Расчет толщины стен из газобетона

В Руководстве пользователя по строительству домов из газобетона компании Аэрок (СПб, 2009) на странице 5 опубликованы  следующие тезисы, касающиеся выбора толщины стен из газобетона:

- Мы утверждаем, что идея о необходимости тотального «доутепления» ошибочна.

- Стена из легкого (до 500 кг/м3) бетона толщиной 30 – 40 см совершенно самодостаточна. Утеплять ее имеет смысл только в стремлении довести свой дом до состояния энергопассивности, которое потребует в первую очередь совершенствования инженерных систем, а не тупого наращивания «тепловой брони».

Попробуем разобрать цитируемые завления, взяв в руки два документа: СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий" и СП 23-101-2004 "Проектирование тепловой защиты зданий". Посмотрим как согласуются данные строительной науки о требуемой толщине стен с утверждениями производителей газобетона. Ранее мы уже рассмотрели возможности и последствия облицовки газобетона кирпичом по рекомендациям Руководства пользователя компании Аэрок.

Если специалисты компании Аэрок имели в виду дачный дом из газобетона, то они абсолютно правы: если вы строите дачный дом для сезонного проживания с режимом периодического протапливания, то наращивание толщины стен дома и их дополнительное утепление - действительно вышвыривание денег на ветер:
Требования СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий" не распространяется на жилые и общественные здания, которые отапливаются периодически (менее 5 дней в неделю) или сезонно (непрерывно менее трех месяцев в году). То есть, если вы строите не загородный дом для постоянного проживания, а сезонный дом для дачи – для проживания в выходные дни и в отпуске, то соблюдать требования по тепловой защите зданий не обязательно. Более того, увеличение толщины стен и применение дополнительной теплоизоляции в дачных домах с временным и сезонным проживанием может быть экономически неоправданным, так как дополнительные инвестиции в наружное утепление дачного дома или в увеличение толщины газобетонных стен могут не окупиться за счет экономии на отоплении за срок до первого капитального ремонта или даже за весь срок жизни домовладельца.

Таким образом, для дачных домов сезонного проживания толщина стен из газобетона может быть минимальной, определяемой лишь прочностными характеристиками газобетонных блоков выбранной марки по плотности (для конструкционно-теплоизоляционного газобетона: марка по плотности от D350-400 и марка по прочности от B2,0, для конструкционного газобетона - марка по плотности от D500 и по прочности от B3,5) и достаточной толщины стены, обеспечивающей ее способность свободно стоять на больших пролетах. На практике это означает применение газобетонных блоков минимальной толщиной от 20 см (для самонесущих стен одноэтажного дома). Минимальная толщина простенков и колонн из автоклавного газобетона составляет 60 см для несущих стен и 30 см для самонесущих стен [пункт 6.2.11 СТО 501-52-01-2007].

Таблица: Требования к автоклавным газобетонным блокам при строительстве домов различной этажности.*

Этажность здания

Требования к маркам автоклавного газобетона для самонесущих стен

Класс автоклавного газобетона по прочности на сжатие

Минимальная марка кладочного раствора

Класс автоклавного газобетона по морозостойкости

до 2-х этажей

B2,0

M50

F25**

до 3-х этажей

B2,5

M75

F25

до 5-ти этажей (до 20 м для несущих стен, до 30 м для самонесущих стен)

B3,5

M100

F25

* Таблица составлена на основании пунктов 6.2.7-10 СТО 501-52-01-2007 «Проектирование и возведение ограждающих конструкций жилых и общественных зданий с применением ячеистых бетонов в Российской Федерации».

** Класс морозостойкости F25 по СНиП II-22-81* «Каменные и армокаменные конструкции» означает срок службы газобетона в зданиях с сухим и нормальным влажностным режимом помещений не менее 100 лет и не менее 50 лет в зданиях с влажным режимом помещений.

