В доме должно быть теплоемко! Теплоемкость – способность материалов аккумулировать тепло. Теплоемкими называют тяжелые материалы, способные хранить много тепла. Разогреваясь, они действуют как аккумулятор энергии — долго остывают, согревая все вокруг. Наличие таких материалов внутри дома сглаживает скачки температуры и влажности, повышает комфорт.

Какой должна быть температура и влажность в доме

Оптимальная влажность внутри дома — 50 – 60%. Но зимой, при работающем отоплении, происходит осушение воздуха до 40 и даже 30 %. В межсезонье на улице и внутри дома часто повышенная влажность….

Уровень влажности внутри дома на 90% регулируется вентиляцией и сквозняками. Немного пара может просачиваться в обе стороны через ограждающие конструкции дома (2 – 8%).

Скачи влажности внутри помещения происходят резко. Например, при разливе жидкости, или когда пар из кухни, ванной попадает в помещение. Смягчение пиков обеспечивают влагоемкие материалы (тяжелые материалы и дерево) внутри дома. Тем самым создается уют.

Нормальной температурой внутри дома при влажности 55% считается 21 – 23 градуса. Для большинства людей при этом возникает наиболее комфортная обстановка.

Скачки температуры внутри дома происходят по разным причинам. Например, при резком похолодании на улице, открытии наружной двери или окна, при включении-выключении кондиционера, изменении отопления… Тяжелые теплоемкие материалы внутри дома при этом очень быстро отдают тепло воздуху или наоборот поглощают его, сглаживая скачки температуры.

Дом со стенами и перекрытиями из тяжелых материалов приобретает значительную тепловую инерционность.

Какие материалы являются теплоемкими

Чем больше масса нагреваемых внутри дома материалов, тем стабильней температурные (и влажностные) условия внутри дома.

Теплоемкие материалы – это бетон, кирпич, гипс, глина, песок…

Если стены и внутренние перегородки дома сделаны из кирпича или бетона – то комфортные условия в плане паростабильности и температурной стабильности обеспеченны.

Если добавляются бетонные перекрытия – то дом можно назвать очень теплостабильным. Временное отключение отопления не будет серьезной причиной для беспокойства.

Скорость изменения температуры конструкций под внешним воздействием будет зависеть от качества утепления тяжелых материалов.

Строительные материалы с низкой тепловой инерцией это дерево, торф, солома, саман. А современные – сип-панели или подобные соединения дерева и пенопласта.

Дома в старые времена и теперь

Раньше в основном строились деревянные дома. Но посреди них всегда располагалась печь — очень массивный и теплоемкий объект. А дерево неплохо сглаживало влажностные пики. Поэтому деревянные избы были уютными

В современном доме дерево заменили еще более не теплоемким панельным материалом – фанерой с пенопластом. Но тяжелых объектов большой теплоемкости в доме нет. И нечему поглощать влажность, после мойки полов….

В домах из СИП-панелей микроклимат регулируют автоматические системы. Без них человеку (и всему живому) было бы там очень не уютно. Тяжелую разогретую русскую печку заменили микросхемой и моторчиком с крыльчаткой.

Т.е. вентиляция и отопление в СИП-доме должны очень чутко реагировать на малейшие изменения влажности и температуры воздуха. Они должны отслеживать с помощь датчиков обстановку, и постоянно, денно и ношно, работать над приведением ее в норму…

Различия между домами из тяжелых материалов и легкопанельными

Известно, что любой разогретый предмет излучает тепло. И чем больше температура и масса предмета, тем больше тепла он излучает.

В доме из тяжелых материалов, в первую очередь согревает ИК-излучение. Оно исходит от нагретых массивных стен и полов. Поэтому любое выдувание теплого воздуха из помещения здесь проходит не замеченным. Лучевое тепло согревает достаточно, даже когда воздух холодит. Поступивший в помещение холодный воздух быстро нагревается массивными предметами.

В домах, сделанных из пенопластовых панелей, отсутствует достаточное (обычное) количество теплового излучения – инфракрасных лучей. Поэтому там особенно остро ощущается любой сквозняк и перепад температуры.

Хоть автоматическая система вентиляции и кондиционирования и борется с перепадами микролимата, но она не может дать тот особый уют, который предоставляют тяжелые разогретые стены.

А если «умная» систем поломается, то и жить в таком доме будет не возможно. Поэтому в целях поддержания приемлемого для человека микроклимата там предусматривается резервирование электропитания и систем микроклимата…

Считается, что «умные» системы в легких домах справляются с возложенной на них задачей. Иначе люди бы там не жили.

Дешевые дома – это выгодно?

