В связи с тем, что продолжают поступать вопросы, связанные с теплозащитой дома, я решил изложить теорию немного подробнее.
Климат и теплозащита дома
(Начало)
Расчетная температура наружного воздуха
Знание основных климатических факторов и особенностей их влияния на эксплуатационные качества строительных материалов и конструкций позволят всем желающим построить дом своими силами и сделать его теплым, сухим и уютным.
С древности человек строил жилье для защиты от непогоды. В зависимости от климата возводились здания с различными конструктивными и архитектурными решениями. В холодных регионах здания строились с толстыми теплоизолированными стенами и маленькими окнами, в теплых и влажных — павильонного типа для возможности сквозного проветривания, в сухих пустынных районах— с массивными стенами, позволявшими стабилизировать огромные суточные колебания температуры, а порой и заглубленные или подземные.
Все строительные конструкции, огораживающие и защищающие внутренние помещения от атмосферных воздействий:
- холода;
- дождя;
- снега;
- ветра
называются ограждающими.
К ним относятся:
- наружные стены;
- окна;
- двери
- крыша.
Конструкции, воспринимающие нагрузку и обеспечивающие прочность здания, называются несущими. Это:
- колонны;
- балки;
- перекрытия;
- стропила.
Чтобы сделать дом теплым необходимо правильно выбрать материал, учитывая его теплозащитные свойства именно для ограждающих конструкций.
При строительстве теплого дома в первую очередь надо учитывать особенности климата местности, в которой строится дом и в соответствии с этим выбирать форму дома и его планировку, строительные материалы, приемлемые конструкции и необходимую теплозащиту. При этом такие требования к дому, как — тепло, сухо и уютно — остаются в большинстве случаев решающими.
Многие стремятся построить дом оригинальной конструкции, забывая порой о том, что необычность архитектурного решения должна сочетаться с тепловым комфортом.
Какие же из физико-климатических факторов - температура и влажность, скорость и направление ветра, высота снежного покрова и количество выпадающих осадков, глубина промерзания грунта, количество солнечных и пасмурных дней в году — следует учитывать при строительстве теплого дома? Разумеется, те, которые непосредственно влияют на изменение температуры и влажности конструкций здания и в той или иной мере определяют выбор материала и тип конструкций. Прежде всего, это расчетная температура наружного воздуха в районе строительства в холодный период года.
Для теплотехнических расчетов ограждающих конструкций применяют усредненные температуры наружного воздуха:
- среднюю температуру наиболее холодной пятидневки;
- среднюю температуру наиболее холодных суток;
- абсолютную минимальную температуру наружного воздуха.
Средняя температура наиболее холодных суток всегда бывает ниже, чем средняя температура наиболее холодной пятидневки. Наименьшая разница между этими температурами, около 4°С, характерна для большей части Сибири, где зимы суровы и устойчивы, а перепады между этими температурами значительно меньше, чем в европейской части России. Здесь из-за довольно частых циклонов и антициклонов, сопровождающихся резким повышением температуры, сильной облачностью и даже оттепелями, эта разница составляет более 6°С.
Климат России, отличающийся редким разнообразием природных условий, куда более суров, чем климат Западной Европы и Северной Америки. В США, безусловно, значительно холоднее, чем на соответствующих параллелях в большинстве европейских стран, но не следует забывать о том, что граница между США и Канадой проходит по 49-ой параллели, т.е. южнее Волгограда и Саратова.
Суровость зимнего периода выражается произведением продолжительности отопительного периода на среднюю температуру отопительного периода — градусо-дни. Наиболее полно понятие градусо-дней изложено в приложении к электронной книге Суперсолнечный дом Cliff House.
Различия между расчетными температурами наружного воздуха необходимо знать, чтобы правильно выбрать теплозащиту ограждения. Ведь потери тепла конструкцией в течение суток происходят неравномерно. В ночное время, когда воздух наиболее холодный, температура наружной поверхности стены снижается максимально, и постепенно стена начинает охлаждаться по толщине. Быстрота охлаждения конструкции зависит от ее способности усваивать и отдавать теплоту или от тепловой инерции. В бревенчатом срубе или в здании с массивными стенами в самый морозный день человек не ощущает холода. Но в том же помещении, если оно плохо отапливается, через несколько дней становится холодно, промозгло и неуютно: низкие температуры наружного воздуха вызвали резкое уменьшение температуры внутренней поверхности ограждающей конструкции. Поэтому остывший дом с массивными стенами приходится протапливать иногда и несколько дней.
В связи с этим для ограждающих конструкций большой инерционности расчетная температура наружного воздуха принимается равной средней температуре наиболее холодной пятидневки. Период в 5 суток принят потому, что его длительность достаточна для того, чтобы низкая температура наружного воздуха, установившаяся в течение этого периода, вызвала максимальное уменьшение температуры на внутренней поверхности стены.
Для охлаждения ограждения малой инерционности достаточно одних суток, поэтому для их теплотехнического расчета принимается средняя температура наиболее холодных суток.
(Продолжение следует)