Теплопроводность древесины и других строительных материалов
Часто наши заказчики задаются вопросами: тепло ли будет в доме из дерева? Какая толщина стен необходима для того, чтобы дом был теплым? Какую породу древесины выбрать для строительства дома или бани? Для того, чтобы аргументировано ответить на эти вопросы, мы разместили на нашем сайте таблицы из строительного справочника (см. ниже), в которых приведен коэффициент теплопроводности различных пород древесины, а также других строительных материалов. Чем меньше коэффициент теплопроводности, тем лучше материал удерживает тепло.
Из приведенных ниже таблиц можно сделать следующие выводы:
Лучше всего сохраняет тепло кедр, затем идет ель, далее лиственница и только потом сосна. Это не означает, что дом из сосны будет холодным. Это означает, что при прочих равных условиях (диаметр бревна, влажность древесины, подгонка и утепление межвенцовых стыков), сосна проиграет по теплопроводности кедру и лиственнице.
Стена из древесины сосны, толщиной 100 мм эквивалентна по теплопроводности стене из кирпичной кладки, толщиной 580 мм или стене из железобетона толщиной 1130 мм.
Межвенцовый джутовый утеплитель в 3,5 раза лучше удерживает тепло, чем древесина сосны. То есть стыки между бревнами, при условии плотного заполнения их джутовым утеплителем, будут самым «теплым местом» в стене.
При условии плохой герметизации межвенцовых стыков, в тех местах, где возможно образование инея, теплопотери будут в 3 раза выше, чем через деревянную сосновую стену.
Использование металлических нагелей (шкантов) не допустимо, так как теплопотери через них будут в 350 раз (!) выше, чем через деревянные шканты.
Подытоживая все вышесказанное можно отметить, что деревянный дом будет теплым, при соблюдении правильной геометрии бревен, качественном монтаже сруба и хорошем утеплении межвенцовых стыков.
Не все, доступные для строительства, породы древесины имеют одинаковую теплопроводность, то есть одни породы древесины лучше сохраняют тепло, а другие хуже. Эти характеристики древесины необходимо учитывать при выборе материала для строительства дома или бани.
Кроме коэффициента теплопроводности, древесина обладает и другими качественными показателями. Кедр, например, имеет благородный красноватый цвет, приятный аромат. Кроме этого его древесина мягче (лучше обрабатывается) всех остальных хвойных деревьев. Как уже упоминалось, кедр – самое «теплое» дерево.
Лиственница – самое тяжелое хвойное дерево, произрастающее в России. Древесина свежесрубленной лиственницы тяжелее воды, то есть тонет в воде. При этом, распространенное мнение, что дом из лиственницы будет холодным не верен, так как теплопроводность лиственницы хуже (она «теплее»), например, сосны. Кроме того, древесина лиственницы меньше других пород подвержена гниению, а также имеет очень красивую структуру.
Сосна – самое распространенное дерево в России. Это хороший и самый доступный материал для строительства дома или бани. Сосна хорошо обрабатывается, ее древесина имеет красивую структуру и будет долго радовать своим видом ценителя природной красоты.
Теплопроводность древесины (при -30/+40°C):
λ, в 10 -3 Вт/(мК) = в мВт/(мК)
Источник
Теплопроводность древесины. Теплотехника деревянных домов
1643366040 
В любом здании внутренняя и внешняя поверхности нагреваются различно. В результате от точки большего нагрева к точке меньшего нагрева начинается поток тепла. Передача тепла в разных материалах происходит по-разному. На это влияет такое свойства материалов как теплопроводность.
Теплопроводность — свойство материалов проводить тепло от нагретой части к не нагретой вследствие хаотического движения частиц (молекул, атомов и т.д.). Происходит это в результате столкновения частиц. Столкновения именно хаотичного, а не направленного.
В рамках строительства домов при рассмотрении вопроса теплопроводности, потери тепла, когда стены имеют ровную поверхность, условно принимают передачу тепла как прямой, а не хаотичный поток. При этом и температура рассматривается не поверхности материала, а температуры внутри помещения и снаружи.
Рассмотрим особенности теплопроводности и потери тепла в деревянных домах.