Дом из пенопластовых панелей дешевле. Панели сами по себе не дорогие, фундамент применяется облегченный, сборка происходит за считанные дни. Можно быстро и дешево получить готовый дом.

Если суммировать эти расходы за 25 лет, то получиться внушительная сумма. Тогда выяснится, что экономия от приобретения дешевого дома пропала – была съедена вентиляцией.

Также знакомство с недостатками быстроприобетенного дома тет-а-тет радости не доставляет. И это на долгие годы. А самочувствие и настроение измеряются гораздо большими суммами.

Поэтому стоит ли торопиться? Может лучше медленно, но верно построить дом из тяжелых, теплоемких материалов. А затем утеплить его. Дом будет комфортным, а проветриваться будет любым сквозняком. Ведь для собственного дома уют и экология это главное.

Наверное, одной из важнейших составляющих комфортного проживания в доме является оптимальная температура. Из этой статьи вы узнаете, как рассчитывать теплоемкость и идеальный тепловой режим здания.

Правила расчета теплоемкости помещения

По норме температура в помещении зимой в среднем должна составлять не ниже 18 градусов (в угловых комнатах не ниже 20 градусов). Чтобы обогреть помещение в основном используют радиаторы секционного, панельного и трубчатого типов. Для стандартных отопительных приборов, как правило, устанавливается давление от 6 до 15 атм (в зданиях выше 16 этажей). Подбирая радиатор, нужно присмотреться к его тепловой мощности и рабочему давлению.

Необходимую мощность для прогревания помещения, рассчитывается так: умножаете площадь помещения (кв. м.) примерно на 0,1 Вт . При наличие хороших стеклопакетов в помещении, от той суммы, которая получилась, отнимите 10-20 процентов. Ну, а если помещение угловое, то нужно прибавить 25 процентов. Потеря мощности радиатора установленного под окном составляет примерно 10 процентов.

При неутепленном коробе батарея теряет примерно 15-20 процентов тепла. У одной секции радиатора теплоотдачу можно уточнить у продавца-консультанта или же на сайте производителя.

Конечно же, на объем тепла исходящего от нагревательного прибора, влияет не только текущая работа теплоносителя, но и количество поступающей воды. В общей системе отопления, возможно использовать и естественную циркуляцию воды и принудительную (для этого нужно дополнительно вмонтировать в систему циркуляционный насос). Это так же нужно учитывать при расчетах. Благодаря этому насосу, вода (теплоноситель) распределяется по системе равномерно (температура на верхней и нижней частях радиатора одинакова).

Формула тепловой мощности и другие варианты расчета теплового режима помещения

Если нужны расчеты более точные, то нужно использовать формулу тепловой мощности. В зависимости от прямого назначения помещения его тепловой режим может быть постоянным и переменным. Постоянный тепловой режим помещения круглосуточно поддерживается в административных, жилых и производственных зданиях. При определении отопительной нагрузки берется в расчет отдельный тепловой баланс каждого помещения. При этом необходимо чтобы каждая отопительная система компенсировала теплопотери.

Общая тепловая мощность для отопительной системы, в Ватт, можно определить по формуле:

Qт.м. =. Qогражд. + Qин – Qб

При этом:

Qогражд. — является теплом потери от ограждающих конструкций (Ватт);
Qин. — является теплопотерей от нагревания инфильтрирующего воздуха, что заходит через окна, щели, ворота и т.д. (Ватт);
Qб. — приход тепла от бытовых источников (Вт).

Таплопотери ограждающих конструкций, (Ватт), можно определить по формуле:

Qогр. = Fnk (tв – tн) (1 +)

При этом:

F — является общей площадью ограждения, (кв.м.);
n — является коэффициентом расположения у наружной конструкции ограждения, в соотношении с наружном воздухом;
k — является специальным коэффициентом теплопередачи у ограждения;
tв — является общей температурой воздуха в помещение;
tн — является температурой внешнего воздуха.

Вносимые дополнительные теплопотери: =1+4+5+2+3

При этом: 1— вносимые теплопотери в соотношении к сторонам света:

• Север= 0.1 – 1,
• Восток = 0.1 — З,
• Юг-Вост = 0.05 – 1 =0.05 Юг,
• Юг-Зап = 0 – 1 =0 2 — дополнительные теплопотери на продуваемость помещения, если наружных стен две и более.

В жилых помещения tв прибавляют на 2 градуса, в прочих — 2 (0.05), ну а 3 — дополнительные теплопотери при введенной расчетной температуре наружного воздуха. Берут для полов без подогрева (на первых этажах) при tн = — 40 градусов в размере 0.05. 4 – дополнительные теплопотери на специальный прогрев сквозного холодного воздуха, сквозь двери наружу. 5 — добавочная по высоте помещения. На каждый последующий метр более четырех, принимают 0.02, но не более 0.15.

