а вытянутая форма с большой площадью стен способствует дополнительному увеличению потерь тепла.

Для строительства дома мы выбрали самую простую форму дома и галереи. Размер галереи был увеличен до трех метров на первом этаже с западной стороны дома, выходящей к озеру. Стена дома, выходящая на эту галерею, была выполнена полностью из стекла от пола до потолка. Такое решение не «отделяет» гостиную дома от озера.

Человеческая фантазия безгранична и архитектор может выбирать любую форму дома и галереи. Мы, через галерею, соединили гостиную дома с пляжем и озером. С помощью галереи можно сделать детскую площадку, где будет комфортно и летом и зимой.

В одной статье трудно показать все достоинства и преимущества дома, утепленного с помощью стеклянной галереи, но, возможно, она поможет вам найти и более совершенные решения.


Статьи в тему:
525-45-34
© 1993—2016 «Технолуч». Все права защищены. При использовании материалов сайта ссылка обязательна.