Коэффициент теплопроводности газоблока: что это такое и как рассчитать?

Зависимость от разных факторов: минимальные и максимальные значения

Как уже было сказано выше, на выбор толщины влияет несколько факторов. Они обуславливают минимальные и максимальные показатели для стен.

По месту нахождения конструкции

Такой показатель определяется также и плотностью материала

Если стена внешняя, то она будет подвержена погодным условиям: ветру, дождю и снегу. Для ее расчета также учитывают средние годовые температуры в регионе и продолжительность холодного периода.

Например, в Сибири стены будут толще, чем в Ростове. Диапазон показателей для наружных конструкций от 200 до 300 мм.

Если стены находятся внутри, то к ним предъявляют требования попроще. Здесь уже не влияют факторы погоды, но звукоизоляция должна быть хорошей. Диапазон толщины не меняется, но чаще всего используют блоки 200 мм.

По назначению

Стены могут быть несущими, которые выполняют роль каркаса всего строения, а также содержат оконные проемы и считаются опорой для плит перекрытия. Также они могут быть перегородками – они располагаются внутри здания и выполняют роль разделителя между комнатами. Для межкомнатных перегородок рекомендуемая толщина будет от 100 до 150 мм: именно такой размер удовлетворяет все требования к перегородкам по СНиП.

Для несущей это показатели от 300 до 375 мм. При этом, если возводится подвал из газобетона, то для его стен подойдут блоки 300-400 мм, так как на данное строение приходит большая нагрузка от всего дома.

С утеплителем или без

Если снаружи дом планируется утеплять в будущем, то для его возведения понадобится камень с толщиной 200 мм минимум. Несмотря на применение теплоизолирующего материала, этот фактор все равно зависит от этажности здания и плотности газоблоков. Если утеплитель нет, то можно использовать блоки 300 мм.

Часть 1. Сопротивление теплопередаче – первичный критерий определения толщины стены

Чтобы определится с толщиной стены, которая необходима для соответствия нормам энергоэффективности, рассчитывают сопротивление теплопередаче проектируемой конструкции, согласно раздела 9 «Методика проектирования тепловой защиты зданий» СП 23-101-2004.

Сопротивление теплопередаче – это свойство материала, которое показывает, насколько способен удерживать тепло данный материал. Это удельная величина, которая показывает насколько медленно теряется тепло в ваттах при прохождении теплового потока через единичный объем при перепаде температур на стенках в 1°С. Чем выше значение данного коэффициента – тем «теплее» материал.

Все стены (несветопрозрачные ограждающие конструкции) считаются на термоспротивление по формуле:

R=δ/λ (м 2 ·°С/Вт), где:

δ – толщина материала, м;

λ — удельная теплопроводность, Вт/(м ·°С) (можно взять из паспортных данных материала либо из таблиц).

Полученную величину R_общ сравнивают с табличным значением в СП 23-101-2004.

Чтобы ориентироваться на нормативный документ необходимо выполнить расчет количества тепла, необходимого для обогрева здания. Он выполняется по СП 23-101-2004, получаемая величина «градусо·сутки». Правила рекомендуют следующие соотношения.

Таблица 1. Уровни теплозащиты рекомендуемых ограждающих конструкций наружных стен

Сопротивление теплопередаче (м 2 ·°С/Вт) / область применения (°С·сут)

Двухслойные с наружной теплоизоляцией

Трехслойные с изоляцией в середине

С невентили- руемой атмосферной прослойкой

С вентилируемой атмосферной прослойкой

Керамзитобетон (гибкие связи, шпонки)

Блоки из ячеистого бетона с кирпичной облицовкой

Примечание. В числителе (перед чертой) – ориентировочные значения приведенного сопротивления теплопередаче наружной стены, в знаменателе (за чертой) — предельные значения градусо-суток отопительного периода, при которых может быть применена данная конструкция стены.

Полученные результаты необходимо сверить с нормами п. 5. СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».

Также следует учитывать климатические условия зоны, где возводится здание: для разных регионов разные требования из-за разных температурных и влажностных режимов. Т.е. толщина стены из газоблока не должна быть одинаковой для приморского района, средней полосы России и крайнего севера. В первом случае необходимо будет скорректировать теплопроводность с учетом влажности (в большую сторону: повышенная влажность снижает термосопротивление), во втором – можно оставить «как есть», в третьем – обязательно учитывать, что теплопроводность материала вырастет из-за большего перепада температур.