Конечно, рассчитывая теплоемкость нужно учитывать, что некоторые людям приходится бороться с зимними холодами в помещении, а другим справляться с изнуряющей жарой, все это из-за ошибок в расчетах и проектировании.

Важно позаботиться о том, чтобы были установлены дополнительные устройства регулировки на батареях (краны-терморегуляторы).

Постоянный рост затрат на отопление жилья заставляет задуматься о выборе технологии строительства с максимальными показателями по энергоэффективности. Строительство энергосберегающих домов является сегодня не прихотью, а острой необходимостью, закрепленной законодательно в федеральном законе РФ за № 261-ФЗ «Об энергосбережении».

Эффективность стеновой конструкции жилого дома напрямую зависит от показателей по теплопотерям, которые происходят через разные элементы ограждающих конструкций дома. Основное тепло теряется именно через наружные стены. Вот почему их теплопроводность серьезно влияет на микроклимат внутри помещений. Нет смысла говорить об эффективных стеновых конструкциях без учета показателей теплопроводности. Стена может быть толстая, прочная и дорогая, но вовсе не энергоэффективная.

Возникает закономерный вопрос, какой дом теплее, а точнее, какой из популярных в нашей стране материалов лучше сохраняет тепло? Простое сравнение коэффициентов теплопередачи в данном случае является не совсем корректным. Прежде всего, следует оценивать способность сохранять тепло внешней ограждающей конструкцией, как единой системы.

Рассмотрим загородные дома, построенные по различным технологиям, с различными типами стен, и посмотрим какой дом имеет наименьшие потери тепла.

В малоэтажном жилищном строительстве наибольшее распространение получили следующие виды домов:

• каменные
• деревянные
• каркасные

Каждый из названных вариантов имеет несколько подвидов, параметры которых существенно различаются. Для получения объективного ответа на вопрос, какой дом самый теплый, сравнивать будем только лучшие образцы по одному из числа представленных в списке.

Характеристики теплопроводности
популярных строительных материалов

Дома из кирпича

Кирпичный дом представляет собой надежное, долговечное жилище и пользуется популярностью у наших сограждан. Его прочность и стойкость к неблагоприятным факторам среды обуславливается большой плотностью материала.

Кирпичные стены неплохо сохраняют тепло, но все же требуют постоянного отопления помещений. В противном случае, зимой кирпич впитывает влагу и под весом кладки начинает разрушаться. Если длительное время держать кирпичный дом без отопления, его придется прогревать до нормальной температуры около трех дней.

Минусы кирпичных построек:

• Высокая теплопередача и потребность в дополнительной теплоизоляции. Без теплоизоляционного слоя толщина кирпичной стены, способной удерживать тепло, должна быть не менее 1,5 м.
• Невозможность периодического (сезонного) использования здания. Кирпичные стены хорошо впитывают тепло и влагу. В холодный сезон полный прогрев дома займет не менее трех суток, а на полное устранение излишней влаги уйдет не менее месяца.
• Толстый цементно-песчаный шов, скрепляющий кирпичную кладку, имеет в три раза больший коэффициент теплопроводности по сравнению с кирпичом. Соответственно теплопотери через кладочные швы еще более значительны, чем через сам кирпич.

Технология теплого дома из кирпича требует дополнительного утепления с внешней стороны стены плитами утеплителя.

Дома из дерева

Комфортная атмосфера быстрее создается в доме, построенном из дерева. Этот материал практически не охлаждается и не нагревается, поэтому температура внутри помещения быстро стабилизируется. При достаточной толщине стен такие дома можно не утеплять, поскольку дерево само по себе может служить термоизоляцией.

Однако, для того, чтобы деревянный дом был теплым, толщина наружных стен из сплошной древесины должна составлять более 40 см, из клееного бруса 35-40 см, а из оцилиндрованного бревна более 50 см. Стоимость строительства такого жилья очень высока. Остается, либо игнорировать современные требования и строить дом, например, из бруса толщиной минимум 20-22 см или из бревен диаметром 24-28 см (при этом понимать, что расходы на отопление будут достаточно высокими, особенно если в доме нет магистрального газа), либо стены деревянного дома все же придется дополнительно утеплять.

Людям, которые на первое место ставят комфорт и целесообразность, лучше подумать об утеплении деревянного дома. Тогда дерево создаст в доме оптимальный микроклимат, а утепление обеспечит экономию на отоплении. По сравнению с кирпичом теплопотери деревянного дома значительно меньше. Но все же, для того, чтобы теплый дом из дерева был еще и экономичным, ему требуется дополнительная теплоизоляция.

