Что такое теплопроводность керамзитобетонных блоков и как ее рассчитать

Что такое теплопроводность

Любым материальным телам, включая керамзитобетонные блоки, свойственно проводить тепловую энергию от более нагретых участков к более холодным за счет хаотичного движения частиц. Эта способность часто выражается обратной величиной — термическим сопротивлением (теплосопротивлением). Но суть та же: в физическом материальном теле есть градиент потенциала переноса тепловой энергии.

Каждому виду материалов и сырья соответствует своя характеристика. Например, способность проводить тепло у металлов всегда выше в сравнении с теплопроводностью древесины. Применима характеристика и для керамзитобетонных блоков. Но, как и в случае со сложными строительными материалами, блоки вариативны по теплосопротивлению, так как существует множество переменных.

От чего зависит теплопроводность блоков из керамзитобетона

Керамзитобетон неоднороден по своей структуре, поскольку в его составе присутствует керамзит — материал, представляющий собой вспененную обожжённую глину, имеющую собственные технические характеристики. Следовательно, несмотря на геометрию и размеры блока, физическая площадь контакта твердых частиц, предающих тепло, относительно невелика, особенно в сравнении с полнотелыми, однородными по структуре бетонными блоками, плотность которых неизменна в массе.

Современные технологии настолько продвинулись в области увеличения теплосопротивления, что в продаже представлены материалы на основе керамзитобетона с разной теплотехнической характеристикой. Если кратко, то она определяется:

• пустотностью керамзитобетонных блоков — чем больше пустот, тем теплее строительный материал;
• пористостью — большое количество пор увеличивает теплосопротивление керамзитобетона и уменьшает его плотность;
• составом — пропорции бетона, керамзита и других компонентов напрямую влияют на теплоизоляционные свойства материала;
• размерами блока из керамзитобетона — более толстый материал имеет более высокие теплосберегающие свойства.

Но стоит заметить, что чем теплее искусственный камень, тем меньшей прочностью на сжатие он обладает.

Коэффициент теплопроводности керамзитобетонных блоков

Хорошим показателем теплоизоляционных свойств является плотность материала. Характеристика позволяет понять, насколько энергоэффективной будет стена из керамзитобетона. Однако нужно всегда делать поправку на естественное увлажнение блоков при эксплуатации. Увлажнение материала происходит за счет водяного пара, который проникает вглубь кладки и смачивает материал в массе.

Проще всего представить соотношение плотности керамзитобетона к теплопроводности в виде таблицы из трех колонок.

Отдельно стоит выделить влияние пустот материала и типа блока на его способность проводить тепло. Сравнение для керамзитобетона удобно делать по следующей таблице.

Значение Вт/м°С — это количество тепла (мощность теплового потока), которое проходит через материал толщиной 1 метр при температурном градиенте, равном «1».

Приблизить эксплуатационное значение характеристики к заводскому (расчетному, исходному) состоянию можно. Для этого придётся выбирать материал с малой влагопроницаемостью или же производить дополнительные работы по изоляции. В то же время, свойство отдавать лишнюю влагу при пересыхании воздуха и впитывать ее в случае переизбытка считается важным показателем, который повышает комфорт проживания. Саморегуляция влажности в помещении имеет первостепенное значение для людей, страдающих заболеваниями органов дыхания. Это свойство строительного материала открыто относительно недавно, но уже хорошо изучено и потому не относится к маркетинговым уловкам.

Для выбора подходящего материала важно знать коэффициент теплосопротивления материала. Он является важной переменной при расчёте теплотехнических характеристик ограждающей конструкции.

Как рассчитать теплопроводность керамзитобетонных блоков

Свойство материала проводить тепло является ключевым, но для каждого региона существует собственный норматив, вычисляемый согласно климатическим условиям. Он определяет, насколько выбранный материал подходит для использования в виде внешней ограждающей конструкции, потребует ли стена доутепления и какой должна быть ее толщина без дополнительной теплоизоляции.

