Мы уже ознакомились в статье «Материал стен. Как выбрать.» с различными материалами для возведения стен, в данной статье мы поговорим о теплотехническом расчете для определения параметров стены.
После того, как мы определились с материалом стены, возникает вопрос — Какой же толщины сделать стену, чтобы в доме зимой было тепло, а летом прохладно? Для этого нам понадобится выполнить теплотехнический расчет стены. Расчет выполняется по нормативной документации.
Кирпич считается одним из лучших строительных материалов для постройки дома постоянного проживания. Он обладает многими преимуществами — прочность, эстетичность, надёжность, долговечность — превосходящими в разы другие стройматериалы. Однако есть и недостатки, среди которых самыми значимыми является высокая теплопроводность и стоимость. Из-за этого при строительстве из кирпича домов для постоянного проживания всегда остро стоит вопрос о толщине стен — как построить, чтобы жильё было тёплым, прочным, надёжным, но не «золотым» по цене.
Методы экономии при строительстве домов из кирпича
Поскольку кирпичная стена толщиной 640 мм при её высокой себестоимости всё равно не обеспечит надлежащей энергоэффективности, для увеличения последней применяются такие технологии:
- Кладка с воздушным зазором — он оставляется между двумя стенами, и заполняется каким-либо материалом, теплопроводность которого в разы ниже, чем у кирпича. Для этих целей применяется керамзит, пенопластовые шарики, пенобетон.
- Применение пустотелого кирпича — такой стройматериал имеет массу преимуществ. Во-первых, он теплее, так как внутри есть воздушные полости. Во-вторых, он легче. В-третьих, не уступает по прочности полнотелому кирпичу.
- Утепление стен изнутри — редко используемая технология, но, когда нет выхода, стены в помещениях обшиваются экологически чистой теплоизоляцией и финишным материалом — гипсокартоном, пластиком, плиткой, древесиной.
- Утепление стен снаружи — самый выгодный способ сэкономить на толщине стен кирпичного дома. Существует несколько технологий, позволяющих в разы повысить энергоэффективность жилья. Даже если кирпичная кладка имеет минимальную для прочности толщину.
При расчёте толщины кирпичных стен для дома постоянного проживания важно найти баланс между стоимостью, прочностью и энергоэффективностью. Поскольку сегодня стали очень доступными различные теплоизоляционные материалы, толстые стены почти никто не строит. За оптимальную толщину берётся минимум, обеспечивающий нужную несущую способность, а затем выполняется дополнительное утепление.
Посмотрите готовые проекты домов от наших архитекторов
У нас большой каталог современных проектов коттеджей и домов для постоянного проживания.
Знаете, что хотите, но не находите это среди типовых решений?
Предлагаем индивидуальное проектирование. Свяжитесь с нами, чтобы обсудить детали.
Теплопроводность кирпича – это способность проводить тепло через толщу материала при наличии разности температур на противоположных поверхностях выравнивая температуру материала. Если обе поверхности кирпичной стены имеют одинаковые температуры, то они находятся в тепловом равновесии, и какой-либо теплообмен между ними не происходит. При наличии же разности температур происходит передача тепла из области с более высокой температурой в область с более низкой температурой до тех пор, пока не установится тепловое равновесие (рис. 1).
Происходит такой теплообмен, когда молекулы приводятся в возбужденное состояние тепловой энергией, поступающей от источника с одной из сторон материала. Эти молекулы передают энергию (тепло) холодной стороне материала. Поэтому теплопроводность осуществляется в условиях тесного соприкосновения между отдельными мельчайшими частицами материала (атомами, ионами, электронами, молекулами) и неравенства температур в отдельных точках, т.е. между неподвижными частицами твердого, жидкого или газообразного вещества. Однако в чистом виде теплопроводность встречается, как правило, только в твердых телах, так как в жидких и газообразных средах практически невозможно обеспечить неподвижность вещества.
Хорошим проводником тепла является металл, средним — дерево и плохим — воздух. Если при строительстве кирпичных зданий применять материалы, то теплопроводность увеличится и потери тепла, а следовательно расходуемая энергия будут велики.
Рис. 1. Схема передачи тепла при разности температур
Теплопроводность кирпича характеризуется коэффициентом теплопроводности. Чем меньше коэффициент теплопроводности, тем меньше потери тепла при одной и той же толщине материала и одинаковых климатических условиях.