Плюсы и минусы газоблоков

Газоблоки — отличный строительный материал. Они легко обрабатываются. Пилить их можно обычной ручной ножовкой по металлу, сверлятся без проблем. При использовании блоков достаточной плотности, в них нормально закручивается крепеж. Материал не горит и горение не поддерживает. Легкий, теплый, прочный, воздухопроницаемый.

Газобетонные блоки — это строительный материал с хорошими теплоизоляционными свойствами

Плюсы газоблоков:

• Высокая прочность при малом весе. Автоклавный газобетон имеет достаточную прочность для того, чтобы из него можно было построить двух-трехэтажный особняк. В то же время, вес имеет небольшой. А это означает, что будет меньше нагрузка на фундамент, что снижает затраты на его обустройство.

• Малый вес блока из газобетона. Для возведения стен обычно применяют блоки шириной 200 мм, марка по прочности D500 или D600. Даже газоблоки такого размера — немалой ширины — весят от 12 до 16 килограммов.

• Отличные теплоизоляционные свойства. По теплотехническим расчетам стена из газоблоков толщиной 200 мм имеет такое же теплосопротивление, как стена из кирпича толщиной 60-70 см. При том, что имеет она в разы меньший вес, затраты на строительство дома гораздо ниже. Еще встречаются такие названия этого материала как теплоблок, теплогазоблок и т.д.
• Высокая точность геометрии. Если блоки не отличаются по размерам, кладку вести легко. Но этот параметр очень сильно зависит от производителя.
• Влагостойкость и морозостойкость. Автоклавные газоблоки имеют хорошие показатели по влагостойкости. Эти показатели намного ниже чем у кирпича, но их более чем достаточно для строительства дома.

При всех своих достоинствах, газоблок неидеален. Оставлять стены без отделки не стоит. Но и отделка дома из газобетона должна быть правильной. Материал воздухопроницаемый и гигроскопичный. Чтобы влага не оказалась запертой внутри, необходимо правильно подобрать паропроницаемость отделочных материалов.

Недостатки газобетонных блоков

Недостатки газобетона — следствие его плюсов. Например, легкость обработки. При строительстве — это хорошо. Но также легко в стене из газобетона можно вырезать бензопилой проход. Этим пользуются некоторые злоумышленники. Выход — делать «взломостойкую» отделку, например, обложить дом кирпичом. Есть и другие минусы газоблока:

Газобетон хрупок, плохо держит изгибающие нагрузки. Проблема решается устройством армирующих поясов

Но важно, чтобы не было просадок фундамента.
При кладке газоблоков используют специальный клей, который стоит немало. Плюс в том, что при хорошей геометрии блоков, расход его очень небольшой — швы делают по 3 мм.

Если строить из блоков с содержанием извести, она быстро разъедает арматуру

Проблема решается использованием полимерной, а не металлической арматуры.
При использовании газоблоков небольшой плотности, крепеж нужен специальный.

Материал неплох, но надо реально оценивать плюсы и минусы газоблоков. Дом постоянного проживания из них строить можно без особых опасений. Для строительства бани газобетонные блоки не подходят, так как слишком гигроскопичны. Лучше их не использовать и для возведения домика на даче — низкая морозостойкость материала приведет к тому, что он начнет быстро разрушаться. Разве что в доме будет поддерживаться плюсовая температура постоянно, а стены будут хорошо утеплены.

Почему так важно правильно рассчитать?

В современном мире теплоизоляция необходима не только для большего комфорта, но и для экономии. Стоимость отопления неустанно растет, что бьет по карману все сильнее и сильнее, и задача утеплителя также состоит в экономии за счёт удержания тепла.

Зимой тепло гораздо дольше удерживается внутри помещения, а летом наоборот – задерживает лишнее тепло с улицы.

Многим кажется, что чем больше толщина плиты теплоизоляционного материала – тем больше экономии. Но это далеко не так: летом будет прохладнее, а зимой – гораздо жарче, но вот конструкция стены может подвергнуться деформации и разрушению. Меньшая же толщина может привести к дополнительному увеличению потребляемой энергии.