Древесина как строительный материал
Неоднократно уже указывалось в наших статьях, что строительный материал изначально, впрочем, часто и сейчас, привязывался к регионам строительства. Вполне естественно, что в России основным строительным материалом стала древесина разных пород деревьев с учетом места их произрастания.
В местах отсутствия леса, например, в степных районах, таким строительным материалом становился саман — смесь глины с соломой (именно эта идея лежит в изготовлении современного арболита). В местах выхода скалистых пород строительным материалом мог становиться натуральный камень. В первую очередь известняк, так как он легче поддавался обработке.
Но даже при наличии других строительных материалов предпочтение часто отдавалось древесине. Более того, происходит это и в настоящее время даже при условии наличия развитой транспортной сети и грузоперевозок строительных материалов.
Теплопроводность древесины
Строительство домов из дерева ведется как в отношении маленьких дачных домиков, небольших домов для постоянного проживания или загородного отдыха, так и в отношении больших коттеджей. Одним из важнейших факторов является достаточно низкая теплопроводность древесины. Сравним данные на конкретных примерах.
* Данные из СНиП II-А.7-62 Строительная теплотехника и СНиП II-3-79 Строительная теплотехника
| Строительный материал | Плотность, кг/м3 | Теплопроводность, Вт/(м*град) | Теплоемкость, Дж/(кг*град) |
| Бетон на гравии или щебне из камня* | 2400 | 1,51 | 840 |
| Бетон на песке | 1800..2500 | 0,7 | 710 |
| Блок газобетонный | 400. 800 | 0,15. 0,3 | — |
| Блок керамический поризованный | — | 0,2 | — |
| Газо- и пенобетон* | 800 | 0,21 | 840 |
| Известняк (облицовка)* | 1400 — 2000 | 0,49 — 0,93 | 850 — 920 |
| Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией* | 1200 | 0,41 | 840 |
| Керамзитобетон легкий | 500 — 1200 | 0,18 — 0,46 | — |
| Керамзитобетон на керамзитовом песке* | 1800 | 0,66 | 840 |
| Керамика теплая | — | 0,12 | — |
| Кирпич красный плотный | 1700 — 2100 | 0,67 | 840 — 880 |
| Кирпич красный пористый | 1500 | 0,44 | — |
| Кирпич облицовочный | 1800 | 0,93 | 880 |
| Кирпич силикатный | 1000 — 2200 | 0,5 — 1,3 | 750 — 840 |
| Кладка из глиняного обыкновенного кирпича (ГОСТ 530-80) на цементно-песчаном растворе* | 1800 | 0,56 | 880 |
| Кладка из керамического пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе* | 1200 — 1600 | 0,35 — 0,47 | 880 |
| Кладка из силикатного кирпича (ГОСТ 379-79) на цементно-песчаном растворе* | 1800 | 0,7 | 880 |
| Ракушечник | 1000 — 1800 | 0,27 — 0,63 | — |
Теплопроводность и другие свойства древесины разных пород деревьев
| Строительный материал | Плотность, кг/м3 | Теплопроводность, Вт/(м*град) | Теплоемкость, Дж/(кг*град) |
| Берёза | 510..770 | 0,15 | 1250 |
| Дуб вдоль волокон* | 700 | 0,23 | 2300 |
| Дуб поперек волокон (ГОСТ 9462-71, ГОСТ 2695-83)* | 700 | 0,1 | 2300 |
| Кедр | 500 — 570 | 0,095 | — |
| Клён | 620 — 750 | 0,19 | — |
| Липа, (15% влажности) | 320 — 650 | 0,15 | — |
| Лиственница | 670 | 0,13 | — |
| Пихта | 450 — 550 | 0,1 — 0,26 | 2700 |
| Сосна и ель вдоль волокон* | 500 | 0,18 | 2300 |
| Сосна и ель поперек волокон (ГОСТ 8486-66, ГОСТ 9463-72)* | 500 | 0,09 | 2300 |
| Сосна смолистая 15% влажности | 600 — 750 | 0,15 — 0,23 | 2700 |
| Тополь | 350 — 500 | 0,17 | — |
Если сравнить показатели в таблицах, то хорошо видно, что теплопроводность древесины ниже теплопроводности многих стеновых материалов. Лишь некоторые современные материалы приближаются, поэтому показатель с деревом (в таблицу не выведены данные по утеплителям, т.к. это не конструктивный материал, который будет рассмотрен в отдельной статье).