Коэффициент теплопроводности кирпича зависит от многих факторов, в т.ч. от атомно-молекулярного строения вещества, но во всех случаях он во много раз превышает теплопроводность воздуха. В целом, условный ряд веществ по мере возрастания их теплопроводности Вт/(м•К) можно представить в следующем виде:
- газы [в пределах значений от 0,02 до 0,6 (воздух – 0,024)];
- полимеры (полистирол – 0,084; полиэтилен – 0,34);
- жидкости [в пределах от 0,07 до 0,7 (вода – 0,58; лёд – 2,32)];
- стекла (силикатное – 0,75);
- кристаллы (кварц – 7…8, корунд – 30, графит – 180);
- металлы (железо – 73,2; алюминий – 230; серебро – 425), т.е. теплопроводность воздуха почти в 18 тыс. раз ниже, чем у серебра. Самая высокая теплопроводность у графена (разновидность, модификации углерода) – 3…5 тыс.
С увеличением влажности кирпича его теплопроводность увеличивается, потому что при увлажнении происходит вытеснение сухого воздуха из пор материала и замещение его водой или влажным воздухом, теплопроводность которых значительно выше. Наглядно это можно проследить на примере материала, поры у которого могут быть заполнены воздухом, водой или льдом: теплопроводность воздуха – 0,024, воды – 0,58, а льда – 2,32 Вт/(м•К). Во втором случае теплопроводность увеличивается в 25 раз, а в третьем – в 100 раз. Либо на примере керамического полнотелого кирпича в сухом, в условиях равновесной влажности и во влажном состоянии. Теплопроводность такого кирпича соответственно будет составлять – 0,56; 0,7 и 0,81 Вт/(м•К).
Рис. 2. Мобильные измерители теплопроводности
В справочно-технической литературе величина теплопроводности кирпича приводится обычно в сухом состоянии при температуре и влажности в соответствии с нормативными документами и служит сравнительной характеристикой при оценке теплозащитных свойств различных материалов. Причем, согласно требованиям европейских стандартов использование показателя теплопроводности предполагается с обеспеченностью 90/90 (90%-ный доверительный интервал с уровнем вероятности 90%). Это означает, что заявленное значение показателя теплопроводности изделий теплоизоляции зданий принимается из условия, что 90 % результатов измерений этого показателя находятся в пределах 90 % от его заявленного значения (СТБ EN 12667, 12939 и 6946). Кроме того, в ряде случаев теплопроводность определяется не в Вт/(м•К), а для упрощения восприятия в мили Вт/(м•К). Например, индекс 37 на упаковке или сопроводительном документе на материал показывает, что теплопроводность составляет 0,037 Вт/(м•К), а 40 – соответственно 0,040 Вт/(м•К).
Поскольку абсолютное большинство теплоизоляционных материалов и изделий имеют пористое либо комбинированное строение, что не позволяет рассматривать их структуру как сплошную среду, то в практических условиях (в конструкциях зданий и сооружений) процесс передачи теплоты от теплой среды к холодной через разделяющее их ограждение происходит всеми видами теплообмена: на поверхностях имеет место конвективный и лучистый теплообмен, а в материальных слоях – теплопроводность. Такой сложный процесс называется теплопередачей. Следовательно, коэффициент теплопроводности пористых и комбинированных материалов – величина условная и характеризует перенос теплоты как теплопроводностью, так конвекцией и тепловым излучением через заполненные газом поры, пустоты и полости в материалах и конструкциях (например, в стеклопакетах) (рис. 3).
Рис. 3. Теплопередача через конструкцию стеклопакета
Конвекция характерна для газообразных и жидких веществ, т.е. «подвижных систем», где перенос тепла происходит в результате движения молекул и перемещения более нагретых частей среды вверх и опускания более холодных. Это вызвано тем, что повышение температуры воздуха (газа) при нагревании ведет к уменьшению его плотности и соответственно перемещению вверх, а охлажденный воздух занимает освободившееся пространство в нижней части среды.
Тепловое излучение или лучистый теплообмен представляет собой процесс передачи тепла с поверхности на поверхность через лучепрозрачную среду электромагнитными волнами, трансформирующимися в теплоту, т.е. передача тепловой энергии электромагнитными волнами. Например, излучаемая энергия Солнца, нагревает атмосферу и поверхность земли или нагретая поверхность радиатора излучает тепло и обогревает помещение. Лучепрозрачной средой, пропускающей тепловые волны, в данном случае является воздух.
Термическое сопротивление, сопротивление теплопередаче является величиной обратной теплопроводности и характеризует способность материала или конструкции (например, наружной стеновой панели) препятствовать распространению теплового потока или теплового движения молекул, т.е. характеризует теплозащитные свойства материала или конструкции (СТБ ЕН ИСО 10456, СТБ ИСО 5946 и СТБ ЕН 13162). Определяется термическое сопротивление отношением толщины слоя ограждения к теплопроводности материала.
