4.7 Теплоемкость стен дома. Что это?

Скачать

Какова зависимость температуры в доме от теплоемкости стен, которые участвуют в поддержании  микроклимата в доме. Дело в том в большинстве случаев мы сталкиваемся и теплоизоляционными материалами, которые только препятствуют тепло потерям в доме они задерживают теплопередачу из дома на улицу. Но характеристики большинства утеплителей не могут решить вопрос с теплоемкостью стен, они не могут накопить инфракрасное тепло стремящееся наружу, тут решить нужно две задачи и сберечь и накопить тепло. Как решить вопрос - внутренней отделкой ЦСП плита наш аккумулятор тепловой энергии. Вы скажите, нашел чем аккумулировать, давайте посчитаем, сложим стены и пол высчитаем метры кубические материала ЦСП 10м*12м*2.8м= 2.64м/куб пол, потолок+4м/куб стены + посреди дома стоит серединная стена она как раз и может аккумулировать тепло (утеплитель Эковата лучше Вермикулит) 12м*2.8м*0.20м=6.7м/куб. Итого 13м/куб теплоемкого материала рассредоточенного по вашему дому. Через 1мес дом набирает крейсерский запас тепла, который позволяет избегать перепадов температуры воздуха при отключении тепла, проветривании. Он прекрасно работает как обычный дом с классическим исполнением стен в плане теплоемкости, но у него есть ряд преимуществ, во первых стены не охлаждают воздух и разность температур между воздухом и поверхностью не превышает 2 градуса.

Давайте зайдем с другого бока, из практики в производственном здании, которое утеплено 5-6см «Стирекса» свет отключали на 2 дня. Температура падает до 5-10 градусов стены пол потолок хорошо отдает накопившееся тепло воздуху, вода не перемерзает никак. Огромный плюс после включения электричества тепло нагнетается за 3-часа выходит на 18 за 6-8ч на 23-25гр. Вот это опыт эксплуатации каркасного здания, не чего не прибавить, не убавить.  Продолжим громить мифы о минусах каркасного строительства. Поговорим о теплоемкости здания. Что хочу пояснить, вот пример 10*12 дом полезная площадь 106кв\м для отопления дома потребуется 10кв\час по стандартным схемам расчета теплопотребления. Это при условии утепленного периметра здания R-2-3. Вы излучаете любой вид тепла 12кв\час, в кирпичных домах утеплители, которые удерживают тепло, находятся с снаружи здания или в середине стены, поэтому чтоб нагреть воздух нам потребуется сначала нагреть все ограждающие конструкциями дома (стены, пол, потолок). Как только тепло полностью насытит (нагреет) все предметы мы начнем прогревать воздух. Чтоб поддерживать температуру  25гр. нам необходимо увеличить мощность, либо или периоды работы излучателя тепла. Делаем вывод, теплоемкие конструкции (стены из кирпича, бетона) требуют большего количества кВ\час . энергии на поддержание постоянного уровня тепла в доме. Каркасные дома как мы посчитали имеют «13м\куб тепловой аккумулятор» это в 10 раз приблизительно меньше от кирпичных, пенобетонных стен по теплоемкости, но этого количества достаточно чтобы плавно и как можно долго остывать дому на случай форс мажора  (авария, обрыв проводов и т.д.).