Утепление конструкции дома (потолок, стены, пол) – необходимая часть при ремонте или строительстве (как в жилом доме, так и в зданиях, предназначенных для работы людей). Подбор качественных материалов для теплоизоляции – важный момент в этом деле, но гораздо важнее – грамотный подбор толщины материала. От этого зависят такие факторы, как: долговечность сооружения и технические характеристики при непосредственной эксплуатации здания.

Если проводить сравнение теплопроводности разного сырья, то можно увидеть что минераловатная плита проводит его лучше, чем конструкция из керамзитобетонных блоков.

Как установить деревянные перекрытия в постройке из газобетонных блоков

Деревянное перекрытие состоит из балок, которые своими концами опираются на несущие стены здания. Балки являются основой перекрытия, воспринимающей на себя всю нагрузку, которая затем передается на стену.

И поскольку газобетон является достаточно хрупким, то опирать балки следует на подушку опирания, в качестве которой может выступать армированный пояс, расположенный внутри стены. Благодаря его использованию, нагрузка на стену будет распределятся равномерно.

Деревянное перекрытие в газоблочном доме рассчитывается как и любое другое, а высота и ширина балки зависит от:

• Расстояния между балками;
• Типа древесины;
• Нагрузки на перекрытие.

При расчете перекрытий, лучше всего обратиться к проектировщику, или можно посмотреть фото и видео в этой статье, где приведена подробная инструкция, и показаны все нюансы и особенности устройства деревянных перекрытий.

Коэффициент теплопроводности газобетона по марке

На производственных линиях компании АлтайСтройМаш выпускаются газоблоки любых марок: D400, D500, D600 и т.д. Каждая марка газобетонных блоков служит определенной цели в работах по возведению зданий:

• D400 применяется для строительства временных малогабаритных построек жилого типа. Сырье требует дополнительной отделки или облицовки. Цифра «400» говорит о том, что в 1 куб.м. газобетона содержится 400 кг твердого материала; остальное пространство занимают пузырьки воздуха.
• D500 подходит для построек бытового и сельскохозяйственного назначения. Блоки немного прочнее, чем марка D400, однако еще не способны выдерживать нагрузку тяжелой кровли.
• Блоки D600 и выше применяются при малоэтажном строительстве, обычно при возведении частных одноуровневых домов.

Пористая структура газобетонных блоков препятствует выдуванию тепла из внутренней части здания. Это позволяет экономить на теплоизоляционных материалах при дальнейших отделочных работах.

Теплопроводность бетона и утепление зданий

Решение о теплоизоляции стен возводимых зданий принимается в зависимости от того, из каких видов бетона производится сооружение стен. Бетонные изделия делятся на следующие виды:

• конструкционные, применяемые для капитальных стен. Отличаются повышенной нагрузочной способностью, увеличенной плотностью, а также способностью ускоренными темпами проводить тепло;
• теплоизоляционные, используемые в ненагруженных конструкциях. Характеризуются уменьшенным удельным весом, ячеистой структурой, благодаря которой снижается теплопроводность стен.

Таблица теплопроводности строительных материалов: коэффициенты

Для поддержания комфортной температуры в помещении можно возводить стены из различных видов бетона. При этом толщина стен будет существенно изменяться. Одинаковый уровень теплопроводности капитальных стен обеспечивается при следующей толщине:

• пенобетон – 25 см;
• керамзитобетон – 50 см;
• кирпичная кладка – 65 см.

Для поддержания благоприятного микроклимата, в рамках мероприятий по энергосбережению, выполняется теплоизоляция строительных конструкций. На стадии разработки проекта специалисты определяют возможные пути потери тепла и выбирают оптимальный вариант утеплителя.

Сравнительный график коэффициентов теплопроводности некоторых строительных материалов и утеплителей

Основной объем тепловых потерь происходит из-за недостаточно эффективной теплоизоляции следующих частей здания:

• поверхности пола;
• капитальных стен;
• кровельной конструкции;
• оконных и дверных проемов.