Термическое сопротивление — величина нормируемая в каждом регионе (в зависимости от температурной зоны эксплуатации) и характеризует все типы ограждающих конструкций с точки зрения их теплозащитных свойств. В настоящее время в Республике Беларусь термическое сопротивление принято: для наружных стен 3,2 (м2•К)/Вт, совмещённых покрытий и чердачных перекрытий — 6,0 (м2•К)/Вт, световых проёмов – 1,0 (м2•К)/Вт. Для сравнения нормативные сопротивления теплопередаче для стен жилых зданий в Финляндии – 5,88, Норвегии, Швеции и Великобритании – 5,56, Германии – 3,57 и Бельгии – 2,0 (м2•К)/Вт.
От нормативного значения термического сопротивления зависит толщина наружных стен и расход топлива на отопление зданий. Чем выше этот показатель, тем лучше ограждение по характеристикам сохранения тепловой энергии, т.е. тем лучше его теплозащитные свойства.
По СТБ ЕН ИСО 7345 термическое сопротивление является расчетным значением, определяемым разностью температур на противоположных поверхностях, к плотности теплового потока, проходящего через слой материала в стационарных условиях.
Теплоёмкость (С) – свойство материала поглощать и аккумулировать тепло при нагревании (Дж/К). Оценивается удельной теплоёмкостью или коэффициентом теплоёмкости в Дж/(кг•К), т.е. это количество тепла, необходимого для нагревания 1 кг материала на 1 К (ГОСТ 23250, СТБ EN ISO 7345 и 10456). Например, если вода имеет удельную теплоемкость 4,19 кДж/(кг•К), то для повышения температуры 1 кг воды на 1°К требуется 4,19 кДж.
Материалы, обладающие высокой теплоёмкостью способны выделять больше тепла при последующем их охлаждении. Как видно из примера, деревянные конструкции способны в несколько раз больше аккумулировать тепла, чем каменные, и поэтому могут постепенно отдавать это тепло, например, внутрь помещений. Учитывается теплоемкость при расчёте теплоустойчивости ограждающих конструкций, затрат на топливо и энергию при обогреве материалов и конструкций, подогреве составляющих бетона и раствора при зимних работах, а также при расчете нагревательных и термических печей.
Тепловое расширение (сжатие) – способность материалов изменять в процессе нагревания или охлаждения свои размеры и форму при постоянном давлении – расширяться при нагревании и сжиматься при охлаждении. В основе теплового расширения лежит несимметричность тепловых колебаний атомов, поэтому при повышении температуры увеличиваются средние межатомные расстояния и объем материала увеличивается. Зависит тепловое расширение от химических связей, типа структуры кристаллической решетки, ее анизотропии и пористости материала. Характеристиками теплового расширения являются коэффициенты линейного или объёмного расширения. В строительстве чаще всего используют коэффициент линейного теплового (температурного) расширения (КЛТР).
- Бетон ≈ 14;
- Стекло оконное 9;
- Сталь 12;
- Медь 17;
- Алюминий 23;
- Древесина вдоль волокон 6;
- Древесина поперек волокон 30;
- Стеклянное волокно 5;
- Стеклопластик 5;
- Полиэтилен 160…230;
- Поливинилхлориид (PVC) 80…90;
- Полиэфирные смолы 80…200;
- Полиэстер 123;
- Эпоксидные компаунды 32…60.
В практических условиях нагрев или охлаждение материалов приводит к возникновению достаточно больших термоупругих напряжений, способных разрушить материал или конструкцию. Поэтому тепловое расширение, например, металлов необходимо учитывать при ковке, горячей объёмной штамповке, сварке изделий, прокладке трубопроводов и рельсов железнодорожных путей, соединении мостовых ферм и других металлических конструкций. Чтобы трубопроводы могли свободно удлиняться, оставаясь невредимыми, делают специальные устройства – компенсаторы, которые и воспринимают удлинение трубопроводов при их тепловом расширении, на мостах устанавливают подвижные опоры. У зданий и сооружений большой протяжённости из других материалов предусматривают термические швы. Вместе с тем примерно одинаковые коэффициенты теплового расширения бетона и стали позволили создать и обеспечить совместную работу такого материала как «железобетон».
Например, при изменении температуры от -20 до +30°С размер железобетонной панели длиной 6 м увеличивается на 3 мм, при этом настолько же уменьшается ширина шва между панелями.
По данным различных испытаний теплопроводность сухих силикатных кирпичей и камней колеблется от 0,35 до 0,7 Вт/(м•°С) и находится в линейной зависимости от их средней плотности, и практически не зависит от числа и расположения пустот, что отвечает также DIN 4108 для силикатного кирпича при эксплуатационной влажности (рис. 4).