Делаю второй вывод,  Я не считаю нужным перерасходовать тепловую энергию в два раза на поддержание температурного контура стен и стоить дома из теплоемких материалов. Полагаясь на случай, «что может быть когда ни будь» снизойдет  «форс мажор» и потребуется  нам теплоемкие стены которые не дадут остыть дому за 1 день , это глупо полагается на это «факт теплоемкости», не правда ли, может проще позаботится заранее и за 25-30т.руб приобрести дизельный генератор на 5кв\час , который некому еще не помешал в частном доме. И при возникновении «сия беды»  пойти и включить ящик «Пандоры» и побежит живительная сила тепла по вашим комнатам и спасет дом от всемирного похолодания. Как практика показала и выше описанные выводы доказали, что каркасный дом потребляет в 1.5-2 раза меньше тепла, это не чудо просто соблюдение СНИПА R от 3-3.75. Каркасный дом вы спокойно на 5 кв\час  можно содержать в температуре 23-25гр в режиме «поддержания» то есть, терморегулятор будут включать напряжение на обогреватели в случае падения заданного температурного режима работы. Очень интересное применение можно извлечь из факта, что дом практически не теряет тепла, вы выставляете температуру на 15градусов когда вас нет дома и за два часа до прихода терморегулятор догоняет до 25гр - это экономия причем существенная. Повторяю  на 5 кв\час,  хоть всю зиму можете обогревать площадь  91-100 кв\м - это факт. Четыре года содержу здание в три раза холоднее (по тепло сопротивлению) в качестве обогрева использую инфракрасные обогреватели. На кирпичный дом  на площадь 91-100 кв\м  потребуется  10-14кв\час  причем на постоянной нагрузки. Это все работает,  поэтому топить улицу и тонные конструкции стен кирпичных домов ЭТО НЕ МОЙ ПУТЬ я действую как описал выше иду завожу дизельный генератор или можно подождать хоть день здание не остынет до критических температур - делайте вывод.

Ниже приведенная  информация размещена с интернет  ресурса.

Факты:
Тепловые потери типичных жилых домов и других зданий происходят по трем основным причинам:
- вследствие теплопроводности через стены, крыши и полы, а также вследствие (но в гораздо меньшей степени) излучения и конвекции;

- вследствие теплопроводности и меньшей степени путем излучения и конвекции через окна и иное остекление;

- путем конвекции и перетока воздуха через элементы наружного ограждения здания, который обычно происходит через открытые окна, двери и вентиляционные отверстия (принудительно или естественно) или путем инфильтрации, т.е. проникновения воздуха через щели в ограждающих конструкциях здания, например по периметру дверных и оконных рам.

В зависимости от того, имеет ли здание хорошую изоляцию или нет, много в нем окон или мало, наблюдается ли через него движение воздуха или нет, каждый (!) из этих трех факторов составляет 20...50% общих тепловых потерь здания.

Предположим, что потери тепла в здании имеют место в равной мере по трем вышеуказанным факторам. Это графически иллюстрируется диаграммой в виде круга, разрезанного на 3 равных части. Если какую-либо одну из этих составных частей уменьшить вдвое, то общие тепловые потери уменьшатся только на 1/6 часть. Это говорит о том, что все три фактора следует рассматривать в равной мере, не выделяя тот или иной.

Отыскание возможностей уменьшения теплопотерь и расхода энергии на отопление должно сопровождаться контролем параметров, характеризующих требуемый тепловой режим:

• - температура воздуха;

• - средняя температура внутренних поверхностей ограждений;

• - скорость и относительная влажность воздуха.

Аксиомы:
1. производство тепла стоит денег и требует ресурсов.
2. Величина теплового потока пропорциональна разности температур между источником тепла и предметом или помещением, в которое тепло поступает, а направление потока тепла ВСЕГДА (!) от горячей поверхности к холодной
3. основные усилия затрачиваются на увеличение сопротивления потоку тепловых потерь
4. Тепло переносится тремя способами: конвекцией, радиацией (излучением) и теплопроводностью, причем конвекция и теплопроводность как физические явления проявляются ОДНОВРЕМЕННО
5. Тепло ПОСТОЯННО переносится излучением от более теплых предметов к более холодным пропорционально разности их температур и расстоянию между ними.
6. Из трех основных способов теплообмена радиация труднее всего поддается количественному определению для зданий. (!)
7. Тепловые потери типичных жилых домов и других зданий происходят по трем основным причинам/направлениям (очень грубо: потери через наружные ограждения, окна/двери и с вентиляцией/инфильтрацией), каждый из этих трех факторов составляет 20...50% общих тепловых потерь здания, причем их почти невозможно рассматривать независимо друг от друга.
8. По мере снижения доли других факторов, обусловливающих потери тепла, проникновение наружного воздуха занимает все больший процент в общей сумме факторов.
9. Человек сам «обогревает» излучением (незначительно - еще и теплопроводностью) более холодные строительные конструкции и предметы интерьера, а также воздух в помещениях (через конвекцию).
10. Увеличение скорости воздуха вызывает увеличение коэффициента конвективного теплообмена. Относительная влажность внутреннего воздуха влияет на теплопотери зданий, т.е. на величину удельной теплоемкости воздуха, которая тем больше, чем выше его влажность.
11. Повышение температуры на внутренних поверхностях строительных конструкций желательно с точки зрения уменьшения теплопотерь, а также теплового комфорта, что выражается требованием: «Теплые стены, холодный воздух».
12. При оценке теплового комфорта температура внутреннего воздуха непосредственно зависит от температуры внутренней поверхности конструкций. Совместно с температурой внутреннего воздуха она определяет суммарную температуру помещения. Для жилых зданий суммарная температура должна составлять 38°C... и т.д...