Изменение требований к теплосопротивлению ограждающих конструкций: слева R~1, справа R~2
При сравнении разных видов пород необходимо отметить, что на показатель теплопроводности древесины оказывает влияние её плотность и влажность. Плотность одной и тоже породы дерева может зависеть от места произрастания. По этой причине в таблице местами указаны несколько показателей.
Одной из самых «теплых» пород деревьев является кедр. Его коэффициент теплопроводности составляет 0,095 Вт/(м*С). Дом, построенный из кедра, будет очень хорошим вложением, так как позволит экономить на отоплении.
Ель также является хорошим решением для строительства в плане экономии на отоплении. Схожа с елью пихта, но только при условии, что нет повышенной смолистости. Именно смолистость сосны и её плотность отодвигает её на следующую позицию.
Плотность деревьев, особенно хвойных, очень зависит от места их произрастания, а это сказывается на теплопроводности. Показательным примером является именно сосна.
Так в северных районах России, например, Астраханская область, которая славится мачтовыми соснами с малой сбежестью ствола, годовой прирост у сосны не большой, древесина плотная. В Вологодской области часто предпочитают строить из ели, а не из сосны. В то же время в южной тайге сосна имеет резкий прирост летом с древесиной меньшей плотности. В результате теплопроводность такой сосны ниже, но и сбежесть больше.
В строительстве закрепилась практика применения для расчетов усредненного коэффициента теплопроводности для деревянных домов на основе средних данных по сосне, то есть 0,15 Вт/(м* 0 С). В действительности, если рассматривать сухую древесину, то коэффициент теплопроводности составит 0,11 — 0,13 для ели, пихты, сосны и лиственницы и менее 0,1 Вт/(м* 0 С) для кедра. Эти показатели сопоставимы, например, с газосиликатным блоком автоклавного производства.
Толщина стены из дерева
С учетом коэффициента теплопроводности 0,11 — 0,13 1 Вт/(м* 0 С) и сопротивления теплопередаче для средней полосы европейской части России равной 3 м2* 0 С/Вт. Таким образом, толщина стены должна равняться 0,11*3=0,33 метра или 0,13*3=0,39 метра. С учетом этих показателей и применяется усредненный вариант толщины стены для сосны 37 см. Это норма для энерго- и теплосберегающих условий.
Для нас привычно, что стена в доме ровная, плоская. Учитывая тот факт, что тепло передается благодаря хаотичному движению частиц, но в условиях плоской стены можно говорить о прямолинейной передаче тепла от зоны с высокой температурой в зону с низкой. В условиях со стеной из бруса и лафета для энергоэффективного дома потребуется толщина стены 37 см.
Но в условиях с бревном ситуация будет выглядеть иначе. Закругленная поверхность «создаст» разнонаправленные векторы передачи тепла. В результате чего за толщину стены необходимо принимать диаметр бревна, а не его половину по самому узкому месту. Зону межвенцового паза или, как еще называют, теплового моста можно рассматривать как «мостик холода» аналогично раствору в кирпичной кладке.
Иными словами, в случае строительства дома из бревна, он должен строиться из бревна диаметром 37 см.
Здесь необходимо заметить, что толщина стены это только одно из условий энергоэффективности. Существует еще и понятие допустимых к эксплуатации условий когда, например, рассматривается температура помещений не 24 0 С, а 18 — 20 0 С.
Кроме этого возможна ситуация, когда строительство энергоэффективного дома оказывается нерациональным с учетом стоимости строительство и дальнейшего ремонта, расход на которые может оказаться выше экономии на отоплении. Если же посмотреть СНиП 30-ти летней давности, то выяснится, что достаточной была толщина стены из дерева в 2 — 3 раза тоньше.
Строить дом с большей толщиной стены и меньше тратить на отоплении или построить дом дешевле, но на отоплении тратить больше — это вопрос, на который каждый должен ответить для себя лично. Проектирование дома должно вестись с учетом ответа на этот вопрос.
Источник