Расчет толщины стены

При строительстве загородного дома многие мастера задумаются не только о том, какой лучше выбрать кирпич и конструкции несущих стен, а также о том, как определить толщину кирпичной стены, чтобы сделать правильный расчет расхода материалов для возведения стен дома.

Стоит знать, что выбирая полнотелый или пустотелый кирпич, ширина стен дома может быть различна. Поэтому и расчет необходимого кирпича будет сильно разниться. Кирпич полнотелый обладает высокой прочностью, но по теплоизоляционным свойствам уступает многим другим строительным материалам.

Например, для температуры наружного воздуха — 30°С, стены дома из полнотелого кирпича выкладывают в 64 сантиметра (2,5 кирпича). В то время как, для этой же температуры толщина стен из деревянных брусьев равна 16-18 сантиметров.

Поэтому для сокращения общего расхода кирпича, уменьшения нагрузки на фундамент, а также уменьшения массы стен часто используют пустотелый (щелевой или дырчатый) кирпич или полнотелый, но с образованием пустот. Плюс ко всему, используют всевозможные теплоизоляционные материалы, а также эффективные штукатурки и засыпки.

Как уже было выше упомянуто, экономически нецелесообразной оказывается кладка, которая выложена из полнотелого кирпича. К примеру, для трехкомнатного дома с толщиной стен 64 сантиметра необходимо около 25 тысяч кирпичей общим весом 80-100 тонн. Конечно, это приблизительный расчет, но цифра, особенно, выраженная в тоннах, ошеломляет.

И это только для наружных стен. А если учесть объем, необходимый для перегородок, то дом фактически превращается в кирпичный склад с достаточно громоздким фундаментом.

Важно также учитывать, что кирпичные стены имеют достаточно большую тепловую инерционность. То есть необходимо достаточное время на то, чтобы они прогрелись и остыли. А чем толще стена, тем больше времени необходимо на прогрев. То есть температура в помещении мало меняется в течение суток. Поэтому для кирпичного дома, возведенного из полноценного кирпича, необходимо правильно рассчитать систему отопления.

В этом состоит огромный плюс кирпичных стен. Однако не всегда благоприятна такая тепловая инерционность для дач, которые могут эксплуатироваться сезонно. Промерзшие стены на даче будут достаточно долго прогреваться. А резкие перепады температур часто приводят к образованию конденсата внутри помещения. Поэтому, как правило, такие дома обшивают досками.

Итак, все же перейдем к тому вопросу как же рассчитать толщину кирпичной стены в зависимости от того или иного виды кирпича? Расчет произвести не сложно, потому что существует специальная таблица, в которой, в зависимости от вида кирпича, конструкции стен и температуры воздуха определяется соответствующая толщина стен дома.

Различные кирпичные стены определение толщины в них будет описано ниже. В сводной схеме.

Обыкновенный глиняный, силикатный и полнотелый кирпич

При сплошной кладке с внутренней штукатуркой

• Для температуры воздуха 4С — толщина стен 30 см;
• При температуре -5°С – толщина стен 25 см;
• При температуре -10°С – 38 см;
• При температуре -20°С – 51 см;
• При температуре -30°С – 64 см.

Кирпичная кладка с воздушной прослойкой

• Для температуры воздуха -20°С (-30°С) – толщина стен 42 см;
• Для температуры воздуха -30°С (-40°С) – толщина стен 55 см;
• Для температуры воздуха -40°С (-50°С) – толщина стен 68 см;

Сплошная кладка с плитными наружными утеплителями толщиной 5 сантиметров и внутренней штукатуркой

• Для температуры воздуха -20°С (-30°С) – толщина стен 25 см;
• Для температуры воздуха -30°С (-40°С) – толщина стен 38 см;
• Для температуры воздуха -40°С (-50 °С) – 51 см;

Сплошная кладка с внутренним утеплением плитами термоизоляционными, имеющими толщину 10 сантиметров

• Для температуры воздуха -20°С (-25°С) – толщина стен 25 см;
• Для температуры воздуха -30°С (-35°С) – толщина стен 38 см;
• Для температуры воздуха -40°С (-50 °С) – 51 см.

