Расчет и нормативы толщины стены из пеноблока

Содержание:

• Нормативные документы по теплоизоляции зданий
• Что такое пенобетон как строительный материал?
• Некоторые характеристики газо- пенобетонов
• Расчет толщины пенобетонной стены

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.

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.

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.

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.