Используемая нормативная документация

Все нормативные данные для статьи взяты из действующих документов. Сведения о плотности бетонов, о классе их прочности, о теплопроводности и пр. приведены в СТО НААГ 3.1-2013 – в Стандарте организации производителей автоклавного газобетона, введенном в действие в 2013 году.

Для расчетов мы также использовали информацию из следующих нормативных документов:

• Свод правил по проектированию и строительству «Проектирование тепловой защиты зданий СП 23-101-2004»;
• Справочное пособие к СНиП 23-01-99;
• СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции»;
• СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003 (с Изменением N 1)»;
• ГОСТ 30494-2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях (с Поправкой)»;

и других.

Методика сравнения такая.

1. Сначала рассчитываем коэффициент сопротивления наших стен теплопередаче.
2. Затем в гостовском справочнике по климатологии выбираем комфортную температуру для жилых комнат.
3. Определяем нормативное значение предельного минимального сопротивления для региона Московской области с учетом Градусо-суток отопительного периода (ГСОП).
4. Сравниваем расчетные коэффициенты с нормативными величинами – определяем способность стен удерживать полученное тепло.

Показатель ГСОП устанавливается для каждого региона страны отдельно. Нормативные значения сопротивления теплопередаче по регионам указаны в таблице 7 Справочного пособия к СНиП 23-01-99*.

Часть 5. Принцип определения значения сопротивления теплопередачи в многослойной стене.

Если вы планируете построить стену из нескольких видов материала (например, строительный камень+минеральный утеплитель+штукатурка), то R рассчитывается для каждого вида материала отдельно (по этой же формуле), а потом суммируется:

R_общ= R₁+ R₂+…+ R_n+ R_a.l где:

R₁-R_n — термосопротивления различных слоев

R_a.l – сопротивление замкнутой воздушной прослойки, если она присутствует в конструкции (табличные значения берутся в СП 23-101-2004, п. 9, табл. 7)

Пример расчета толщины минераловатного утеплителя для многослойной стены (шлакоблок — 400 мм, минеральная вата — ? мм, облицовочный кирпич — 120 мм) при значении сопротивления теплопередаче 3,4 м2*Град С/Вт (г. Оренбург).

R=Rшлакоблок+Rкирпич+Rвата=3,4

Rшлакоблок = δ/λ = 0,4/0,45 = 0,89 м2×°С/Вт

Rкирпич = δ/λ = 0,12/0,6 = 0,2 м2×°С/Вт

Rшлакоблок+Rкирпич=0,89+0,2 = 1,09 м2×°С/Вт (

Rвата=R-(Rшлакоблок+Rкирпич) =3.4-1,09=2,31 м2×°С/Вт

δвата=Rвата·λ=2,31*0,045=0,1 м=100 мм (принимаем λ=0,045 Вт/(м×°С) – среднее значение теплопроводности для минеральной ваты различных видов).

Виды газоблоков

Маркировка блоков из газобетона включает в себя прописную (заглавную) латинскую букву D и число, обозначающее плотность материала. Например, D500 — это обозначение газобетона плотностью 500 кг/м³. В зависимости от плотности материала, существуют три вида блоков:

• теплоизоляционные,
• конструкционно-теплоизоляционные,
• конструкционные.

В названии каждого вида угадывается и назначение блоков, заменять один вид другим не допускается. Использование блоков не по назначению грозит не только ухудшением характеристик здания, но и может привести к его разрушению.

Теплоизоляционные

К теплоизоляционным относятся газобетоны марок D300-D400. Ввиду малой плотности такой материал плохо пропускает тепло. Однако, большое количество пор уменьшает прочность материала.

Из теплоизоляционных газобетонных блоков делают ненесущие стены, которые при эксплуатации не воспринимают никакую нагрузку, кроме собственного веса. Такие стены выкладывают при строительстве зданий, имеющих пространственный каркас из железобетонных панелей или колонн. Блоками просто заполняют площади наружных стен, оставляя в них проемы для окон и дверей.

Стены каждого этажа опираются на перекрытия, максимальная высота такой стены не более высоты этажа. Поэтому блоки не подвергаются большим нагрузкам.