Испытания в климатической камере фрагментов стен, выложенных из силикатных кирпичей и камней различной пустотности, показали, что теплопроводность стен зависит только от плотности последних. Теплоэффективные стены получаются лишь при использовании многопустотных силикатных кирпичей и камней плотностью не выше 1450 кг/м3 и аккуратном ведении кладки (тонкий слой нежирного раствора плотностью не более 1800 кг/м3, не заполняющего пустоты в кирпиче).
Рис. 4. Теплопроводность силикатного кирпича и кладки из него: 1 — кирпича при W=0%; 2 — кирпича при W=5% по DIN 4108; 3 — кладка стен толщиной в два кирпича
Стенки в домах являются основным элементом. Для несущей толщина стены в один кирпич обычно достаточна. Следует помнить, что от количества строительных элементов зависит примерно половина веса надземных частей жилого дома, внешний вид, эксплуатационные характеристики и удобные условия для жизни. Расчет толщины стены из кирпича проходит также с учетом температуры участка, на котором будет располагаться постройка.
Преимущества кирпича
Этот строительный материал имеет широкое распространение во многих странах мира. Это связано с целым рядом его преимуществ перед другими материалами. К основным его достоинствам можно отнести:
- прочность;
- долговечность;
- экологичность;
- универсальность;
- внешний вид;
- морозостойкость;
- пожаробезопасность;
- звукоизоляция.
По прочности материал бывает нескольких марок: М175 и М150, М125 и М100. Цифра, стоящая после буквы, указывает на нагрузку, которую способно выдержать изделие. Например, М125 выдерживает 125 кг/см². Из кирпича М100 вполне можно строить трехэтажные сооружения. Такой дом будет обладать приличной долговечностью при правильно подобранной толщине кирпичной кладки. 100 лет он простоит без особых проблем. Этот материал изготавливается из натуральных, экологически чистых веществ. В его состав входит глина, в которую добавляется песок и вода. В результате он способен дышать, пропускать воздух. При этом он не гниет.
Размеры блоков обычно бывают одинаковыми. Это позволяет строить самые необычные архитектурные сооружения. Такие элементы придают индивидуальный стиль зданию. Материал обладает морозоустойчивостью, которая указывается буквами и цифрами. Цифра указывает количество заморозок и оттаиваний, на которые рассчитан материал. Морозостойкость обозначается символами: F50, F35 или F25. Кирпич относится к пожаробезопасным материалам. Строения из него не дают огню распространяться внутри помещений. Толщина несущих кирпичных стен защищает жителей от шума с улицы. Это отличный звукоизоляционный материал.
Толщина кирпича, какой кирпич стоит выбрать для строительства
В современном кирпичном строительстве выделяют одинарный, полуторный и двойной кирпич. Размеры одинарного обычного кирпича составляют 250х12х65 мм, он был введен в обиход еще в 1-й половине прошлого века (в 1925 году этот типоразмер был закреплен в нормативной документации). Немного позже стали использоваться полуторные и двойные кирпичи, их размер составляет 250х120х88 и 250х120х138. С точки зрения затрат гораздо эффективнее для наружных стен использовать двойной или полуторный кирпич.
Например, при кладке в 2,5 кирпича оптимальным будет вариант использования двойных кирпичей для кладки стены в 2,0 кирпича и облицовочного кирпича – для кладки оставшихся 0,5 кирпича. Если для того же объема строительства использовать обычный одинарный кирпич, то затраты будут на 25 – 35% выше.
Еще одним важным фактором, влияющим на выбор типа кирпича, является его теплопроводность. По этому параметру кирпич проигрывает многим строительным материалам, например, дереву.
Теплопроводность обычного цельного кирпича составляет порядка 0,6 – 0,7 Вт/м°С, этот показатель можно уменьшить в 2,5 – 3 раза за счет использования пустотелого кирпича. В этом случае кирпич намного хуже проводит тепло, но в то же время снижается его прочность. Поэтому использование пустотелого кирпича для несущих стен возможно не во всех случаях.
Статья по теме: Вертикальное армирование стен из газобетона
Кроме этого, пустотелый кирпич не рекомендуется использовать для строительства фундамента, цокольных и подвальных этажей. Вообще не рекомендуется контакт пустотелого кирпича с водой.
Толщина кирпичных стен
Одной из характеристик дома является толщина строений из кирпича. Размер стандартного кирпичного блока — 250х120х65 мм. По нормам, предусмотренным СНиП, толщина стен должна быть кратной 12. При таком раскладе выходит:
- полкирпича соответствует 120 мм;
- 1 кирпич — 250 мм;
- 1,5 — 380 мм;
- 2 — 510 мм;
- 2,5 — 640 мм.