Вопрос "на засыпку":

А имеет смысл «носиться» с этой теплоемкостью стен/перекрытий «как с писаной торбой», если даже в самом лучшем случае мы можем рассчитывать (теоретически) «урезать»/компенсировать теплопотери не более чем на 15-30%?!

"Нет, не имеет!!!" - не задумываясь, отвечу я;
"Почему же?"- удивлённо спросите Вы...
А ларчик открывается просто - МЫ НЕ ВСЁ УЧЛИ!!!

Догмы:
Остаются ведь еще и другие причины теплопотерь (окна/двери + воздух/вентиляция) - а на них теплоемкость/теплоинерционность напрямую не влияет -> а в итоговом подсчете эти причины могут потянуть на 60-80%!
Может быть, всё-таки имеет смысл сэкономить, отказавшись от каменных стен, а высвобожденные средства направить на энергосберегающие окна/двери и вентиляционные установки? Подумаем... Образно говоря, тепло ведь подобно размягченной глине в руке: вы сжимаете кулак - глина вылезает сквозь пальцы, пытаетесь с одной стороны убрать щели между пальцами - а она в другом месте выпирает => перекроете движение тепла наружу путем теплопроводностью, а оно, «нехорошое такое», норовит туда смыться излучением и/или конвекцией по «обходным дорогам», через тот же «никого не интересующий» воздух например....

И, наконец, САМОЕ ГЛАВНОЕ - производство тепла стоит денег и требует ресурсов!

Зачем производить и «загонять» внутрь теплового контура каменного дома такое не дешевое тепло? - ведь бОльшая его часть будет закапсулирована в ограждающих конструкциях, рассеяна (рано или поздно, так что и наружная теплоизоляция не панацея) во внешнюю среду и будет не доступна для «извлечения»?! Ведь сам по себе каменный дом как теплоаккумулятор имеет значительно меньший КПД (в разы как минимум), чем специализированные отопительные приборы (те же кирпичные печи, стены Тромба, гравийно-песчаные теплоаккумуляторы, например).
Для этого, что ли, стоит устанавливать отопительную систему повышенной (по сравнению с похожим каркасным домом) мощности, а потом еще и переплачивать за отопление?! Это мы так ДОМ греем, чтоб ему холодно не было? ...а как же человек и его потребности?

Следствие -> холодная каменная стена может «обогреть излучением» лишь предметы, имеющие еще более низкую температуру! Более того, получается, что львиная доля аккумулированного в теплоемких конструкциях тепла тратится на...конвективный теплообмен с внутренним воздухом. У в каменном доме может быть устроена естественная вентиляция - следовательно, приточный воздух имеет низкую температуру - вот на его подогрев и тратится тепловая энергия!

А вот человека стена каменного дома не сможет обогреть -законы физики: температура тела человека 36,6 градусов, а внутренней поверхности стены в нормальных условиях - всего 18! -> т.е. теплоемкая стена (потолок, пол) подобна «энергетическому вампиру», высасывающему из вас тепло (в основном излучением, в меньшей степени через конвекцию и теплопроводность).