Конструкционно-теплоизоляционные

Этот вид газобетона, в который входят изделия марок D500-D900, применяют как универсальный. Блоки несут большую нагрузку, но теплопроводность их низкая. Из таких блоков можно выкладывать несущие стены двух- или трехэтажных домов, даже если перекрытия будут железобетонными, внутренние перегородки. В умеренном климате стены можно даже не утеплять. Блоки этого вида чаще других применяют при строительстве частных домов.

Конструкционные

Плотность конструкционных бетонов равна или превышает значение 1000 кг/м³. К этому виду относятся блоки марки D1000 и выше. Такие материалы применяют для строительства несущих стен многоэтажных зданий. Из-за большой плотности материала наружные элементы зданий, построенных в холодном климате, нуждаются в обязательном утеплении.

Газобетон применяют не только для производства стеновых блоков. Из этого материала делают также армированные перемычки, балки и плиты для сборных перекрытий. А вот строить фундамент из газобетона нельзя. Даже при большой плотности, этот материал способен впитывать большое количество влаги, которая со временем его разрушает. По этой же причине необходимо производить горизонтальную гидроизоляцию между фундаментом и стенами из газобетона.

Метод измерения

Схема прибора включает в себя два металлических массивных блока. Пластину исследуемого материала и контактирующий с ней тепломер устанавливают между двумя блоками с одинаковой теплопроводностью, при этом верхний нагревают. После выключения нагревателя между блоками устанавливается тепловой поток, близкий к стационарному. Его измеряют при помощи тепломера.

Если тепловая изоляция блоков, боковых поверхности образца и тепломера идеальна, через них проходит одинаковый тепловой поток. В реальных условиях температура блоков изменяется из-за перетока тепла через образец. Кольцевая прослойка между поверхностями блоков и образцом может быть заполнена воздухом или теплоизоляцией, например, пенопластом или поролоном.

Оценка погрешности измерения теплопроводности проводится с учетом теплообмена образца со средой. Поток рассеяния с боковой поверхности образца может быть определен как алгебраическая сумма потоков к верхней, нижней и торцевой поверхностям кольцевой прослойки.

При определенном соотношении размеров образца и блоков поток рассеяния является следствием несимметричности теплообмена боковой поверхности образца с торцевыми частями кольцевой прослойки. Погрешность измерения при этом не зависит от теплового сопротивления исследуемого материала, она определяется только геометрическими размерами используемого калориметра.

Способы утепления

Использовать газосиликатные блоки для утепления можно для сооружений из большинства известных материалов. Это обычные бетонные дома, сооружения из кирпича и строения из газобетона с высоким коэффициентом теплопроводности

Но в процессе строительных работ важно учитывать некоторые особенности. Использовать утепление можно для внутренней или наружной стороны строения

Эксперты рекомендуют отдавать предпочтение второму способу по нескольким причинам:

• Первая причина очевидна: внутреннее пространство в помещении существенно уменьшится за счет слоя утеплителя. Толщина необходимого слоя газобетона является небольшой, но 40 сантиметров дополнительного слоя на каждой стене значительно сократят полезную площадь.
• Вторая причина связана с физическими процессами. В холодное время года стены прогреваются очень медленно, а внешняя сторона остывает быстро. В этом случае между слоем утеплителя и основным материалом сооружения будет образовываться конденсат, который при замерзании превращается в лед. Такой процесс негативно отражается не только на температуре, но и на прочности всего строения.
• Третий фактор связан с особенностями структуры газобетона. При отсутствии вентиляции между стеной и слоем утеплителя будет образовываться грибок или плесень. Такой процесс особенно опасен для деревянных строений.

Как определить энергоэффективность стен дома

Чтобы решить – следует ли утеплять стены из газобетонных блоков толщиной 300 мм, следует оценить энергоэффективности построенного здания.

Существует 2 варианта определения эффективности теплоизоляции:

1. Следует сравнить ее с возможностями других изделий.
2. Сравнить параметры утепления с требованиями нормативных документов.

Сопоставим теплоизоляционные параметры газобетона с энергоэффективностью другого материала. В качестве примера возьмем краный кирпич – самое популярное изделие в строительстве. Расчет проведем на основе требований Свода правил тепловой защиты зданий (СП 50.13330.2012).