Формула, по которой выполняется расчет стен, выглядит следующим образом:

D = λ x Rreq, где:

• D — толщина стены;
• λ — коэффициент теплопроводности;
• Rreq — термическое сопротивление однородного слоя.

Rreq определяется по таблицам, которые приведены в различных нормативных документах. Следует пользоваться теми данными, которые приводятся для конкретного региона, поскольку в них уже учтены температуры холодных пятидневок и другие параметры, по которым определяется Rreq.

Для примера, рассмотрим Rreq для г. Дмитрова Московской области, равный 3,1464. Подставим в формулу значения, принятые для полнотелых блоков из керамзитобетона плотностью D1000. λ для них составляет 0,25 Вт/м°С. Считаем: 0,25 х 3,1464 = 0,7866 м. То есть для комфортного проживания в доме из керамзитобетона D1000 необходимо иметь стены толщиной не менее 79 см. Толщина значительная, но везде есть свои нюансы.

Выбор керамзитобетонных блоков с учетом теплотехники

Теплотехнические расчёты нельзя рассматривать в отрыве от остальных параметров стеновых материалов, таких как назначение и требуемая прочность. Назначение ограждающей конструкции определяет необходимость теплоизоляционных свойств. Например, при возведении керамзитобетонной несущей стены внутри здания не предъявляется никаких требований к теплоизоляции. Самонесущей стене достаточно выдерживать свой вес, поэтому к ее прочности предъявляют сниженные требования. Несущие стены должны выдерживать собственный вес, а также нести нагрузку от опираемых на них конструкций (перекрытия, крыша и т. д.).

Именно поэтому на рынке представлены следующие виды изделий из керамзитобетона:

• конструкционные (низкое теплосопротивление и высокая несущая способность);
• конструкционно-теплоизоляционные (воспринимают нагрузки на сжатие, в то же время обладают хорошими теплоизолирующими свойствами);
• теплоизоляционные (несущая способность крайне низкая, теплосопротивление высокое).

Иными словами, чем выше плотность, тем выше несущая способность и тем ниже теплосопротивление.

Помимо выбора материала у застройщика также есть дополнительная возможность по повышению теплоизолирующих свойств материала.

Если неправильно выбрать керамзитобетонные блоки

Столкнуться с неправильно выбранным материалом по теплотехническим характеристикам, несущей способности и толщине при работе с профессиональным проектировщиком практически нереально. Но в России, в том числе и в Москве, распространено явление «самостроя», когда будущий домовладелец для оптимизации затрат руководствуется первичным расчетом прочности и игнорирует теплотехнику. И даже при сравнении керамзитобетона и газобетона он учитывает лишь размер, вид и толщину шва в мм, но никак не теплоизолирующие свойства.

Такой подход грозит самостройщику тем, что стены дома будут рассеивать большой объем тепла, и из каждых сгенерированных 100 Вт тепла будет теряться 20-30 Вт, а то и больше. Поддерживать комфортную температуру в таком керамзитобетонном доме будет слишком дорого. Но даже в таком случае можно предпринять конкретные шаги по увеличению теплосопротивления внешних ограждающих конструкций.

Как понизить теплопроводность стен

Конечно, ошибок лучше не совершать, чем потом исправлять их. И своевременный теплотехнический расчет еще на этапе проектирования дома поможет сэкономить «круглую сумму» впоследствии как на отоплении, так и на утеплении. Но если расчет не выполнялся или был проигнорирован застройщиком (например, дом строили на продажу), то даже в этом случае есть пространство «для маневра».

Самый простой вариант — использовать утеплители. Они повышают энергоэффективность здания, особенно если работы выполнены опытной профессиональной бригадой и только на основании теплотехнического расчета. Эффективным утеплителем выступит любой материал с высокими теплоизолирующими свойствами, которые можно посмотреть в таблице.