Поэтому, рассчитывать на рациональное (!) использование теплоемкости стоит лишь в особых случаях (печи, камины, теплые полы и стены, стены Тромба, солнечные коллекторы, тепловые аккумуляторы и пр.) и/или в особых («солнечных», «пассивных» и т.п.) домах, специально предназначенных для улавливания солнечного (т.е. ХАЛЯВНОГО!!!) тепла.

Далее «Вопрос на засыпку»: тогда как объяснить документально подтвержденные многочисленные факты, что после выключения отопления в каркасном доме даже при сильных морозах температура за 1-2 суток опускается не больше чем на 2-5 градуса, в то время как каменный дом «вымерзнет» за несколько часов? (То есть почему каркасный дом при отключении отопления не вымерзает за несколько часов, не имея больших запасов тепла в строительных конструкциях??)
Ведь в нем отсутствуют теплоемкие элементы - в чем причина сего парадокса, а???

Я считаю, тому есть несколько объяснений, но одна из главных причин - потому что внутренняя теплоемкость здания минимальна, и после отключения отопления большая часть тепла, уже находящегося внутри теплового контура здания, не «стекает бессмысленно» от «горячего» человека, теплого воздуха и разогретых отопительных и бытовых приборов (радиаторы, печи, электролампы, решетка испарителей холодильников, ТВ и т.п.) вглубь строительных конструкций, а остается внутри помещений (ведь каркасные стены не накапливают тепло) .
Конечно, теплопотери происходят, но их можно минимизировать (как в приведенном выше примере), прежде всего, устранив сквозняки, плотно закрыв двери, ставни и шторы на окнах (если таковые имеются).
Кроме того, не забываем, что человек сам выделяет тепло (116 Ватт при комнатной температуре, при похолодании теплопотери возрастают - прежде всего за счет излучения). Поэтому, добавив несколько слабых «отопительных» приборов (те же свечи - ведь электричества у нас тоже нет) можно в какой-то мере компенсировать теплопотери («главное, мальчиш, до утра дотянуть» - а там и помощь придет...в виде солнечного тепла или принесенной из сарая охапки поленьев для камина ). В такой ситуации температура внутренней поверхности каркасной стены, а с ней и суммарная температура помещения, (при ДОЛГОСРОЧНОМ рассмотрении) будет оставаться выше, чем в каменном доме, значительно дольше, и тепловой дискомфорт наступит также позже.
Понятно, что при этом возникает проблема обновления воздуха, которая во многом зависит от конструктивно-планировочного решения дома (речь о площади/объеме приходящегося на 1 жителя и открытой или изолированной планировке помещений).
В каменном доме в похожей ситуации часть аккумулированной в теплоемких строительных конструкциях тепла, действительно, высвободится в помещения - но процесс этот будет продолжаться всего несколько часов...при этом большая часть, как я полагаю, все-таки будет рассеяна во внешнюю среду через излучение, теплопроводность и конвекцию.
«...Отключенное на ночь отопление - это сэкономленное топливо. Однако, затраты на энергоресурсы вряд ли от этого уменьшаться, потому что утром потребуется нагреть воздух и остывшие за ночь стены спальни, что приведет к дополнительному расходу тепла.

В домах, которые имеют конструкции малой теплоемкости, при отключении отопления на ночь можно сэкономить небольшое кол-во энергии. В домах же с теплоемкими элементами конструкции вряд ли целесообразно понижать температуру ночью, так как многотонная кладка компенсирует потерю тепла. Утром же отданное ею тепло она будет вновь пополнять. Так что снижать температуру на ночь не стоит...» (Журнал «Дом» №1 2007 г. стр.37).

Мы же из физики помним, что тепло идет к холоду, а внешняя поверхность стены даже с утеплением под действием мороза и ветра будет охлаждаться быстрее, чем внутренняя отдавать тепло комнатам, предметам, воздуху (через радиацию в пределах «прямой видимости» и конвекцию/теплопроводность - при охлаждении предметов и воздуха ниже температуры стены).

Так что тем, кто надеялся обогреваться излучением от каменной стенки «аки от русской печи» (ведь там, в смысле в стене, столько энергии припасено!), предлагаю срочно «одуматься» и начинать натягивать толстые шерстяные рейтузы и искать дедовский тулуп в чулане! - пока человек жив, то это ОН обогревает стену/потолок/пол излучением (в меньшей степени конвекцией и теплопроводностью), но НИКАК НЕ НАОБОРОТ!