Кладка колодцевая с минеральной засыпкой с объемной массой 1400 кг/м3 и внутренней штукатуркой

• Для температуры -10°С(-20°С) – 38 см;
• Для температуры -25°С (-35°С) – 51 см;
• Для температуры -35°С (-50°С) – 64 см.

Пустотелый глиняный кирпич

• Кладка с внутренней и наружной штукатуркой, а также с воздушной прослойкой 5 сантиметров. Для температуры воздуха -15°С (-25°С) – 29 см, для температуры воздуха -25°С (-35°С) – 42 см, для температуры воздуха -40°С (-50°С) – 55 см;
• Кладка сплошная с внутренней штукатуркой. Для температуры воздуха -10°С – 25 см, для температуры воздуха -20°С – 38 см, для температуры воздуха -35°С – 51 см.

Толщина стен в сантиметрах указывается с учетом вертикальных швов, толщина которых составляет 1 сантиметр. Горизонтальные швы также делают толщиной 1 сантиметр, если в раствор были добавлены глина и известь. Если же добавок не было, то толщина горизонтальных швов делается 1,2 сантиметра. Самая большая толщина швов составляет 1,5 сантиметра, самая малая 0,8 сантиметра.

При возведении кирпичных стен часто используют цементно-глиняный, цементно-известковый и цементно-песчаный растворы. Последний очень жесткий и прочный поэтому в него (для пластичности) добавляют тесто из глины и извести.

Тесто известковое готовится путем гашения водой отдельных кусочков извести в творильной яме. Далее смесь оставляется на 2 недели. Тесто глиняное готовится путем замачивания кусков глины в воде на 3-5 дней.

После полного размокания тщательно перемешивается с водой и процеживается. Остатки воды сливаются. Такое тесто может храниться достаточно долгий срок. Раствор для кирпичной кладки готовят перед началом работ. А использовать его рекомендуют в ближайшие два часа (не более).

Для облицовки фасадов наиболее лучшим считается керамический лицевой кирпич. Также можно использовать бетонный камень или же кирпич утолщенный с пустотами.

Все вышесказанное говорит о том, что если провести правильный расчет толщины стены дома, можно не только снизить расход материалов, затрачиваемых на возведение загородного дома, но и снизить нагрузки на фундамент, что также является экономическим показателем. Ведь можно снизить и затраты на сам фундамент дома. Хотя необходимо отметить, что расчет можно сделать только в том случае, если точно знать, какой кирпич будет использован в строительстве.

Сегодня многие загородные застройщики, которые проводят все строительные работы на загородном участке своими руками, не обращают большого внимания на такой аспект, как расчет толщины стен дома. И делают ошибку. А можно было бы сэкономить.

yegorka.com

В давние времена строения возводились массивные, с мощными стенами. Связано это было в том числе и с обеспечением теплозащитных свойств.
Сегодня существуют проверенные на практике методики определения такого параметра как минимальная толщина стен. Что это дает в практической области? По сути, нет необходимости возводить стены, которые заведомо не принесут существенной пользы – это выливается в банальную трату лишних средств. С другой стороны, учитывая наши климатические условия, стены должны в полной мере обеспечивать выполнение своих основных функций. Речь в том числе идет и обеспечении приемлемых климатических условий внутри формируемого помещения в любое время года, даже при значительном отклонении параметров (температура, влажность) от их среднестатистических значений.

Сразу необходимо акцентировать внимание на том, что некоторые приведенные ниже цифры могут, мягко говоря, шокировать своими значениями. Однако, стоит понимать, что расчеты проводились исключительно для однослойных стен. На практике же чаще всего используются многослойные варианты с применением утеплителей, что значительно уменьшает размеры стен. Тем не менее, приведенные параметры позволяют будущему владельцу строения более точно определиться с материалом.

