Расчет и нормативы толщины стены из пеноблока

Во времена СССР мало кого интересовало, какая стоимость центрального отопления дома. Если зимой было в комнате душно, то просто открывали форточку или даже створку окна. Регулировка теплоотдачи отопительных батарей если и была, то ей не пользовались. До начала мирового энергетического кризиса в 70-х годах о том, какой должна быть теплоизоляция всерьез задумывались только теоретики строительства. Но в 1973 г. основные страны, добывавшие большую часть нефти в мире, подняли за три месяца цену на нее в 2,5 – 3раза, а за следующие годы – еще в 5 – 6 раз. Вот тогда во всем мире, в т. ч. и в Советском Союзе начали уделять внимание сохранению тепла в жилом секторе, общественных и административных зданиях.

Куда уходит тепло

В результате выяснилось, что через стены из дома уходит от трети до половины тепла (пессимисты насчитывают до 3/4), четверть – через окна и двери дома, от 1/10 до 1/5 – через вентиляцию, трубопроводы отопления и горячего водоснабжения.

В Центральной Европе до 2-й мировой войны для дома в 150 кв. м расходовалось 36 Вт∙ч/кв. м, в 1970-х – на 1 кв. м нужно было израсходовать 90 Вт∙ч/кв. м, в 80-х – 69, в 90-х – 16 – 20. Для «пассивного» дома – в пределах от 5 до 7 Вт∙ч/кв. м.

Дома, построенные по СНиП 23-02-2003 в России, потребляют 65 – 75 Вт∙ч/кв. м.

Нормативные документы по теплоизоляции зданий

Нормативные документы, определяющие какой должна быть величина допустимых потерь тепла дома, были и до энергетического кризиса, например, СНиП II-А.7-71.

В конце 1970-х вступили в действие СНиП II-3-79 под названием «Строительная теплотехника». Через два-три года – дополнительный документ – СНиП 2.01.01-82, который получил название «Строительная климатология». Названные документы с небольшими правками, связанными с появлением новых материалов, действовали и после развала СССР. Действуют они и в наши дни и являются основополагающими нормативным документами по теплотехнике зданий и по требованиям к характеристикам и параметрам технологий теплоизоляции.

Например, документ 79 г. дополнялся в 1986 г., в 1995 г. Поэтому действующий документ помечен в конце его маркировки знаком «*».

В начале 2000-х вступил в действие еще один нормативный документ по теплозащите – СНиП 23-02-2003. В нем требования по теплизоляции были увеличены.

Через 7 лет – новые ужесточенные требования:

  • с 2012 г. нормативы увеличены на 15%, по отношению к действовавшим на 2010 г.;
  • с января 2016 г. – увеличение на + 30%;
  • с нового 2020 г. – должен быть рост на + 40%.

Что такое пенобетон как строительный материал?

Основные обобщенные характеристики пенобетона изложены в «Правилах проектирования и строительства» – СТО НААГ-2013. Он был разработан на основе ГОСТов 31359-2007 и 31360-2007 на ячеистые бетоны.

Пеноблоки

По первому документу ячеистые бетоны делятся на:

  • пенобетоны – порообразователь в виде белковых или синтетических пенообразователей замешивается при изготовлении в бетонную смесь;
  • газобетоны – порообразователь вырабатывает газ прямо в замешанной смеси, например, при добавлении в состав замеса алюминиевой пасты или пудры;
  • газопенобетоны – комбинация пенообразователя и алюминиевой пудры, вносимая в смесь.

К ячеистым бетонам ГОСТ 31359 относит:

  • автоклавный газобетон – за сутки набирает 70% номинальной прочности прогревом в автоклаве;
  • пенозолобетон теплоизоляционный – наполнителем является зола угольных электростанций;
  • автоклавный конструкционно-теплоизоляционный пенобетон – может использоваться в несущих конструкциях и перегородках до 3-х этажей и т. д.

Некоторые характеристики газо- пенобетонов

Ячеистые бетоны изготавливаются:

  • с марками прочности на сжатие с В 0,35 и В 0,5 заканчивая В 17,5 и В 20;
  • с марками средней плотности – от D 200 и D 250 до D 1000, D 1100 и даже D 1200;
  • с теплопроводностью – определяется только в сухом состоянии и задается коэффициентом, измеряется в Вт/(м ∙ °С)№;
  • с паропроницаемостью в сухом состоянии, задается коэффициентом, измеряется в мг/(м ∙ ч ∙ Па);
  • с усадкой, образующейся при высыхании;
  • с морозостойкостью – измеряется числом циклов замерзания/размораживания, маркируется «F», например, F 15, изменяется от F 15 до F 100.