То есть, говоря о «теплых стенах», мы говорим не об отоплении как таковом, а лишь (и это важно понимать!) о СНИЖЕНИИ теплопотерь человека.

Причем, в отличие от каркасной, каменная стена то минимальное тепло, выделяемое человеком и нашими свечками, а также запасенное в предметах интерьера или полученное коротким зимним днем в виде солнечного излучения, «проглотит и не заметит» - а как иначе, она ведь такая теплоемкая и любит запасаться десятками и сотнями кДж тепла «впрок»...а потом... это тепло там где-то «в глубине стены/перекрытия гуляет» - какие то свои задачи решает, наверное ! вот уж действительно, «эгоистический энергетический вампир» .
Поэтому и тепловой дискомфорт в каменном доме обычно наступает раньше, даже при одинаковой с каркасником температуре внутреннего воздуха! - потому что стена «более холодная» и постоянно «выкачивает» все тепло из помещения и людей.

Выводы:
При отключении отопления каменный дом начинает выделять ЧАСТЬ аккумулированного в строительных конструкциях тепла - здесь у него действительно есть преимущество перед каркасным. Так естественным образом интегрируется средняя внутренняя температура в доме при неизменной мощности отопительных приборов - увеличивающиеся ночью теплопотери компенсируются теплоотдачей от каменной стены/перекрытия.
Однако этот процесс длится всего несколько часов (быстро принял-быстро отдал), да и сам дом - не самый совершенный теплоаккумулятор. Надеяться на «теплые» внутренние стены тоже особо не стоит - ведь они не в воздухе висят, следовательно, имеют конструктивную связь с более холодными наружными ограждениями (стенами/перекрытиями/кровлей/фундаментом)-> поэтому тепло будет утекать туда благодаря теплопроводности камня + конвективный и радиационный теплообмен с воздухом и предметами интерьера.
После этого каменное строение с каждым часом/днем начинает неумолимо превращаться в «морозильник», безжалостно выкачивая то немногое тепло, получаемое от вспомогательных отопительных (если они есть), осветительных/бытовых (если есть электричество) приборов, а также непосредственно из человеческого тела или через окна от Солнца ==> поэтому выживать в таком здании в ожидании восстановления отопления очень сложно. Кроме того, потребуется несколько дней и повышенные затраты топлива (ведь теплоемкие стены/перекрытия будут запасаться тепловой энергией - а они очень прожорливые)) для восстановления нормальной температуры.
У каркасного дома нет особых запасов тепла в стенах/перекрытиях, однако он менее теплоинерционен и не «запасается теплом». Поэтому вспомогательные отопительные и прочие приборы + Солнце могут обеспечить вполне приемлемый тепловой комфорт, да и восстановить обычный температурный режим можно будет за несколько часов. Особенно важно, что стены в таком доме будут оставаться более теплыми, чем в таких же условиях каменные. Каркасные конструкции не будут с таким энтузиазмом выкачивать тепло из «горячего» человека, соответственно, теплопотери тела излучением будут существенно меньше. И все это за меньшие деньги...
Образно говоря, каменный дом - это привередливый (в смысле финансовых затрат при строительстве и эксплуатации) спринтер, он способен эффективно сглаживать ночные колебания температуры, а каркасный дом - неприхотливый стайер, способный с умеренной скоростью пробежать (профункционировать) значительно дольше, обладая при этом определенной «отопительной гибкостью».

Итак: к чему мы пришли? Именно низкая теплоёмкость каркасного дома дом не только позволяет применять интегрированную систему отопления, но и СНИЗИТЬ ЗАТРАТЫ НА ОТОПЛЕНИЕ В 2-3 РАЗА!!! А это, согласитесь, немаловажно...

1. Самое сокровенное знание.rar очень познавательные семинары.

2. Веды Руси м лингвистика.rar

3. Тугутов Л.М - Моя зависть.rar