Дома из каркаса

По своим характеристикам каркасная технология строительства выглядит намного лучше кирпичного или деревянного дома и не требует дополнительного утепления. Если в зоне климата, где планируется строительство загородного дома, зимой бывают низкие температуры, то каркасная технология является самым идеальным вариантом.

Технология каркасного домостроения подразумевает слой термоизоляции внутри стен, который позволяет оградить помещения от наружного холода. Большим плюсом постройки каркасного дома, в сравнении с деревянным или кирпичным, является высокая энергоэффективность при очень небольшой толщине стен.

Данная технология позволяет возводить абсолютно разные по своему функциональному назначению объекты:

Каркасные дома для сезонного проживания.
Например, каркасно-щитовые, дома из СИП-панелей и прочие «эконом» варианты, используемые, в основном,
как летние дачи.

Теплые каркасные дома для постоянного проживания.
Например, здания на монолитном фундаменте, с утеплением стен не менее 200 мм, с внутренними инженерными коммуникациями.

Здания по технологии 3D каркас являются не только самыми теплыми каркасными домами для постоянного проживания, но также являются лидерами по энергоэффективности. В этом мнения многих специалистов совпадают: 3D каркас обладает исключительной способностью к сохранению тепла, имеет параметры «пассивного дома» и рекомендован для использования на всей территории нашей страны в качестве энергоэффективного жилья.

Теплоёмкость тел - способность поглощать определённое количество тепла при нагревании, или отдавать при охлаждении. Теплоёмкость тела, это отношение бесконечно малого количества теплоты, полученного телом, к соответствующему приращению его температуры. Измеряется эта величина в Дж/К. Для практического же применения применяют Удельную теплоёмкость. Удельной теплоёмкостью называется теплоёмкость, отнесённая к единичному количеству вещества. Количество этого вещества, в свою очередь, может быть измерено в кубометрах, килограммах или в молях. В зависимости от того, к какой количественной единице относится теплоёмкость, различают объёмную, массовую и молярную теплоёмкость. В строительстве вряд-ли нам придётся встречаться с молярными измерениями, потому молярную теплоёмкость я оставлю физикам.

Массовая удельная теплоёмкость (обозначается буквой С), также называемая просто удельной теплоёмкостью - это количество теплоты, которое необходимо подвести к единице массы вещества, чтобы нагреть его на единицу температуры. В СИ измеряется в джоулях на килограмм на кельвин - Дж/(кг·К).

Объёмная теплоёмкость (С`) - это количество теплоты, которое необходимо подвести соответственно к единице объёма вещества, чтобы нагреть его на единицу температуры. В СИ измеряется в джоулях на кубический метр на кельвин Дж/(м ³·К). В строительных справочниках обычно приводят массовую удельную теплоёмкость - её и будем рассматривать.

На значение удельной теплоёмкости влияет температура вещества, давление и другие термодинамические параметры. С ростом температуры вещества его удельная теплоёмкость, как правило, возрастает, но некоторые вещества имеют совсем нелинейную кривую этой зависимости. К примеру, с повышением температуры от 0°С до 37°С удельная теплоёмкость воды снижается, а после 37°С до 100°С возрастает (см. картинку слева). Кроме того, удельная теплоёмкость зависит от того, каким образом позволено изменяться термодинамическим параметрам вещества (давлению, объёму и т. д.); например, удельная теплоёмкость при постоянном давлении и при постоянном объёме различны.

Формула расчёта удельной теплоёмкости: С=Q/(m·ΔT), где Q - количество теплоты, полученное веществом при нагреве (или выделившееся при охлаждении), m - масса вещества, ΔT - разность конечной и начальной температур вещества. Значения теплоёмкости многих стротиельных материалов представлены в таблице ниже.

Приведу еще для визуализации зависимость между теплопроводностью и теплоёмкостью некоторых маретиалов и ещё зависимость теплоёмкости и плотности:

Что же даёт нам эта характеристика материалов на практике?

Теплоёмкие материалы используют при возведении теплоустойчивых стен. Это важно для домов с периодическим отоплением, например, печным. Теплоёмкие материалы и стены из них хорошо аккумулируют тепло. Запасают его в период работы отопительной системы (печи) и постепенно отдают после выключения отопительной системы, позволяя тем самым поддерживать комфортную температуру в течение суток. Чем больше может быть запасено тепла в теплоёмкой конструкции, тем стабильней будет температура в помещении. Интересно заметить, что традиционный в домостроении кирпич и бетон имеют значительно меньшую теплоёмкость, чем например, пенополистирол, а эковата и вовсе в три(!) раза более теплоёмкая, чем бетон. Однако, в формуле теплоёмкости не зря задействована масса. Именно огромная масса бетона или кирпича в сравнении с той же эковатой позволяет в каменных стенах домов аккумулировать значительные количества тепла и сглаживать суточные колебания температур. И именно ничтожная масса утеплителя в каркасных домах, не смотря на бОльшую теплоёмкость, является слабым местом всех каркасных технологий.