Коэффициенты теплопроводности и паропроницаемости в связи с маркой по плотности приведены в таблице ниже.

Марка пенобетона по средней плотности Коэффициент теплопроводности в высохшем состоянии Коэффициент паропроницаемости, не менее
D 1200 0,28 0,09
D 1100 0,26 0,1
D 1000 0,24 0,11
D 900 0,22 0,12
D 800 0,19 0,14
D 700 0,17 0,15
D 600 0,14 0,16
D 500 0,12 0,2
D 450 0,108 0,21
D 400 0,09 0,23
D 350 0,084 0,25
D 300 0,072 0,26
D 250 0,06 0,28
D 200 0,048 0,3

По назначению ячеистые, в т. ч. и пенобетоны должны быть:

  1. Теплоизоляционные. Прочность на сжатие не менее В 0,35, а плотность не более D 400. Используются для внешней теплоизоляции дома. Для кладки можно использовать только для не нагруженныхперегородок.
  2. Конструкционно-теплоизоляционные. Класс прочности на сжатие выше В 1,5, средняя плотность до D 700. Можно использовать как во внутренних перегородках, так и в наружных стенах. При соответствующей толщине стены дополнительная теплоизоляция не требуется.

Расчет толщины пенобетонной стены

По указанным в начале статьи СНиПам, на территории Российской Федерации в соответствии с установленными нормами на тепловые потери толщина, например, кирпичной стены должна быть от 1,1 до 2 м и более. Меньшие числа относятся к южным районам, большие – к северным, к Сибири и Дальнему Востоку. Естественно такие стены дома из обычного керамического или силикатного кирпича никто делать не будет.

Кладка стены из пеноблока

Какой выход есть из этой ситуации?

Первый вариант — строительство несущей стены из кирпича и ее наружное утепление. Для утепления может быть использован пенобетон. Кирпичная стена для одноэтажного дома рассчитывается на всю нагрузку от чердачного перекрытия, веса стропильной системы и веса кровельных покрытий.

Второй вариант – строительство из конструкционно-теплоизоляционных марок пенобетона. При этом толщина стены должна:

  • выдерживать нагрузку от вышерасположенных элементов здания в т. ч. и перегородок;
  • обеспечивать требуемое сопротивление теплопередаче.

Для расчета требуется:

  • теплотехнические параметры всех материалов, используемых в конструкции стены – теплопроводность или обратная ей – теплосопротивление;
  • градусо-сутки периода отопления – рассчитывается по СНиП II-3-79 для местности проведения строительства или берется из справочника (для регионов Санкт-Петербурга и Москвы эта величина менее 6 000);
  • сопротивление теплопередаче, которое должно быть у конкретной стены в данной местности берется из СНиПа, например, для Москвы это 3,5 (кв. м ∙ °С)/Вт.

Если стена из кирпича и утеплителя, то в расчет суммарного сопротивления должна войти и штукатурка.

Коэффициенты теплопроводности материалов, в Вт/(°С ∙ м):

  • кирпич марки М 150 лицевой – 0,56;
  • пенобетон, марка D 1000 – 0,24;
  • пенобетон, марка D 600 – 0,14;
  • штукатурка – 0,58.

При толщине стены «в кирпич» (0,25 м) его сопротивление будет: 0,25/0,56 = 0,446.

Слой штукатурки в 2 см – 0,02/0,58 = 0,0344.

Слой пенобетона D 1000 – (3,5 – 0,446 – 0,0344) ∙ 0,24 = 724 мм.

Слой пенобетона D 600 – (3,5 – 0,446 – 0,0344) ∙ 0,14 = 422 мм.

Таким образом, для Москвы при толщине кирпичной несущей стены в 250 мм требуется дополнительнаятолщина стен из пеноблоков:

  • для марки D 1000 – 724 мм;
  • для марки D 600 – 422.

Уменьшить толщину стены можно, например, взяв пенобетон марки D 300 или D 200.

Расчет производился для нормативной теплопроводности. Реально она будет такой через два – три года после окончания строительства, т. к. к тому времени просохнут стены.