Что теплее, куб газоблока, куб кирпича или куб дерева? правильно. Теплее всего русская печь, а задача всего остального удержать тепло внутри дома, и немного накопить его в стенах.
К слову о накоплении тепла в стенах: под моей прошлой статьей один уважаемый комментатор высказал мысль о том, что у деревянного дома очень маленькая тепловая инерция и каменный дом из газоблока в этом плане намного комфортнее. Предлагаю разобраться так ли это на самом деле.
Для начала примем некоторые условности для расчета:
1. Регион строительства пусть будет свердловская область, окрестности Екатеринбурга.
2. Все варианты стен имеют одинаковую теплопроводность и одинаковый слой наружной теплоизоляции (надеюсь не для кого не секрет, что и деревянный и кирпичный и даже дом из газоблока необходимо утеплять), пусть это утепление будет минплитой толщиной 50 мм. Толщину основного материала будем подбирать по теплопроводности
3. Все варианты стен выполнены по технологии, без сквозных щелей, мостиков холода и прочих нарушений (особенно касается деревянного дома, который необходимо тщательно конопатить, а не запенивать щели монтажной пеной, как некоторые).
4. Сами варианты стен: для расчетов возьму стену из бруса, стену из газоблока, кирпичную стену и стену из полистиролбетона. Каркасную стену рассматривать не буду, она заведомо в аутсайдерах.
Определимся с толщинами стен при помощи теплотехнического калькулятора:
За эталон возьмем стену из Газобетона D500 толщиной 300 мм, утепленную минплитой плотностью 45-75 кг/м3. Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций при такой комбинации составит 3,6 м2*град/Вт. вот под это сопротивление и будем подбирать остальные толщины стен.
Для дерева (сосна поперек волокон) получается вариант стены те же 300 мм дерева (на самом деле 298, но так точно ни кто пилить брус не будет).
Если вы вдруг надумаете сложить стену из керамического пустотелого кирпича, да еще на цепментно-песчаном растворе, то толщина стены при прочих равных получится в 680 мм.
Ну и полистирол бетон D500/ У него теплопроводность ровно такая же как и у дерева, а значит толщина стены те же 298 300 мм.
Получаем, что в 1 м2 стены у нас 0,3 м3 газобетона, дерева или полистиролбетона, и 0,68 м3 керамического кирпича.
Расчитаем, сколько Вт тепла накопит данный объем материалов, для этого нам понадобится такой параметр, как теплоемкость:
Теплоемкость - это физическая величина, описывающая способность того или иного материала накапливать в себе температуру от нагретой окружающей среды. Количественно удельная теплоемкость равна количеству энергии в джоулях, необходимой для того, чтобы нагреть тело массой 1 кг на 1 градус.
Удельную теплоемкость материалов примем по СП 50.13330.2012 приложение Т, табл. Т1.
Для газобетона D500 она составит 840 Дж/(кг*град), плотность материала 500кг/м3.
Для сосны (да и в принципе для любого дерева без учета влажности, которая еще увеличивает теплоемкость) - 2 300 Дж/(кг*град), плотность сухой сосны те же 500 кг/м3
Для кирпича этот параметр равен 880 Дж/(кг*град), плотность, как я уже писал 1000 кг/м3
Для полистиролбетона - 1060 Дж/(кг*град), плотность 500 кг/м3
За одно возьмем удельную емкость цементо-песчаного раствора (стяжки теплого пола, надо посчитать. сколько тепла можно в ней накопить) - 840 Дж/(кг*град).
Самая большая теплоемкость у простой воды - 4180 Дж/(кг*град), именно поэтому ее используют в качестве теплоносителя , и ей заполняют теплоаккумуляторы.
Теплоемкость материала считается по формуле:
удельная теплоемкость * вес материала* дельту температур
Так как греть стены будем с 20 до 25 градусов, то дельта температур у нас составит 5 градусов. Вес материала стены считается перемножением объема материала стены и плотности материала. Итак, получаем, что:
1. Стена из газоблока при дельте температур в 5 градусов может накопить в себе 840*0,3*500*5=630 000 Дж
2. Стена из сосны накопит в себе 2300*0,3*500*5=1 725 000 Дж
3. Кирпичная стена запасется 880*0,68*1000*5=2 992 000 Дж
4. Стена из полистиролбетона накопит в себе 1060*0,3*500*5=795 000 Дж.