Для решения описанной проблемы в каркасных домах устанавливают массивные теплоаккумуляторы - конструктивные элементы, имеющие высокую массу при достаточно высоком значении теплоёмкости. Это могут быть и какие-то внутренние стены из кирпича, массивная печь или камин, бетонные стяжки. Мебель в доме тоже является хорошим теплоаккумулятором, поскольку фанера, ДСП и любое дерево почти втрое больше может запасать тепла на килограмм веса, чем тот же кирпич. Недостаток такого подхода в том, что теплоаккумулятор необходимо проектировать ещё на стадии проектирования каркасного дома. В силу огромного его веса требуется заранее проектировать фундамент, представлять, как этот объект будет интегрирован в интерьер. Стоит отметить, что масса - это всё же не единственный критерий, нужно оценивать именно обе характеристики: массу и теплоёмкость. Даже золото со своим невероятным весом под 20 тонн на кубометр в качестве теплоаккумулятора будет работать лишь на 23% лучше, чем бетонный куб весом 2,5 тонны.

Но самым лучшим веществом для теплоаккумулятора является вовсе не бетон и даже не кирпич! Хороша медь, бронза и железо, но они уж чрезмерно тяжелы. Вода! Вода имеет огромную теплоёмкость, наибольшую среди доступных веществ. Ещё бОльшую теплоёмкость имеют газы Гелий (5190 Дж/(кг·К) и Водород (14300 Дж/(кг·К), но их немножко проблематично использовать...

Я посчитал количество запасённой тепловой энергии в 1 м³ и 1 тонне материала при ΔT=1 °С. Q=C·m·ΔT

Как видно из графического представления данных - с водой не может соперничать ни один материал по параметру количества запасённого тепла! Для того, чтобы запастись 1МДж теплоты нам понадобится 240 литров воды или почти 8 тонн золота! Вода в 2,6 раза больше накапливает тепла, чем кирпич (при одинаковом объёме). На практике это означает, что в качестве очень эффективного теплоаккумулятора лучше всего использовать ёмкости с водой. Реализация тёплого водяного пола так же поможет улучшить стабильность температурного режима.

Однако, эти рассуждения применимы для температур не выше 100°С. После закипания вода переходит в иное фазовое состояние и резко меняет свою теплоёмкость.

Математические упражнения

Для расчёта теплопотерь и системы отопления своего будущего дома я использовал специализированный программный продукт по расчёту элементов инженерных систем "VALTEC" от некоего ООО "Веста-Трейдинг". Программа VALTEC.PRG находится в открытом доступе и дает возможность рассчитать водяное радиаторное, напольное и настенное отопление, определить теплопотребность помещений, необходимые расходы холодной, горячей воды, объем канализационных стоков, получить гидравлические расчеты внутренних сетей тепло- и водоснабжения объекта. Так вот, используя эту чудесную бесплатную программку я высчитал, что теплопотери моего дома площадью в 152 квадратных метра составляют чуть менее 5 кВт тепловой энергии. В сутки выходит 120 кВт·ч или 432 МДж теплоты. Если допустить, что я буду использовать водяной теплоаккумулятор, который каким-либо источником тепла один раз в сутки разогреется до 85°С и будет постепенно отдавать тепло в систему тёплых полов до температуры 25°С (ΔT=60 °С), то для накопления 432 МДж теплоты мне потребуется ёмкость m=Q/(C·ΔT) , 432/(4,184·60)=1,7 м³.

А что было бы, если бы я установил в доме кирпичную печь, например. Разогретый в топке до 500°С кирпич весом в 1 тонну полностью компенсирует теплопотери моего дома в течение суток. При этом объём кирпича будет около 0,5 кубометра.

Особенностью моего проекта дома (в общем-то ничего особенного) является отопление тёплым водяным полом. Труба теплоносителя будет заложена в 7-и сантиметровый слой бетонной стяжки под всей площадю пола (152 м²) - это 10,64 м³ бетона! Под бетонной стяжкой планируется деревянное перекрытие по балкам с 25-ю сантиметрами пенополистирольного утеплителя - можно сказать, что через такой пирог утепления 1 м² пола будет терять тепла около 4 Вт, чем, конечно, можно смело пренебреч. Какова же будет теплоёмкость пола? При температуре теплоносителя 27°С бетонная стяжка впитает в себя 580 МДж теплоты, что эквивалентно 161 кВт·ч энергии и с лихвой перекрывает суточную потребность в тепле. Иными словами, зимой при -20°С (именно на такие температуры делался расчёт теплопотерь дома) мне нужно будет раз в два дня подогревать до 27°С пол, а если установить дополнительный водяной теплоаккумулятор на 1000 литров - то и вовсе раза два в неделю будет работать котёл!