Материалы для стен

Существует три основных, можно сказать, классических, вида материала, которые активно применяются сегодня (да и использовались ранее) при возведении стен, — это дерево, кирпич и камень. Однако, современные строительные технологии не стоят на месте. Это приводит к тому, что на рынке строительным материалов можно найти и более современные варианты, обладающие улучшенными характеристиками по многим параметрам (теплопроводность, паропроводность и т.д.) по сравнению с «классикой». Сюда смело можно отнести такие материалы как керамические, легкобетонные, облегченные и многие другие. Однако, в каждом из этих решений необходимая толщина стен будет абсолютно разной.

Условия эксплуатации и влажностный режим в помещении

Как было отмечено, основными показателями кроме прочностных характеристик являются условия эксплуатации зданий (климатические условия). Здесь не последнюю роль играет влажность в помещении, ограниченном возводимыми стенами. Как следствие, было принято в обиход понятие режима эксплуатации. Эти режимы следующие: мокрый, влажный, нормальный и сухой. Собственно, ниже приведена вниманию читателей таблица, которая в полной мере отражает принцип определения режима эксплуатации.

Что в конечном итоге дает режим эксплуатации? Этот показатель определяет условия эксплуатации. Которые бывают двух видов – А и Б ( в соответствии с приведенной таблицей)

В приведенной выше таблице цветом выделены условия эксплуатации, характерные для средней полосы Российской Федерации, в том числе и для наиболее плотно населенной Москвы и области.

Коэффициент теплового сопротивления будущей конструкции

Изначально специалисты рекомендуют определить конструкцию будущей стены. Но для этого необходимо выполнить ряд пусть и не сложных, но математических расчетов, которые, в конечном итоге, позволят определиться с предстоящими затратами на отопительный процесс.

Во время приобретения материала для стены очень важно ознакомиться с его техническими характеристиками. В первую очередь речь идет о таком показателе как λ – коэффициент теплопроводности. Он важен при расчете такого параметра как тепловое сопротивление всей конструкции, а также толщины будущей стены. Собственно, тепловое сопротивление всей конструкции R рассчитывается по следующей формуле:

R=L/ λ, где L – толщина стены, а λ – соответственно, коэффициент теплопроводности.

Стоит отметить, что рассчитываемый параметр по современным стандартам должен быть не менее 3,2 Вт/м*С. Это, в принципе, достаточно серьезное значение.

Примеры расчетов

Далее приводятся некоторые примеры расчетов.

1. Блок бетона ячеистого, имеющего толщину 300 мм. Он имеет коэффициент теплопроводности λ=0,12 Вт/м*С. Используя вышеприведенную формулу, получаем значение теплового сопротивления всей конструкции R=2,5 Вт/м*С. Отсюда напрашивается вывод о том, что эта цифра несколько меньше нормы. Как следствие. Расходы на отопление будущего здания с подобной стеной значительно возрастут.


2. Тот же блок, но уже толщиной 400 мм будет иметь значение R=3,3 Вт/м*С. Как видно из результата, значение немного выше нормативного. Стоит отметить, что подобного рода расчеты имеют смысл только в том случае, если блоки укладываются с применением клея. Еще один аспект. Если использовать формулу немного в ином виде L=R* λ, то собственно можно рассчитывать такой показатель как минимальная толщина внешних стен для будущего строения. При этом R используем равным 3,2 Вт/м*С, что в полной мере соответствует современным санитарным нормам.
3. Если проанализировать знаменитые газосиликатные блоки, которые, кстати, имеют толщину в 500 мм, то можно получить следующие результаты. Учитывая коэффициент λ=0,16 Вт/м*С, а также имеющуюся толщину, можно получить R=3,125 Вт/м*С. Как видно из результата, до нормы он немного не дотягивает.

Как рассчитать толщину стены?

Долее необходимо в качестве примера произвести расчет минимальной толщины стены для различных, наиболее популярных, стеновых материалов. При расчетах используется все та же формула.