Размеры даны с учетом швов в 1 см. Какую толщину кирпичных стен выбрать? Это тоже прописано в СНиП. Толщина наружных стен из кирпича бывает 1/20-1/25 высоты 1 этажа строящегося здания. Это означает, что при высоте 3 м, минимальную толщину стен нужно выбирать 150 мм. Это вполне нормальная величина для перегородок внутри помещения. Но есть еще и несущие стены, которые держат на себе все нагрузки: перекрытия, стены, крыши, коммуникации, мебель, снег. Толщина несущей стены из кирпича состоит из частей: наружной, внутренней, средней.
Среднюю часть обычно заполняют материалом утеплителя. Для этого может применяться пенополистирол. После каждых 3-5 рядов, выложенных ложком, нужен ряд тычковый. Таким образом делается перевязка между рядами. Через каждые несколько рядов проводится контроль вертикальности несущих конструкций. Какой должна быть толщина стены, зависит от климатической зоны, возможностей застройщика, особенностей местности. Не рекомендуется ширина кирпичной кладки менее 380 мм. В северных регионах ее увеличивают и делают 510 или 640 мм. Для уменьшения весовой нагрузки на фундамент широко используется пустотелый кирпич. Он обладает большей тепловой защитой и меньшим весом.
Для кладки кирпича часто используется колодцевый способ. При этом между 2 стенок, которые выкладываются на расстоянии 140-270 мм, оставляют пустоты. В них обычно закладывается утеплитель. В качестве материала утеплителя можно применять шлак, легкий бетон, опилки, керамзит, пенопласт. Уровень теплопроводимости кирпичной кладки с 2 слоями пенопласта (общая толщина 10 мм) равна ширине стены в 640 мм. На самом же деле она имеет толщину всего 290 мм. Теплопроводность кирпичной кладки уменьшается довольно значительно.
Удельный вес кирпичной кладки довольно высокий. Поэтому стараются сделать стены меньшей толщины, но не менее 250 мм. В других случаях нужна теплоизоляция, иначе уровень теплопроводности резко упадет. Выбранные размеры наружных стен будут нужны и для возведения внутренних. Какой толщины должна быть внутренняя стена? Она имеет меньшие размеры, чем наружные несущие стены, но не менее 250 мм. Места стыковки всех наружных стен и внутренних армируются кладочной сеткой или арматурными прутьями. Делается это через каждые 5 рядов.
Можно сложить сооружение так, что оно в скором времени потеряет все свои хорошие качества. Коэффициент теплопроводности кладки можно значительно снизить, если:
- уменьшить толщину кладки;
- сделать их выше;
- увеличить количество проемов;
- создать дополнительные каналы в кладке.
Самостоятельно делать это не рекомендуется, если действия не предусмотрены технической документацией. Объем кирпичной кладки нужно стараться соблюдать полностью.
Расчёт кирпича в кладке
Перед тем как решить, какой толщины будут стены будущей постройки, необходимо произвести ряд инженерных расчётов. Прежде всего, следует вычислить общее количество кирпича, которое понадобится для возведения несущих и перегородочных конструкций. Это необходимо будет сделать по двум причинам:
- Оптимизировать сметные расходы.
- Вычислить нагрузку на несущее основание.
Первым шагом следует рассчитать площадь всех стен, отдельно внешних и внутренних, и из полученного числа вычесть площадь оконных и дверных проёмов. Далее необходимо высчитать, сколько кирпича содержится в кв.м кладки той или иной толщины. Зависит это количество от типа материала. Сегодня в кирпичном строительстве используется три основных типоразмера:
- Стандартный: 25 х 12 х 6,5 см.
- Полуторный: 25 х 12 х 8,8 см.
- Двойной: 25 х 12 х 13,8 см.
Статья по теме: Какой плотности утеплитель для стен каркасного дома
В таблице приводятся расходы разных видов кирпича для кладки различной толщины.
Сравнение показателя теплопроводности кирпича и дерева
Используя приведённую таблицу, можно не только вычислить необходимое для строительства количество материала, но также рассчитать нагрузку, которую будет оказывать постройка на фундамент. Зная же массу здания и пользуясь сводными таблицами СНиП, возможно рассчитать минимально допустимое значение прочности фундаментного основания.
Внутренние и наружные несущие конструкции
Прочность несущих конструкций не обязательно определяется их толщиной. Другими словами, самые толстые стены не всегда являются самыми крепкими, прочными и надежными. Поэтому нужно с максимальной точностью определить минимальную и максимальную толщину несущих стен в кирпичном доме.