Вот такая она, теплоёмкость при очень поверхностном рассмотрении.

Теплоусвоение

Коэффициент теплоусвоения (англ. U-value) отражает способность материала воспринимать теплоту при колебании температуры на его поверхности или, иными словами, этот коэффициент S показывает способность поверхности материала площадью в 1 м² усваивать теплоту в течение 1 с при температурном перепаде в 1 °С. Как это можно понять из повседневной жизни? Если приложить одновременно обе руки к двум поверхностям из бетона и пенопласта, имеющим одинаковую температуру, то первая будет восприниматься как более холодная - эксперимент ещё со школьных уроков физики. Это ощущение вызывается тем, что бетонная поверхность более интенсивно отбирает (усваивает) тепло от руки, чем пенопластовая, так как бетон имеет больший коэффициент теплоусвоения (Sбетона=18 Вт/(м²·°С), Seps=0,41 Вт/(м²·°С)), не смотря на то, что удельная теплоёмкость пенопласта в полтора раза больше, чем бетона.

Величина коэффициента теплоусвоения S материалов при периоде колебания теплового потока 24 ч пропорциональна коэффициенту теплопроводности λ , Вт/(м·K), удельной теплоёмкости с , Дж/(кг·K), и плотности материала ρ , кг/м³, и обратно пропорциональна периоду тепловых колебаний T , с (формула слева). Но в строительной практике используются формулы, учитывающие действие массового отношения влаги в материале и климатические условия эксплуатации. Дабы не загромождать вас ненужной инфой, предлагаю использовать уже вычисленные табличные данные из СНиП II-3-79 "Строительная теплотехника" . Наиболее интересные я собрал в небольшую табличку.

Теплоизоляционные материалы высокой эффективности (меньшим коэффициентом теплопроводности) обладают весьма низким коэффициентом теплоусвоения, т.е. при изменении температуры поверхности отнимают меньшее количество тепла и поэтому активно применяются для изоляции сооружений и аппаратов с резко переменным режимом работы.

Колебания температуры на наружной поверхности материала вызывают в свою очередь и колебания температуры в самом материале, причём они будут постепенно затухать в толще материала.

О теплоусвоении материалов я в процессе стройки ещё не слышал ни от одного строителя - может сложиться впечатление, что это некий теоретический и не очень важный параметр. Однако это не так - теплоусвоение материалов внутренней отделки, например полов, напрямую влияет на ощущение комфорта. Сможете ли вы комфортно ходить по полу босиком, или весь год придётся носить тапочки? Для полов существуют нормы по предельному коэффициенту теплоусвоения. Нормативная величина теплоусвоения покрытия для полов жилых зданий, больничных учреждений, диспансеров, поликлиник, общеобразовательных и детских школ, детских садов - не более 12 Вт/(м2-°С); для полов общественных зданий, кроме вышеуказанных, вспомогательных зданий и помещений промышленных предприятий, участков с постоянными рабочими местами в отапливаемых производственных зданиях, где выполняются легкие физические работы (категория I) - не более 14 Вт/(м2-°С); для полов в отапливаемых помещениях производственных зданий, где выполняются физические работы средней тяжести (категория II) - не более 17 Вт/(м2-°С).

Показатель теплоусвоения не нормируется: в помещениях с температурой поверхности пола выше 23 °С; в отапливаемых производственных помещениях, где выполняются тяжелые физические работы (категория III); в производственных зданиях, если на участки пола постоянных рабочих мест укладывают деревянные щиты или теплоизолирующие коврики; в общественных зданиях, эксплуатация которых не связана с постоянным пребыванием в них людей (залы музеев и выставок, фойе театров и киноте" атров и т. п.).

Тепловая инерция

Тепловая инерция, это способность ограждающей конструкции сопротивляться изменению температурного поля при перемененных тепловых воздействиях. Она определяет количество волн температурных колебаний, располагающихся (затухающих) в толще ограждения.

Параметр теплоусвоения неразрывно связан с тепловой инерцией материалов. На рисунке, иллюстрирующем прохождение температурных волн в толще материала можно видеть длину волны, обозначенную как l . Число таких волн, располагающихся в толще ограждения, является показателем тепловой инерции ограждения. Численная величина этого показателя имеет название "массивности ограждения" и обозначается D. Она равна для однородного ограждения произведению его термического сопротивления R на коэффициент теплоусвоения материала S: D=RS.