Если же говорить о толщине стен дома для постоянного проживания, то следует постараться выполнить требования СНиП 23-02-2003 по тепловой защите зданий. Заметим, что нормативами допускается снижение нормируемого сопротивления теплопередаче по «потребительскому подходу». Например, для Москвы требуемое значение сопротивления теплопередаче наружных стен составляет Rreq=3,13 м2°C/Вт, но может быть снижено до Rmin=1,97 м2°C/Вт (Rmin = 0,63 x Rreq = 0,63 x 3,13 м2°C/Вт = 1,97 м2°C/Вт) при условии удовлетворения требованиям по удельному расходу топлива на отопление здания в сочетании с соблюдением норм температурного перепада между внутренним воздухом помещения и внутренней поверхности стен, исключающего выпадение росы на внутренней поверхности стен [пункты 5.1 и 5.13 СНиП 23-02-2003]. Удельный расход топлива при указанной выше разнице возрастает незначительно.
Прочитайте про минимальную толщину стен из газобетона с точки зрения звукоизоляции.

Энергетическая эффективность зданий для постоянного проживания
Применение адекватной толщины стен с надлежащим сопротивлением теплопередаче позволяет ограничить падение температуры в помещении при постоянном удельном уровне потребления энергии для отопления здания, предупреждать конденсацию влаги на внутренних поверхностях ограждающих конструкций (за исключением окон) и защитить ограждающие конструкции от переувлажнения.
Нормальный уровень энергоэффективности зданий (класс С по СНиП 23-02-2003) допускает отклонение расчетного (фактического) значения удельного расхода тепловой энергии на отопление здания от нормативного на величины от + 5% до минус 9%.
Здание с высоким уровнем энергоэффективности (класс B) характеризуется сокращением расходов тепловой энергии на отопление на 10-50%, а с очень высоким уровнем энергоэффективности (класс А) – более чем на 51%.

Принципы выбора способа соответствия нормируемым показателям тепловой защиты здания.
Основной задачей проектирования тепловой защиты зданий (выбор оптимальной толщины стен и их утепления) является поддержание установленных параметров микроклимата внутренних помещений и надлежащих санитарно-гигиенических условий при заданном расходе тепловой энергии на отопление здания.

В СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий" установлены три обязательных взаимно увязанных нормируемых показателя по тепловой защите здания, основанных на:
«А» - нормируемых значениях сопротивления теплопередаче для отдельных ограждающих конструкций здания;
«Б» - нормируемом перепаде температур, не допускающем выпадения росы:
- температурному перепаду между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности стен (других ограждающей конструкций), определяемому по формуле №4 СНиП 23-02. При этом расчетный температурный перепад не должен превышать нормируемых величин, установленных в таблице №5 СНиП 23-02.
- минимальная температура на всех участках внутренней поверхности наружных ограждений должна быть выше температуры точки росы.
«В» - нормируемом расходе тепловой энергии на отопление, позволяющем варьировать величинами теплозащитных свойств стен (ограждающих конструкций) с учетом выбора способа поддержания нормируемых параметров микроклимата.

Нормативы по тепловой защите здания будут выполнены, если для помещений жилого назначения будут соблюдены показатели «А» и «Б» (то есть, стены адекватной толщины будут иметь нормируемое сопротивление теплопередаче и на внутренних поверхностях стен не будет выпадать роса), либо будут соблюдены показатели «Б» и «В» (то есть, на внутренних поверхностях наружных стен не будет выпадать роса и будет нормирован определенный расход тепловой энергии). Во втором случае тепловое сопротивление стен может быть ниже задаваемых в группе показателей А значений (таблица 4 СНиП 23-02-2003), но не ниже минимальных значений? на которые ссылается пункте 5.13 СНиП 23-02-2003. Требованиям показателей группы «Б» должны отвечать все виды ограждающих конструкций, чтобы обеспечивать комфортные условия для людей внутри здания и предотвращать увлажнение внутренних поверхностей стен, пола и других ограждающих конструкций от увлажнения, намокания и появления плесени.

В данной статье мы проверим выполнение условий "А" для жилого дома постоянного проживания со стенами из газобетона.

Итак, мы выясняем какой на самом деле должна быть толщина стен дома из газобетона, соотвествующая требованиям СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий" и СП 23-101-2004 "Проектирование тепловой защиты зданий".