1. Классическое дерево (в данном примере сосна и ель) имеет коэффициент теплопроводности λ при анализе поперек волокон древесины 0,18 Вт/м*С. Исходя из этого определяем минимальную толщину с учетом современных санитарных требований. 3,2*0,18=0,576 м или 576 мм.


2. Часто стены возводят из кирпича. Однако, простой глиняный кирпич или его силикатный аналог имеет коэффициент теплопроводности λ равный 0,81 Вт/м*С. Как следствие, толщина стены должна составлять приблизительно 2,6 м. Понятно, что подобную «крепость» строить никто не будет. Вариантом решения данной проблемы является, безусловно, использование утеплителей. Например, минералованный утеплитель будет иметь коэффициент теплопроводности λ=0,044 Вт/м*С. В результате необходимая минимальная толщина его должна составлять 0,14 м (полтора спичечных коробка советских времен по длине).
3. В качестве примера можно также рассмотреть вариант применения такого материала как железобетон. Коэффициент теплопроводности материала составляет целых 2,04 Вт/м*С. В этом случае минимальная ширина стены должна составлять 6,5 м. Можно представить себе это строение – прекрасный, надо отметить, получается бункер.

Сводная таблица

В рассмотренных выше примерах расчета учитывается средняя полоса России. Однако, стоит понимать, что подобного рода расчеты востребованы и для других регионов и городов страны. По этой причине ниже приведена сводная таблица для некоторых крупных городов с указанием материала и необходимой1 минимальной толщины будущей стены жилого дома.

 

 

Заключение

Здесь необходимо акцентировать внимание на следующих аспектах.

• Во-первых, все расчеты для многослойных стен должны выполняться аналогичным образом, только отдельные результаты «слоев» просто суммируются.


• Во-вторых, несмотря на кажущуюся простоту самой формулы, именно она способна еще на стадии проектирования будущего строения с достаточной степенью точности позволит определить оптимальный материал и толщину стен.
• В-третьих, стоит понимать, что данные расчеты не являются единственным аргументом при определении материалов и толщин стен. Есть еще много факторов, которые в той или иной степени также должны быть учтены. Подходить к решению данного вопроса необходимо исключительно комплексно.

samostroyechka.ru

На что ориентироваться при расчете теплоизоляции?

Вопросом теплоизоляции зданий занимается прикладная наука теплотехника. В соответствии с ее рекомендациями был создан Свод правил СП 50.13330.2012, входящий в СНиП 23-02-2003 и регламентирующий тепловую защиту зданий.

В СНиП 23-01-99 (Строительная климатология) приводятся исходные климатологические данные для местностей и регионов Российской Федерации.

Эти документы служат ориентирами для расчетов необходимой толщины и общего количества теплоизоляционных материалов. Проделав такие расчеты, владелец дома получает необходимую информацию для закупки и начала работ.

Расчет толщины утеплителя для стен

Тепловая защита зданий согласно Своду правил должна соответствовать таким требованиям:

1. Тепловое сопротивление ограждающих конструкций не должно быть ниже указанных в документе значений.
2. Удельная теплозащитная характеристика дома не должна превышать указанной нормы.
3. Температура внутренней поверхности ограждающих конструкций не должна падать ниже минимально допустимого значения.

Из этих трех параметров самыми важными являются тепловое сопротивление и минимальное значение внутренней температуры. Они будут служить ключевыми величинами в расчетах.

Тепловым сопротивлением R_TP называют величину, обратную теплопроводности. Ее размерность м²·°C/Вт. Внутренняя температура поверхностей стен для жилых помещений нормируется в интервале 20–22°C.

Исходной величиной для расчетов служат градусо-сутки отопительного периода (сокращенно ГСОП). Размерность этого параметра °C·сут/год. Рассчитывают ГСОП по такой формуле:

ГСОП=(t_B–t_OT)·z_OT ,

где t_B – внутренняя температура (+22°C), t_OT – средняя температура воздуха на улице за отопительный сезон, z_ot – количество суток отопительного периода в году, когда среднесуточная температура не выше +8°C.