Применяется этот способ для доутепления полнотелых блоков высокой плотности, использованных в качестве материалов для несущих и самонесущих стен при недостаточной (ниже расчетной) толщине. Традиционно сочетается с использованием ветровлагозащитных материалов, сплошным оштукатуриванием или отделкой фасадными панелями с вентзазором 40-100 мм.

Более трудозатратный, но при этом более эффективный способ утепления используется для повышения теплоизолирующих свойств конструкционно-теплоизоляционного и теплоизоляционного камня. Он заключается в сплошном двустороннем оштукатуривании стен паропроницаемой или обычной штукатуркой с толщиной слоя 10-25 мм. В этом случае внутренние поры материала оказываются замкнутыми, и стена начинает работать как «термос», экономя множество Вт тепла.

К еще одному эффективному способу прибегают профессиональные каменщики. При кладке стен они тщательно проливают верхние грани жидким раствором. С одной стороны, это увеличивает «мостики холода», образуемые кладочной смесью. С другой же, такие «перемычки» препятствуют внутренней конвекции. В сочетании с дополнительной ветровлагозащитой или даже теплоизоляцией, теплопроводность стены резко падает, что выливается в снижение затрат на отопление и повышение комфорта проживания. Но такой вид теплоизоляции подходит только для строящегося дома.

Сравнение разных материалов

«Но к чему такие сложности?» — может задаться вопросом застройщик. Ведь существует множество материалов для стен, которые на первый взгляд не требуют дополнительной теплоизоляции. Например, популярный газосиликат плотностью D300 обладает низкой проводимостью тепла (λ=0,08 Вт/м°С). Это позволяет выкладывать стены толщиной всего 40 см без какой-либо дополнительной теплоизоляции.

Но как уже говорилось, нельзя использовать для сравнения только один параметр и игнорировать прочие. Ведь у газоблока при низкой плотности и прочность оказывается на порядок ниже. Но если несущей способности стены еще достаточно, чтобы воспринимать нагрузку от неэксплуатируемого чердака и крыши, то вот устойчивости к динамическим и изгибающим нагрузкам сильно недостает, особенно во влажном состоянии. Отделывать газосиликат можно только паропроницаемыми штукатурками и подобными материалами, что в конечном итоге ведет к большим денежным тратам. Ну а накопивший влагу блок лишается своих прочностных характеристик, что приводит к печальным последствиям вплоть до разрушения здания. Опять же, намокший газобетон теряет вместе с прочностью и теплоизолирующие свойства.

Еще один важный момент — тепловая инерция материала стен. У материалов с низким показателем проведения тепла эта характеристика невысока, тот же газосиликат хоть и нагревается быстро, но и остывает столь же стремительно. А вот керамзитобетон остывает медленнее, тем самым отдаляя момент включения обогрева дома с наступлением холодов и приближая момент выключения приборов отопления весной. В самый жаркий летний день в доме со стенами из керамзитобетона не жарко, они банально дольше сохраняют ночную прохладу.

Мнение о теплопроводности материала

Керамзитобетон в современном строительстве успешно конкурирует со многими другими материалами для стен, включая газоблок, силикатный кирпич или теплую керамику. По теплотехническим характеристикам он — уверенный «середнячок», который позволяет относительно недорого повысить теплосопротивление стен без риска потери прочности, например, вследствие «запертой влаги».

В то же время, блоки стоят недорого, не требуют специфических кладочных растворов и даже не критичны к профессионализму каменщиков. Все это позволяет снизить конечные затраты как на возведение дома постоянного проживания или дачи, так и на отделку и эксплуатационные расходы. Прочности керамзитобетона достаточно для строительства двух и даже трехэтажного коттеджа.

Как и в случае с другими материалами, следует доверить расчет плотности, теплоизоляционных характеристик и толщины стен из керамзитобетона проектировщику. Это исключит ошибки в выборе материала. Ну а сам керамзитобетон для стен и перегородок стоит покупать только у надежного производителя — в ПБИ «Максимово». Свяжитесь с менеджером по телефону для оформления заказа материалов, доставки и разгрузки на вашем участке или оставьте заявку онлайн.