Теплотехнический расчет толщины стены из газобетона по   нормируемому сопротивления теплопередаче по составляющей "А":  Сопротивление  теплопередаче  наружной стены из газобетонных  блоков определенной толщины.
Приведенное сопротивление теплопередаче (R0, м2×°С/Вт)  наружных стен из газобетона следует принимать не менее нормируемых значений (Rreq, м2×°С/Вт),   определяемых по нижеприведенной таблице в зависимости от градусо-суток (Dd) района строительства [пункт 5.3 СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий].

Таблица:  Нормируемые значения сопротивления  теплопередаче ограждающих конструкций (наружных стен) жилых зданий*

Градусо-сутки отопительного  периода, Dd °C сут

Пример региона России

Нормируемые значения сопротивления    теплопередаче,  Rreq м2°C/Вт,    не менее чем:

Cтены

Перекрытия чердачные и над    неотапливаемыми подпольями

Окна и балконные двери

2000

Астраханская обл., Ставропольский край

2,1

2,8

0,3

4000

Белгородская обл., Волгоградская обл.

2,8

3,7

0,45

6000

Алтай, Красноярский край, Москва,    Санкт Петербург

3,5

4,6

0,6

8000

Магаданская обл.

4,2

5,5

0,7

10000

Чукотка

4,9

6,4

0,75

12000

н/д

5,6

7,3

0,8

Коэфф. а

 

0,00035

0,00045

 

Коэфф. b

 

1,4

1,9

 

* Таблица составлена по данным Таблицы 4 СНиП 23-02-2003 "Тепловая защита зданий".

Значения нормируемого сопротивления теплопередаче (Rreq) для величин градусо-суток (Dd), отличающихся от приведенных  в таблице выше  ориентировочных значений можно определить по формуле:
Rreq = коэфф. a х Dd + коэфф b, где Dd - градусо-сутки отопительного периода, (°С×сут), для конкретного населенного пункта.
Чтобы узнать нормативные значения градусо-суток отопительного периода  обратимся к таблицам из  справочного  пособия к СНиП 23-01-99 «Строительная климатология». Величина градусо-суток  может значительно отличаться в зависимости от требований к средней внутренней  поддерживаемой температуре внутренних помещений:

Таблица: Распределение регионов РФ по климатическим характеристикам (градусо-суткам отопительного периода, Dd

Градусо-сутки    отопительного  периода, Dd °C сут

Регионы России

2300–3500

Адыгея, Краснодарский край, Дагестан,    Карачаево-Черкесия, Калмыкия, Кабардино-Балкария, Чечня, Ингушетия,    Астраханская область, Ставропольский край, Ростовская область,    Калининградская область.

3900–4500

Белгородская область, Брянская область,    Волгоградская область, Воронежская область, Курская область, Липецкая    область, Орловская область, Смоленская область, Тамбовская область,    Приморский край

4500–4900

Владимирская область, Мордовия, Ивановская область,    Калужская область, Ленинградская область, Москва, Московская область,    Новгородская область, Пензенская область, Рязанская область, Саратовская    область, Санкт-Петербург, Тверская область, Тульская область.

5000–5300

Башкортостан, Вологодская область, Карелия, Марий    Эл, Камчатка, Костромская область, Нижегородская область, Оренбургская    область, Пермская область, Сахалинская область, Татарстан, Ульяновская    область, Челябинская область, Чувашия

5350–5900

Алтайский край, Архангельская область, Кировская    область, Республика Коми, Коми-Пермяцкий АО, Корякский АО, Красноярский край,    Удмуртия, Курганская область, Свердловская область, Хабаровский край

5970–6700

Республика Алтай, Амурская область, Бурятия,    Еврейская АО, Иркутская область, Кемеровская область, Мурманская область,    Новосибирская область, Омская область, Томская область, Хакасия,    Ханты-Мансийский АО

6800–9960

Агинско-Бурятский АО, Магаданская область, Ненецкий    АО, Таймыр, Тыва, Тюменская область, Чукотка, Усть-Ордынский АО, Эвенкийский    АО, Якутия, Ямало-Ненецкий АО

Более точные значения градусо-суток отопительного периода для городов России приведены в таблице 4.1 Справочного пособия к СНиП 23-01-99* Москва, 2006