Примером послужит Москва. Для столицы РФ продолжительность отопительного периода 214 суток/год, а средняя наружная температура для этого периода t_OT= –3,1°C (см. таблицу 1, Строительная климатология). Подставляем значения в формулу и получаем:

ГСОП = [(22 – (–3,1)] · 214 = 5371,4 градусо-суток.

Ищем величину сопротивления теплопередаче, соответствующую этому числу градусо-суток (см. таблица 3, Свода правил). Получилось число, отличающееся от круглых табличных значений, а в таблице только круглые значения. Для остальных случаев предусмотрена формула с коэффициентами a и b:

R_TP = a · ГСОП + b

Подставляем в нее значения и получаем:

R_TP = 0,00035 · 5371,4 + 1,4 = 3,27999 м²·°C/Вт.

Однако полученная величина – это суммарное тепловое сопротивление стены и утеплителя:

R_TP = R_CT + R_y.

Тепловое сопротивление стройматериалов в указанном выше Своде правил рекомендуется считать с учетом условий эксплуатации. Согласно карте влажности климата (Строительная климатология) Москва находится в зоне нормальной влажности. Таблица 2 Свода правил рекомендует учитывать теплопроводность материалов для этих условий в помещениях с нормальной влажностью (большинство комнат) под литерой Б.

Допустим, что утеплять нужно стены из полнотелого глиняного кирпича на растворе из цемента и песка толщиной 0,51 м (два кирпича). Коэффициент теплопроводности такой кладки составляет 0,81 Вт/м·°C. Тепловое сопротивление материалов определяется соотношением:

R = P/k,

где P – толщина материала, м, k – коэффициент теплопроводности, Вт/м·°C. Подставив значения, получаем:

R_CT = 0,51 / 0,81 = 0,6296 м²·°C/Вт.

Тепловое сопротивление теплоизоляции равно разнице общего сопротивления и сопротивления стены:

R_y = R_TP – R_CT = 3,27999 – 0,6296 = 2,65039 м²·°C/Вт.

Осталось определить толщину самого утеплителя. Будем использовать для теплоизоляции плиты из каменной ваты плотностью 50 кг/м³. Коэффициент ее теплопроводности при указанных условиях составляет 0,045 Вт/м·°C. Чтобы получить толщину минеральной ваты, умножим ее тепловое сопротивление на коэффициент теплопроводности:

P_y = R_y · k = 2,65039 · 0,045 = 0,11927 м или примерно 12 см.

Такой расчет подходит для утепления стен под штукатурку.

Через воздушную прослойку этого фасада постоянно снизу вверх проходит воздух. При этом он не только уносит пар из слоя каменной ваты, но и приводит к потере некоторого количества тепловой энергии.

Для вентилируемых фасадов больших размеров на многоэтажных зданиях теплотехники вывели формулы для расчета этих теплопотерь. Они позволяют рассчитать толщину дополнительного слоя утеплителя, чтобы компенсировать эти потери. Однако механизм расчета очень сложен и требует учета многих величин: скорости потока воздуха в прослойке, ее высоты, неоднородностей потока и т. п.

Делать такие сложные расчеты для одноэтажного загородного дома смысла не имеет. Опытные специалисты советуют при монтаже вентилируемого фасада увеличить рассчитанную толщину теплоизоляции примерно на 30%. В нашем примере получится:

P = P_y · 1,3 = 0,11927 · 1,3 = 0,1550 м или примерно 15 см.

Т. е. чтобы утеплить дом в Москве с кладкой из полнотелого кирпича на растворе из цемента и песка с толщиной наружных стен 0,51 см, понадобится уложить три слоя плит базальтовой ваты толщиной по 50 мм, а затем смонтировать вентилируемый фасад.