D - величина безразмерная. В ограждении, имеющем D=8.5, располагается около одной целой температурной волны. При D < 8,5 в ограждении распологается неполная волна (т.е. запаздывание колебаний на внутренней поверхности по отношению к колебаниям на наружней поверхности менее одного периода; при Т=24 часа запаздывание менее суток), а при D > 8,5 - в толще распологается более одной температурной волны.

Для многослойных ограждений его массивность определяется как сумма массивности отдельных слоёв:

D=R1S1+R2S2+....RnSn, где

R1, R2, Rn - термическое сопротивление отдельных слоёв,

S1, S2, Sn - расчётные коэффициенты теплоусвоения материала отдельных слоёв конструкции.

Ограждение считается:

Безынерционным при D < 1,5;

"Лёгким" при D от 1,5 до 4;

"Средней массивности" при D от 4 до 7;

"Массивным" при D > 7.

Интересно сравнить "массивность" D ограждения из, например, 20 см пенополистирола ПСБ-25 и глиняного кирпича:

D eps=R (0.2/0.035) * S (0.41)=2.34 (похолодание на улице скажется на температуре внутри примерно через 6,6 часов)

D кирпич=R (0.2/0.7) * S (9.2)=2.63 (похолодание на улице скажется на температуре внутри примерно через 7,5 часов)

Видим, что кирпичная кладка "массивнее" пенопласта лишь на 12% ! Интересный результат, но нужно отметить, что в реальности обычно используют более тонкую теплоизоляцию из пенопласта (стандартная СИП-панель - 15см EPS), а из кирпича делают более толстые стены. Так, при толщине кирпичной стены в 60 см параметр D=7.9 а это уже "массивное" строение во всех смыслах этого термина, температурная волна через такую стену будет проходить около 22 часов.

Тепловая инерция - безусловно, любопытное явление, но как его учитывать при подборе утеплителя? Мы можем представлять себе физический процесс прохождения тепловой волны через наш утеплитель, но если посмотрим на температуру внутренней поверхности (Tse), её амплитуду (A) и потери тепла (Q), то становится несколько не понятно, как этот параметр (D) может влиять на выбор. Например, возьмём толщину 30см:

Кирпичная стена D=3.35, A=2°C, Tse=15°C, Q=31;

Пенополистирол D=3.2, A=0.1°C, Tse=19,7°C Q=2.4;

Очевидно, что при почти равной тепловой инерции с пенопластом будет заметно теплее! Однако, тепловая инерция оказывает влияние на так называемую теплоустойчивость зданий. Согласно "Строительной теплотехнике " при расчётах тебуемых сопротивлений теплопередаче расчётная зимняя температура наружного воздуха зависит именно от тепловой инерции! Чем выше тепловая инерция, тем меньшее влияние оказывает резкое изменение температуры наружнего воздуха на стабильность внутренней температуры. Эта зависимость имеет следующий вид:

D <=1,5: Расчётная зимняя температура tн равна температуре наиболее холодных суток обеспеченностью 98%;

1.5 < D < 4: tн равна температуре наиболее холодных суток обеспеченностью 92%;

4 < D < 7: tн равна средней температуре наиболее холодных ТРЁХ суток;

D >7: tн равна средней температуре наиболее холодных ПЯТИ дней обеспеченностью 92%.

Как ни странно, но в этом же документе нету средней температуры наболее холодных трёх суток, но в СНиПе 23-01-99 есть пункт "температура наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 98%, я думаю, её вполне можно использовать для расчёта. Табличка слева (как всегда, есть расхождения в документах ). Поясню на примере:

Мы строим каркасный дом в Бресте, и утепляем его 15 см минваты. Тепловая инерционность конструкции D=1,3. Это значит, что во всех расчётах температуру наружного воздуха нам стоит принимать -31°С.

Мы строим дом в Бресте из газобетона толщиной 30 см. D=3,9. Температурные расчёты теперь мы можем проводить для -25°С.

Напоследок мы строим в Бресте дом из пущанского бруса диаметром 30 см. D=9,13. Его инерционность позволяет производить тепловые расчёты для температур не ниже -21°С.

Массивные теплоемкие стены летом могут выполнять функцию пассивного регулятора температуры в помещениях за счет суточной разницы температур. Остывшие за ночь стены охлаждают днем поступающий с улицы жаркий воздух, и наоборот. Такая регуляция полезна, когда среднесуточная температура воздуха комфортна для человека. Но если ночью не слишком прохладно, а днем очень жарко, то без кондиционера в каменном доме уже не обойтись. Зимой массивные наружные стены в качестве регулятора климата абсолютно бесполезны. Зимой холодно днем и ночью. Если дом отапливается не постоянно, а периодически, например, дровами, то в качестве аккумулятора тепла нужна массивная каменная печь, а не кирпичные наружные стены. Чтобы зимой наружные стены стали аккумулятором тепла их нужно хорошо утеплить снаружи! Но тогда летом эти стены уже не смогут быстро охладиться за ночь. Это будет тот же каркасный дом с утеплителем, но с внутренним аккумулятором тепла.