Показатель для сравнения – расход тепловой энергии на 1 м3 отапливаемого объема помещения в единицу времени при перепаде температуры в 1 °С. В Приложении Т Свода правил приведен перечень теплоизоляционных характеристик материалов. Выбираем позиции:

• теплопроводность сухого газоблока класса D400 составляет 0,11 Вт / (м х оС2);
• теплопроводность сухого полнотелого кирпича плотностью 1600 – 0,56 Вт / (м х оС2).

То есть, дом из газоблока 300 мм класса D400 в четыре–пять раз теплее такого же дома из полуторного (0,38 м) полнотелого красного кирпича.

Значит, если мы возведем дом из газобетона 300 мм, можем обойтись без утепления стен? Этот факт пока не доказан окончательно, однако уже ясно, что такое здание будет более теплым, чем большинство стоящих соседских коттеджей.

Оценим – способна ли тепловая защита поддержать в здании нужный микроклимат при заданном расходе тепла. Для этого определим его способность поддерживать нужный температурный режим при заданном расходе внешней энергии, а затем сравним расчетные теплоизоляционные характеристики нашего здания с нормативными.

Суть расчета состоит в том, чтобы определить – какое количество теплоты нужно подать в дом, чтобы поддержать комфортную температуру.

Для расчета мы будем использовать данные из различных нормативных документов. Ниже приведен перечень СНиП и ГОСТ, которые были использованы для расчетов.

Дом из какого материала Вам нравится больше всего?

Дом из бруса
24.94%

Дом из кирпича
18.83%

Бревенчатый дом
14.77%

Дом из газобетонных блоков
15.63%

Дом по канадской технологии
11.54%

Дом из оцилиндрованного бревна
3.9%

Монолитный дом
4.12%

Дом из пеноблоков
3.04%

Дом из сип-панелей
3.23%

Проголосовало: 3155

До какой степени следует утеплять дом из пенобетона 300 мм

Чтобы определить толщину необходимого утепляющего слоя, мы воспользуемся теми же формулами, по которым мы рассчитывали энергоэффективность стен. Однако методику расчет чуть изменим.

1. Найдем для наших разницу между расчетным коэффициентом сопротивления теплопередаче и нормативным:

3,15 – 2,79 = 0,36 (Вт / (м х оС2);

1. В Приложении Т находим соответствующие расчетные коэффициенты теплопроводности λ для разных видов утепляющих материалов. Выбираем:

• λ для пенопласта – 0,049;
• λ для полистирола – 0,051;
• λ для минеральной ваты – 0,56.

1. Рассчитываем для каждого значения величину δ – необходимую толщину материла:

0,36 х 0,049 = 0,01764 м;

0,36 х 0,051 = 0,01836 м;

0,36 х 0,075= 0,027 м.

Таким образом, для утепления наших стен подойдут вспененные полимеры сечением порядка 2 см или вата 3 см. Но если пенопласты такой толщины представлены на рынке, то минимальная толщина ваты составляет 50 мм.

Два параметра, влияющих на выбор утеплителя

При выборе облицовочных и утепляющих материалов следует учитывать 2 критерия:

1. Способность изделия сберегать тепло. Это величина, обратная коэффициенту тепловой проводимости.
2. Способность изделия проводить пар. Характеризуется коэффициентом паропроницаемости.

Для газобетона оба параметра исключительно важны. Мы выяснили, как на эксплуатацию влияют теплоизоляционные параметры. Осталось разобраться со способностью минерала накапливать и отдавать влагу.

Этот пористый материал отличается хорошей сорбцией. Он любит сухость. Ведь даже при нормальных условиях эксплуатации стена может накопить до 30% влаги.

Известно, что в воздухе внутри помещений содержится 50–70 воды. Исследованиями установлено, что пористые блоки отлично впитывают эту жидкость. Однако стены не вымокают. Благодаря хорошей паропроницаемости минерал всю влагу, накопленную зимой, отдает летом в атмосферу. При нормальных условиях эксплуатации однослойный бетон содержит всего 6 % воды, и этот уровень определен как нормативный.

Совершенно ясно, что после утепления газобетон должен сохранить паропроницаемость, иначе вся накопленная влага останется в толще стен.