Теплопроводность бруса: значение в строительстве, справочные данные, факторы, примеры расчетов

Для чего строителю необходимо знать значения теплопроводности разных видов бруса? Каковы эти значения? Что может повлиять на теплопроводность материалов? Давайте попробуем ответить на эти вопросы и привести примеры решения расчетных задач.

Зачем это нужно

Одна из основных проблем современного строительства — энергетическая эффективность, то есть экономия тепловой энергии путем минимизации потерь через ограждающие конструкции.

Действующий СНиП 23-02-2003 в одном из приложений содержит параметры теплового сопротивления стен, рекомендованные для строительства в разных регионах страны. Приведем их значения:

Регион	Тепловое сопротивление стен, м2*С/Вт
Сочи	2,0
Волгоград	2,8
Москва	3,5
Новосибирск	4,2
Хабаровск	4,9
Якутск	5,6

Чтобы вычислить фактическое термическое сопротивление стены, выполненной из известного материала, достаточно знать теплопроводность материала и его толщину. Зависимость между величинами проста и понятна: термическое сопротивление равно отношению толщины к теплопроводности.

Уточним: при многослойной структуре ограждающей конструкции сопротивление рассчитывается для каждого слоя; результаты суммируются.

Справочные значения

Для начала сравним сухую древесину с другими строительными материалами. Вот сравнительная таблица теплопроводности бруса, кирпича, керамзитобетона, перлита и минеральной ваты.

Материал	Теплопроводность, Вт/м*С
Древесина	0,09-0,18
Минеральная вата (клееные плиты)	0,04
Перлит	0,1
Керамзитобетон	0,73
Кирпич	1,1

Однако фактическая теплопроводность древесины определяется рядом дополнительных факторов, которые мы затронем чуть позже. Вот еще одна таблица теплопроводности — клееного бруса, бруса естественной влажности и так называемого термобруса (профилированного пиломатериала камерной сушки с вклеенным слоем пенополистирола):

Тип бруса	Теплопроводность, Вт/м*С
Клееный	0,1
Естественной влажности	0,18
Термобрус	0,07

Факторы

А теперь давайте разберемся, за счет чего коэффициент теплопроводности клееного бруса ниже, чем у пиломатериала естественной влажности.

Какие факторы влияют на это свойство древесины?

• Порода дерева. Разные породы древесины сильно различаются плотностью; между тем увеличение плотности всегда приводит к ухудшению теплоизолирующих качеств. Вспомните: все без исключения утеплители характеризуются пористой структурой; именно пузырьки воздуха и ячейки, препятствующие его естественной конвекции, мешают теплообмену;

Пример: теплопроводность сухой сосны — 0,1 Вт/м*С, а сухого дуба — 0,15.
При этом цена сосны как минимум втрое ниже, что, собственно, и делает ее столь привлекательной в качестве строительного материала.

• Влажность. Теплопроводность клееного бруса ниже, чем у бруса естественной влажности, еще и потому, что ламели, из которых набирается этот материал, проходят камерную сушку. Вода увеличивает среднюю плотность материала, что способствует улучшению теплопереноса;
• Разнообразные грунтующие пропитки глубокого проникновения. Если лаки лишь образуют тонкую пленку на поверхности, то пропитки могут проникать в структуру древесины на 3-5 сантиметров и опять-таки уплотнять ее, способствуя передаче тепла. Впрочем, некоторое падение теплоизоляционных качеств окупится увеличенным сроком службы сруба.

Почему термобрус обгоняет клееный по теплоизоляционным качествам? Очевидно, из-за прослойки материала с куда более низкой, чем у дерева, теплопроводностью: фактически, он представляет собой трехслойную структуру с разными коэффициентами теплопроводности для каждого слоя.

Примеры расчетов

Теперь давайте закрепим наши знания, выполнив своими руками несколько расчетных задач для разной толщины деревянных стен и разных материалов.

Брус естественной влажности, сечение 150 мм, Крым

Нормированное термическое сопротивление стен для Крыма составляет 2,0 м2*С/Вт. Между тем теплопроводность для пиломатериалов естественной влажности, как мы выяснили выше, равна примерно 0,18 Вт/м*С. Теплосопротивление рассчитывается, как мы помним, как отношение толщины к теплопроводности.

Обратите внимание: все величины предварительно переводятся в единицы СИ.
Очевидно, что стена из бруса 150х150 будет иметь толщину 0,15 метра.

Сопротивление теплопереносу будет равным 0,15/0,18=0,83(3) м2*С/Вт. Очевидная инструкция — для соответствия требованиям СНиП стена должна иметь дополнительное утепление.

К слову, деревянный дом с минераловатной шубой существенно превзойдет голый сруб из бруса 150-150 по морозостойкости: точка росы в этом случае окажется в толще утеплителя, а не древесины.

Клееный брус, сечение 200 мм, Подмосковье

1. Снова возьмем нормированное термосопротивление из таблицы выше: оно равно 3,5 м2*С/Вт;
2. Теплопроводность материала стен нам тоже известна и равна 0,1 Вт/м*С;
3. Сечение 200х200 миллиметров даст нам толщину стены 0,2 метра. 0,2/0,1=2 м2*С/Вт. Увы, и в этом случае нам понадобится дополнительное наружное или внутреннее (что, кстати, нежелательно с точки зрения расположения точки росы) утепление стен. Полученное значение термического сопротивление достаточно для Краснодара и Крыма, но его не хватает для более холодного климата Московской области.

Заключение

Надеемся, что наш материал будет полезным читателю в расчете утепления стен будущего дома. Дополнительную информацию по строительству срубов из бруса можно найти в прикрепленном видео в этой статье. Успехов!