Для наглядной визуализации термических процессов, происходящих в толще однородного материала, я сделал интерактивную флешку, в которой можно подёргать входную и выходную температуры, поменять толщину материала в некоторых пределах и выбрать (из небольшого списка самых интересных с моей точки зрения) сам материал. Часть математики во флешке построена на формулах из СНиП II-3-79 "Строительная теплотехника", и может немного расходится с другими моими же примерами в силу чрезвычайно разнообразных данных по характеристикам одного и того же материала, по разнообразным требованиям к микроклимату от источника к источнику (СНиПы, КТП), и даже с расчётами во всяких методичках в силу произвольного округления как в методичках, так и с моей стороны=) Все расчёты, так сказать, ознакомительные.

Прямо противоположные мнения, по сути следующие:
- мнение, основанное на реальных физических процессах, на законах. Теплопроводность - однозначно полезное качество.
- мнение людей, втянутых в процесс производства продаж и строительства с применением материалов, имеющих плохую теплопроводность. Именно отсюда вырастает бред про " с точки зрения физики" и "синусоиду нестабильности".
Единственный процесс, при котором теплоемкость ухудшает ситуацию: быстрый прогрев помещений. Но и тут "фанаты" минват и "канадских" каркасов лукавят: обычно представляются цифры прогрева всей конструкции. Мол, дом из бруса нагреется за Х часов, а из минваты раз в осьнадцать быстрее. Но комфортная температура в помещении будет уже при прогреве некоторого небольшого внутреннего слоя стен и перекрытий. И не нужно дожидаться прогрева всей конструкции.
Идем дальше. Дача. Вроде как для приездов на выходные в холодный период года лучше, если она нагревается быстрее. Т. е. теплоемкость большая - во вред. Но разве дача используется только в холодный период? А летом?
А летом жарко. И дом с плохими показателями теплоемкости гораздо хуже сохраняет прохладу. Фазовый сдвиг у каркасника, утепленного каким-нибудь базальтом, минимальный. И в таком доме жару без кондиционера не победить. А в доме с хорошей теплоемкостью кондиционер совсем не обязателен.
Теперь про то, что "платить за обогрев будете одинаково". Рассмотрим некий период с устоявшимися температурами. Днем температура выше, ночью ниже. Что будет в доме с низкой теплоемкостью? Температура внутри помещений будет также "гулять" с достаточно большой амплитудой. Для того чтобы она оставалось комфортной, ее нужно регулировать.
1. Вручную. При этом неизбежны ситуации, когда в доме будет вырабатываться избыточное тепло:
- при росте температуры на улице уменьшается разница температур, тепло отдается через стены с высокой скоростью, а обогреватель, пока Вы не изменили его настройку, производит его столько же. Тепла, а следовательно топлива, расходуется больше.
- ночью идет падение уличной температуры. И чтобы не вставать среди ночи, необходимо делать настройку с запасом, иначе тепла от обогревателя к утру станет недостаточно.
2. Некоей АСУ. Но за нее надо заплатить. За регулятор, за исполнительные устройства и датчики, за прокладку проводки к этим устройствам.
А теперь берем дом с хорошей теплоемкостью. Даже при печном отоплении температура в доме остается комфортной.
В таком доме гораздо проще регулировать поддержание теплового режима. В том числе и в автоматическом режиме.
Причем, обратное утверждают исключительно те, кто вовлечен в бизнес, связанный с материалами, умеющими только утеплять (минваты, пенопласты и т. п.).

Совершенно верно, что это чушь.
Дабы не быть голословным, вставлю графики, отображающие, как реагируют 200мм минваты и сосны на уличную жару летом.

*Теплопроводность - однозначно полезное качество.*
Весьма убедительно!

*Именно отсюда вырастает бред про " с точки зрения физики" и "синусоиду нестабильности".*

Круто! И не менее убедительно!

*Даже при печном отоплении температура в доме остается комфортной.*

Опять достойный "АргУмент" .Конечно же, мы Вам верим! Тут, на форуме, никто и никогда и не слышал, и не жил в доме с печью.

*В таком доме гораздо проще регулировать поддержание теплового режима. В том числе и в автоматическом режиме.*

Все так же убедительно.

*Совершенно верно, что это чушь.*

Здорово Вы всех тут построили и порядок навели.