Ради интереса, цементо-песчаная стяжка толщиной 10 см накопит в себе 840*0,1*1800*5=756 000 Дж на каждый м2 (больше, чем стена из газоблокапотому теплый пол так сложно прогреть и после этого он так долго греет дом).
А 1 м3 воды вообще может накопить в себе 4180*1*1000*5=20 900 000 Дж на каждые 5 градусов разницы температур (с учетом, что теплоаккумулятор работает от 40 до 80 градусов, то накопит он в себе 167 200 КДж)
Как видим, самая большая тепловая инерция получается у кирпичной стены, именно поэтому кирпичные дома такие "теплые" зимой, В них просто очень много тепловой энергии накоплено, но вот если такой дом выстудить, то прогревать вы его замучаетесь.
На втором месте стена из бруса. Причем, даже если уменьшить толщину стены в 2 раза (добавив 5 см минплиты), то теплоемкость деревянной стены окажется все равно выше, чем у газоблока и полистиролбетона.
На третьем месте оказался полистиролбетон, что для меня стало открытием, так как я всегда считал, что у него теплоемкость меньше чем у газоблока.
Газоблок же занял почетное последнее место с минимальным показателем теплоемкости.
Далее, что касается тепловой инерции конструкций, то рассчитывается она по формуле D=R1*s1+R2*s2, кде R- термическое сопротивление слоев ограждений, а s - коэффициент теплоусвоения материала.
Итак, получаем, что тепловая инерция стены из газоблока составит D=0,3/0,13*2,775+0,05/0,035*0,37=6,93
Для деревянной стены тепловая инерция получится D=0.3/0.09*3.87+0,05/0,035*0,37=13.43
Если взять брус 150 мм и утеплителя 100 мм, то D=0.15/0.09*3.87+0,05/0,035*0,37=6.98
Тепловая инерция кирпичной стены составит D=0.68/0.35*6.16+0,05/0,035*0,37=12.50
а полистиролбетон имеет тепловую инерцию, равную D=0.3/0.125*2.5+0,05/0,035*0,37=6.53.
Итак, по тепловой инерции на первом месте оказался дом из бруса (хотя, если сократить толщину стены в 2 раза, увеличив на 50 мм слой утеплителя, то брус смещается на второе место). За брусом практически вплотную стоит кирпичная стена, далее с большим отставанием почти в 2 раза идут газобетон и полистиролбетон.
Что из всех вышеприведенных расчетов получается? а получается, что при соблюдении требований всех нормативных документов во время строительства самыми комфортными для проживания домами получаются дома из пустотелого кирпича и дерева. Такие дома имеют большую теплоемкость и большую тепловую инерцию, а значит такие дома лучше всего подходят для периодических систем отопления (печи, камины, твердотопливные котлы и т.п.) и легче всего перенесут например отключение газа или электричества на пол дня - сутки в морозный день. Проблема таких домов в том, что если вы их выстудили, то прогреть их будет не просто. Дома из ячеистых бетонов имеют меньшую теплоемкость и теплопроводность, а значит больше нуждаются в постоянных системах отопления, не зависимых от присутствия в доме человека (электрокотлы, газовые котлы, системы центрального отопления, воздушное отопление и т.д.). Но такие дома проще нагреть, если вы вдруг заморозили его до +5 градусов (хотя по данному параметру им не сравниться с каркасными домами, которые очень быстро прогреваются, правда так же быстро и выстывают). В общем выбирая материал будущего дома подумайте, что вы хотите от своего дома (дача/дом на выходные/дом для постоянного проживания)? Как и чем вы будете его отапливать? На какой срок дом может остаться без отопления?, а после этого сделайте выбор в сторону наиболее подходящего для полученных ответов материала.