Функциональное назначение несущих конструкций — выдерживать различные весовые нагрузки. Давление на несущие элементы здания увеличивается плитами перекрытия, верхними этажами, перегородками, крышей.
Чаще всего возникает необходимость возведения внутренних несущих опор под плиты либо под балки перекрытия. Как правило, хватает толщины стен в 1 кирпич. Если же стык между перекрытиями попадает на несущий элемент, то его необходимо сооружать в 1,5 кирпича.
Для создания прочного остова здания все несущие элементы, расположенные по внешним углам, при состыковке с внутренними несущими конструкциями желательно армировать сеткой либо арматурой. Делают это через каждые 5 рядов.
В наружной отделке здания используют подпорные колонны либо несущие углы. В таких случаях минимальная толщина — 1,5 кирпича. На более точное определение влияет вес нагрузки и размеры стенных проемов.
Толщина несущей стены и перегородок
При кладке внутренних стен, несущих нагрузку, и перегородок часто применяют силикат, потому что он намного лучше керамического красного по звукоизоляционным характеристикам.
Его кладка производится так же, как и обычного глиняного кирпича. Внутренняя перегородка, несущая на себе дополнительную нагрузку, должна быть толщиной в 25 см, иначе она не выдержит нагрузок. Межкомнатные перегородки, предназначение которых заключается только в разделении межквартирного пространства, делают в полкирпича, и этого бывает достаточно. Самые тонкие перегородки имеют толщину 6,5 см. Чтобы достичь такой толщины, кирпич достаточно уложить на ребро. Тонкие перегородки, имеющие длину более 1,5 м, оснащают армированной проволокой.
Если у таких тонких внутренних стен требуется усилить звукоизоляцию, то их отделывают специальными звукопоглощающими материалами. Для этого подойдет пробка, листы пенопласта.
Чтобы снизить нагрузку на цоколь и уменьшить общий вес всего дома, для перегородок используют пустотелый кирпич.
Определяем какая толщина стены из кирпича должна быть по ГОСТу
Строителям важно знать то, какая толщина стены из кирпича по ГОСТу должна быть в том или ином случае. Кирпич является одним из наиболее распространенных и привычных материалов. В настоящее время достаточно часто возводят дома и другие капитальные строения. Толщина самой кирпичной стены может существенно различаться в зависимости от ее предназначения (забор, несущая стена и т.д.). Наиболее распространенной является толщина в 2 кирпича, поскольку она обладает высокой надежностью и устойчивостью. Кроме того, возведение кирпичных стен не требует мощного и массивного фундамента.
Помимо этих достоинств, материал обладает еще и хорошими теплоизоляционными свойствами. Все эти факторы позволяют материалу удерживать лидерство и оставаться популярным при строительстве домов и хозяйственных построек. Существуют различные виды этого материала, которые отличаются свойствами и ценой. Однако качество даже самого дешевого кирпича остается достаточно высоким, как и его прочностные характеристики. Далее рассмотрим то, какой должна быть толщина кирпичной стены при строительстве тех или иных объектов, а также некоторые технологии возведения стен из кирпича.
Наружные стены
Толщина наружных стен увеличивается, поскольку они выполняют сразу несколько функций. Они должны обеспечить комфортное проживание во время зимнего и летнего периодов, а также должны быть достаточно прочными, с высоким уровнем звукоизоляции. При минимальных требованиях эти задачи выполняет конструкция в 1 кирпич (25 см).
Однако нужно обратить внимание на температурные показатели и найти ответ на вопрос, какой должна быть толщина стены соответственно с показателями морозостойкости. При использовании обычного кирпича кладка в 1,5 ряда (38 см) приемлема при температурах до -12°С.
Толщина в 2 кирпичные единицы (51 см) уместна при температурах до -20°С. Толщина стен в кирпичном здании, возводимом на территории с температурой до -32°С должна составлять 2,5 кирпича (64 см). Для других температурных режимов следует подбирать материал с повышенной морозостойкостью.
Этапы кладки кирпичей.
Минимальная тонкость наружных стен (25 см) не всегда обеспечит температурный комфорт и надлежащий уровень влажности внутри здания. При минимальной тонкости требуется их утепление. Поэтому в современном строительстве универсальными стали кладки 1,5-2 кирпича.
Внутренние и наружные стены дома из кирпича должны быть связаны между собой. Только тогда они смогут образовать единое целое.
Нарушение этого требования чревато отсутствием общей целостности и недолговечностью постройки, может привести к крушению здания.
На что влияет толщина кирпичной стены?