Расчет толщины утеплителя для крыши

Расчет толщины теплоизоляции при укладке под кровлю также имеет свои особенности. Под скатную или двускатную кровлю утеплитель монтируют по тому же принципу, что и на стену с вентилируемым фасадом.

Воздух проникает под кровлю снизу и, проходя через воздушную прослойку над утеплителем, выходит через щели под коньком. При этом также возникает дополнительная потеря тепла, которую нужно учесть при расчете толщины теплоизоляции.

Рассчитывать толщину утеплителя для кровли значительно проще, чем для стен. Ведь сама кровля практически не имеет теплового сопротивления, а под утеплителем на скатной или двускатной кровле никакого сплошного толстого конструкционного материала нет. Это значит, что нужно учитывать только тепловое сопротивление утеплителя.

При расчете будем исходить из того же значения ГСОП = 5371,4 градусо-суток и будем использовать ту же формулу сопротивления теплопередаче RTP = a · ГСОП + b. Однако значения сопротивления возьмем в графе 5 для чердачных перекрытий. Коэффициенты a и b там другие: a = 0,00045; b = 1,9. Подставив эти значения в формулу, получаем:

R_У = 0,00045 · 5371,4 + 1,9 = 4,3171 м²·°C/Вт.

Толщину утеплителя считаем так же, как и для стен:

P_У = R_У · k = 4,3171 · 0,045 = 0,19427 м или примерно 20 см.

Иначе говоря, для утепления скатной или двускатной крыши дома в Москве понадобится четыре слоя плит базальтовой ваты толщиной по 50 мм.

Расчет толщины утеплительных материалов при укладке на стены можно сделать самостоятельно, учитывая данные действующих строительных норм и правил. Расчет толщины теплоизоляции для крыши практически не отличается от расчета для стен, но в этом случае надо использовать значения теплового сопротивления из другой колонки таблицы.

Как рассчитать толщину утеплителя для стен с помощью таблицы теплопроводности материалов посмотрите на видео:

holodine.net

Задание слоев ограждающих конструкций

Для проведения расчета необходимо задать слои из которых состоят строительные конструкции:

• Конструкция– в таблицу добавляются материалы, составляющие слои выбранной ограждающей конструкции. Для выбранных слоев можно определить тип из следующих вариантов:
  • Однородный – слой, состоящий из одного материала, без теплопроводных включений.
  • Неоднородный – слой, в котором есть теплопроводные включения, влияние которых определяется коэффициентом односродности. Значения этого коэффициента обычно представлены в специальных справочных таблицах.
  • Каркас – слой с деревянным каркасом. Возможно задание ширины каркаса и шага между его элементами.
  • Перекрестный каркас – слой с деревянным каркасом, расположенном перепендикулярно основному каркасу.
  • Кладка – слой состоящий из штучных элементов кладки и швов с раствором. Возможно задание геометрических размеров элементов кладки и толщины швов.

  Выбор типа слоя производится во всплывающем диалоге. Диалог вызывается при нажатии кнопки слева от названия материала.
  Со слоями и материалами, входящими в слой, возможны следующие действия (кнопки управления расположены справа от названия материала):

  • Перемещение слоя – при наличии нескольких слоев возможо их перемещение относительно друг друга. Кнопки “Переместить внутрь” и “Переместить наружу”.
  • Включение выключение слоя – позволяет на время не учитывать слой в расчетах, не удаляя его из конструкции. Кнопка “Включить слой” “Выключить слой”
  • Редактирование параметров материала – если требуемого матерала нет в справочнике материалов, то можно выбрать другой материал и во всплывающем окне задать требуемые параметры. Кнопка “Изменить характеристики”.
  • Удаление слоя – удаляет слой из ограждающей конструкции. Кнопка “Удалить слой”.

  Кроме того можно заменить материал в слое, нажав на название материала в таблице и выбрав новый во всплывающем диалоге.

• Вставить слой – кнопка позволяет добавить новый слой. Материал нового слоя выбирается во всплывающем диалоге.

www.smartcalc.ru