Таким  образом, вы можете планировать различную среднюю температуру во внутренних  помещениях и, исходя из нее, планировать величину тепловой защиты зданий.  Следует помнить, что в жилых комнатах здания в холодное время года оптимальная температура  составляет 20-22 °С (допустимая 18-24°С), в  жилых комнатах домов в районах с наружными температурами наиболее холодной  пятидневки ниже - 31°С оптимальная  температура составляет 21-23 °С (допустимая 20-22°С). На  кухнях и в санузлах: 19-21°С (допустимая 18-26°С). [Таблица 2.1 Справочного пособия к СНиП 23-01-99*]

Пример 1: Требуется определить нормируемое сопротивление теплопередаче стен (Rreq)  дома для постоянного проживания в городе Тамбове, если достаточно экономный  владелец дома планирует поддерживать среднюю температуру во внутренних жилых  помещениях в холодное время года не выше + 20°С. Определим нормируемое  сопротивление теплопередаче  по формуле: Rreq = коэфф.  a х Dd + коэфф b.  Коэфф а =  0,00035, коэфф. b = 1,4, Dd для Т+ 20°С  Тамбова = 4800 °С×сут

Подставляем значения в  формулу: Rreq= 0,00035 x  4800 +  1,4 = 3,08 м2°C/Вт               Посмотрим как изменится  значение нормируемое сопротивление теплопередаче  для стен из газобетона  при задаче поддерживать в холодное время года температуру + 22°С (Dd  для Т+ 22°С Тамбова = 5200 °С×сут):   Rreq= 0,00035 x  5200 +  1,4 = 3,22 м2°C/Вт.

Рассмотрим  пример для Москвы для различных планируемых температур внутренних помещений в  холодное время года:

Для температуры +14°C (гараж, мастерская): Rreq= 0,00035 x 3700 +  1,4 = 2,7  м2°C/Вт              

Для  температуры +20°C: Rreq= 0,00035  x 4900 +  1,4 = 3,1  м2°C/Вт              

Для  температуры +22°C: Rreq= 0,00035  x 5400 +  1,4 = 3,29  м2°C/Вт              

Для  температуры +24°C: Rreq= 0,00035  x 5800 +  1,4 = 3,43  м2°C/Вт

Для определения  необходимой толщины газобетонной стены для выполнения требований  СНиП 23-02-2003понормируемому  сопротивлению теплопередаче  для  стен  необходимо располагать данными о  коэффициенте теплопроводности блоков автоклавного газобетона различных марок по  плотности.

Таблица: Коэффициент теплопроводности ячеистых бетонов при равновесной  влажности*

Марка ячеистых бетонов по средней плотности

Коэффициент теплопроводности λ, Вт/(м∙°С), при равновесной весовой    влажности W

4%

5%

D200

0,056

0,059

D250

0,070

0,073

D300

0,084

0,088

D350

0,099

0,103

D400

0,113

0,117

D450

0,127

0,132

D500

0,141

0,147

D600

0,160

0,183

D700

0,199

0,208

D800

0,223

0,232

D900

0,258

0,269

D1000

0,282

0,293

D1100

0,305

0,318

D1200

0,329

0,342

* По данным таблицы А1 ГОСТ 31359-2007 "Бетоны ячеистые автоклавного твердения". Равновесная влажность устанавливается через 1-2 года после завершения постройки дома.

Зная коэффициент теплопроводности определенной марки газобетона можно  установить требуемую толщину стены по формуле: Толщина стены = R (нормируемое для данного региона строительства тепловое сопротивление  строительной конструкции) х λ (коэффициент теплопроводности стенового материала).
Пример расчета минимальной толщины стены из газобетона для  загородного дома из автоклавного газобетона марки по плотности D500 с  теплопроводностью в реальных условиях равновесной влажности  0,12 Вт/м°С (данные производителя) в Москве с  планируемой температурой во внутренних помещениях в холодное время года +22°С.