От высокой стоимости кирпичного дома никуда не деться. По сравнению с популярными сегодня проектами из древесины или газобетона цены выше в три-пять раз. Тем не менее строить из кирпича выгодно, если учитывать его уникальные и бескомпромиссные преимущества. Никакой другой дом не будет таким прочным, надёжным и долговечным, как кирпичный. Причём, что важно, без оговорок и маркетингового лукавства.
Разберём вкратце, на что влияет толщина стен кирпичного дома.
- Энергоэффективность — чем толще, тем теплее. Забегая наперёд, стоит отметить, что пресловутые идеальные стены из кирпича толщиной в полтора метра никто не строит. Но, к сожалению, только так можно построить дом для постоянного проживания, не нуждающийся в утеплении.
- Стоимость строительства — с увеличением толщины кирпичной кладки смета растёт за счёт дороговизны стройматериала и услуг каменщиков.
- Сроки строительства — в отличие от деревянных и газобетонных домов кирпичные проекты реализуются небыстро. Сроки дополнительно растягиваются при увеличении толщины стен.
- Прочность — здесь утолщение кладки работает на увеличение выгоды, а также есть минимальные нормы, ниже которых никак нельзя.
- Нагрузка на фундамент — для кирпичного дома является важнейшим параметром, так как этот стройматериал очень тяжёлый. Строительство требует капитального фундамента, стоимость которого иногда составляет треть всей сметы.
Из вышесказанного понятно, что нужно искать какую-то золотую середину, иначе дом обойдётся непозволительно дорого.
Расчёт толщины кирпичной стены
Толщина стен при строительстве варьируется путём изменения конфигурации кладки:
- в полкирпича — 120 мм;
- в один кирпич — 250 мм;
- в полтора — 380 мм;
- в два — 510 мм;
- в два с половиной — 640 мм.
Как правило, толще 640 мм не строит никто, так как строительство выходит запредельно дорогим. Тем более, для регионов с умеренным климатом стены в 2-2,5 кирпича считаются оптимальными. Это если рассматривать вопрос энергоэффективности.
Что же касается прочности, то для частного дома в один-два этажа достаточно кладки в полтора кирпича. Это соответствует толщине 380 мм. Для внутрикомнатных перегородок достаточно кладки в полкирпича.
Необходимые для расчета нормативные документы
Исходные данные для расчета:
- Определяем климатическую зону, в которой мы собираемся построить дом. Открываем СНиП 23-01-99*.»Строительная климатология», находим таблицу 1. В данной таблице находим свой город (или максимально близко расположенный от места строительства город), например, для строительства в деревне, расположенной возле г. Муром, мы возьмем показатели г. Мурома! из столбца 5 — «Температура воздуха наиболее холодной пятидневки, с обеспеченностью 0,92» — «-30°С»;
- Определяем продолжительность отопительного периода — открываем таблицу 1 в СНиП 23-01-99* и в столбце 11 (со средней суточной температурой наружного воздуха 8°С) продолжительность равна zht = 214 сут;
- Определяем среднюю температуру наружного воздуха за отопительный период, для этого из той же таблицы 1 СНИП 23-01-99* выбираем в столбце 12 значение — tht = -4,0°С .
- Оптимальную температуру внутри помещения принимаем по таблице 1 в ГОСТ 30494-96 — tint= 20°С;
Затем, нам необходимо определиться с конструктивом самой стены. Поскольку раньше строили дома из одного материала (кирпич, камень и т.п.) — стены были очень толстые и массивные. Но, с развитием технологий, у людей появились новые материалы, обладающие очень хорошими показателями теплопроводности, что позволило значительно сократить толщину стен из основного (несущего материала) добавлением теплоизолирующего слоя, таким образом появились многослойные стены.
Основных слоев в многослойной стене минимум три:
- 1 слой — несущая стена — её назначение передавать нагрузку от вышележащих конструкций на фундамент;
- 2 слой — теплоизоляция — её назначение максимально задерживать тепло внутри дома;
- 3 слой — декоративный и защитный — её назначение делать красивым фасад дома и одновременно защищать слой утеплителя от воздействия внешней среды (дождь, снег, ветер и т.п.);
Рассмотрим для нашего примера следующий состав стены:
- 1 слой — несущую стену мы принимаем газобетонных блоков толщиной 400мм (принимаем конструктивно — с учетом того, что на неё будут опираться балки перекрытия);
- 2 слой — выполняем из минераловатной плиты, её толщину мы и определим теплотехническим расчетом!
- 3 слой — принимаем облицовочный силикатный кирпич, толщина слоя 120 мм;
- 4 слой — поскольку изнутри наша стена будет покрыта слоем штукатурки из цементно-песчаного раствора, тоже включим её в расчет и назначим её толщину 20мм;
Другие статьи
Нужно ли утеплять стены кирпичного дома?
Зачем нужны продухи в фундаменте?
Теплотехнический расчет.
Приступаем непосредственно к теплотехническому расчету, а именно — нам необходимо подобрать толщину 2-го слоя (утеплителя) исходя из условий места строительства.
В первую очередь — определяем норму тепловой защиты из условий соблюдения санитарных норм.
Согласно формулы 3 из СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» рассчитывается нормативное (или другими словами максимально допустимое) сопротивление теплопередачи, формула выгладит так:
где:
n = 1 — коэффициент, принятый по таблице 6, из СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» для наружной стены (впрочем, в последнем актуализированном СП данный коэффициент упразднили!);
tint = 20°С — оптимальная температура в помещении, из исходных данных;
text = -30°С — температура наиболее холодной пятидневки, значение из исходных данных;
Δtn = 4°С — данный показатель принимается по таблице 5, из СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» он нормирует температурный перепад между температурой воздуха внутри помещения и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции (стены);
αint = 8,7 Вт/(м2×°С) — коэффициент теплопередачи внутренней поверхности ограждающей конструкции, принимается по таблице 7 из СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» для наружных стен.
получили сопротивление теплопередачи из санитарных норм Rreq = 1.437 м2*℃/Вт;
Во вторую очередь, определяем сопротивление теплопередачи из условий энергосбережения.
Определяем градусо-сутки отопительного периода, для этого воспользуемся формулой, согласно пункта 5.3 в СНиП 23-02-2003″Тепловая защита зданий»:
Dd = (tint — tht)zht = (20 + 4,0)*214 = 5136°С×сут
Примечание: градусо-сутки ещё имеют сокращенное обозначение — ГСОП.
Далее, согласно СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» в зависимости от градусо-суток района строительства, рассчитываем нормативное значение приведенного сопротивления теплопередаче по формуле:
Rreq= a*Dd + b = 0,00035 × 5136 + 1,4 = 3,1976м2×°С/Вт,
где: Dd — градусо-сутки отопительного периода в г. Муром,
a и b — коэффициенты, принимаемые по таблице 4, столбец 3, СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» для стен жилого здания.
таким образом, мы получили второе значение сопротивления теплопередачи исходя из энергоэффективности Rreq = 3,198 м2*℃/Вт;
Для дальнейшего расчета стены, мы принимаем наибольшее значение из двух рассчитанных нами показателей Rreq (1,437 и 3,198), и обозначим его как Rтреб = 3,198 м2*℃/Вт;
Определение толщины утеплителя
Для каждого слоя нашей многослойной стены необходимо рассчитать термическое сопротивление по формуле:
где:
δi- толщина слоя, мм;
λi — расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя Вт/(м × °С).
Рассчитываем термическое сопротивление для каждого слоя
1 слой (газобетонные блоки): R1 = 0,4/0,29 = 0,116 м2×°С/Вт.
3 слой (облицовочный силикатный кирпич): R3 = 0,12/0,87 = 0,104 м2×°С/Вт.
4 слой (штукатурка): R4 = 0,02/0,87 = 0,023 м2×°С/Вт.
Определение минимально допустимого (требуемого) термического сопротивления теплоизоляционного материала:
Rint = 1/αint = 1/8,7 — сопротивление теплообмену на внутренней поверхности;
Rext = 1/αext = 1/23 — сопротивление теплообмену на наружной поверхности,
ΣRi = 0,116 + 0,104 + 0,023 — сумма термических сопротивлений всех слоев стены без слоя утеплителя, определенных с учетом коэффициентов теплопроводности материалов, принятых по графе А или Б (столбцы 8 и 9 таблицы Д1 СП 23-101-2004) в соответствии с влажностными условиями эксплуатации стены, м2·°С/Вт
Толщина утеплителя равна:
где: λут — коэффициент теплопроводности материала утеплителя, Вт/(м·°С).
Определение термического сопротивления стены из условия, что общая толщина утеплителя будет 250 мм:
где: ΣRт,i — сумма термических сопротивлений всех слоев ограждения, в том числе и слоя утеплителя, принятой конструктивной толщины, м2·°С/Вт.
Из полученного результата можно сделать вывод, что
Вот мы и выполнили теплотехнический расчет стены и нам известны толщины всех слоёв, входящих в её состав. Для того, чтобы долго не разбираться с нормативной документацией и самому считать на калькуляторе все эти сложные формулы, можно воспользоваться калькулятором «Теплотехнический расчет стены», где Вам достаточно просто выбрать исходные данные, а сам расчет произведется автоматически.