  1. Находим нормируемое сопротивление теплопередаче для стен дома в Москве для температуры +22°C: Rreq= 0,00035 x 5400 +  1,4 = 3,29 м2°C/Вт
  2. Определяем по таблице коэффициент теплопроводности λ для газобетона марки D500 при влажности 5% =  0,147 Вт/м∙°С.
  3. Определяем требуемую толщину стены из газобетона марки D500: Толщина стены = R x λ = 3,29 м2°C/Вт x 0,147 Вт/м∙°С = 0,48 м или 48 см

Получается, что для  обеспечения нормируемого сопротивления  теплопередаче  для стен  дома в Москве потребуется класть стену из  автоклавного газобетона марки по плотности D500 толщиной 50 см. Можно существенно (до 20% кубатуры стен из газобетона) сэкономить, если использовать  вместо конструкционно-теплоизоляционного газобетона марки D500 близкий или равный по прочности на сжатие (B2,0 против B2,0 или B2,5), но менее плотный конструкционно-теплоизоляционный  газобетон марки D400 с более низким коэффициентом  теплопроводности. Рассмотрим следующий пример с газобетоном более низкой плотности:

  1. Находим нормируемое сопротивление теплопередаче  для стен дома в Москве для температуры +22°C: Rreq= 0,00035 x 5400 +  1,4 = 3,29 м2°C/Вт
  2. Определяем по таблице коэффициент теплопроводности λ для газобетона марки D400 при влажности 5% =  0,147 Вт/м∙°С.
  3. Определяем требуемую толщину стены из газобетона марки D400: Толщина стены = R x λ = 3,29 м2°C/Вт x 0,117 Вт/м∙°С = 0,38 м или 38 см.

На этой веселой и радостной ноте завершается большинство рекомендаций  по выбору толщины стены из автоклавного газобетона в пособиях и рекомендациях производителей  и поставщиков газобетона.  Но о чем же  они чаще всего умалчивают?  Производители  в своих рекомендациях умалчивают о двух важных вещах:

  1. Стены вашего дома будут состоять не из монолитного куска автоклавного газобетона без швов, а из кладки блоков со швами. А коэффициент теплопроводности стены в целом будет выше, чем у отдельных блоков, так как в кладке будут присутствовать мостики холода из раствора или клея. Любые  теплотехнически неоднородные сквозные или несквозные включения наружных ограждающих конструкций (стальные уголки, армпояса, надпроемные балки, железобетонные каркасы) увеличат показатели теплопроводности стены.        
  2. Не обязательно достигать нормируемого сопротивления теплопередаче стены увеличением толщины самой газобетонной стены (Хотя зачастую продавцы газобетона вас будут убеждать  поступать именно так: им нужно продать вам как можно больше своей продукции). Однако мы можем использовать  двухслойные или трехслойные стены с утеплителем из паропроницаемой базальтовой ваты, кубический метр которой стоит значительно дешевле кубического метра газобетона, а коэффициент теплопроводности базальтовой ваты значительно ниже, чем у газобетонной кладки. Пункт 8.11 СП 23-101-2004 "Проектирование тепловой защиты зданий"  рекомендует использовать утеплитель толщиной не менее 50 мм. Соотношение толщины наружного утеплителя и толщины стены должно быть не менее 1:1,25.

Поэтому мы переходим к рассмотрению вопроса, как на самом деле обстоят дела с теплопроводностью кладки из газобетона и как сэкономить на материалах, не проиграв в тепловой защите дома.

РЕКЛАМА

КНИГИ

ПОХОЖИЕ МАТЕРИАЛЫ

КОЛЛЕКЦИЯ ОШИБОК

Test

АМЕРИКАНСКИЕ ИНТЕРЬЕРЫ

Test

Яндекс цитирования

 

© 2008-2013 Дачный портал Дача и Дом, Андрей Дачник: строительство дачных домов, дизайн, архитектура, тексты , фото, видео (если не обозначено иное авторство). Перепечатка материалов в любом виде без письменного разрешения запрещена. Вся приведенная на сайте информация является иллюстративным материалом личного опыта автора, и ни при каких условиях не может служить пособием, методикой или руководствовом для выполнения расчетов, проектирования, планирования и производства строительных работ или любых других действий. Используя опыт автора сайта Dacha-Dom.ru, вы делаете это исключительно на свой собственый страх и риск. Во всех случаях автор не может нести отвественности за любые прямые или косвенные убытки и потери, связанные с использованием информации с сайта Dacha-Dom.ru