Миф о низкой теплоемкости каркасных стен

Миф о низкой теплоемкости каркасных стен

Это то, что так смущает наших соотечественников.

Как быть таким стенам в сравнении с кирпичными или брусовыми/деревянными?

И так ли все плохо обстоит на самом деле?

Разберемся по порядку.

ЕСТЬ ТРИ ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ ТЕПЛОПОТЕРЬ В ТИПОВЫХ ЖИЛЫХ ДОМАХ:

потери вследствие повышенной теплопроводности крыш, стен и полов, а также (значительно меньшие) из-за конвекции и излучения;

по тем же причинам через окна и прочее остекление;

путем перетока воздуха или конвекции через системы наружного охлаждения строения. Обычно это — распахнутые окна и двери, а также через отверстия вентиляции (естественно или принудительным путем) или путем инфильтрации через щели в конструкции здания.

В зависимости от качества изоляции здания, количества окон и дверей, каждый (!) вышеупомянутый фактор определяет от 20 до 50% всех теплопотерь здания.

Если принять к примеру равенство этих фактором и отобразить это соотношение в круговой диаграмме, то мы получим три одинаковых сектора.

Если одну из этих составляющих урезать вдвое, то общие потери уменьшаются всего лишь на 1/6 часть. Это наглядно демонстрирует, что нальзя рассматривать каждый такой фактор в отрыве от остальных.

Проблема должна решаться комплексно.

Практически отыскать оптимальный режим теплопотерь и расхода энергии можно практически, проконтролировав параметры, характеризующие требуемый тепловой режим, любой грамотный печник укажет на такие, как средняя температура внутренних поверхностей ограждений, температура воздуха, относительная влажность и скорость воздушного потока.

Аксиомы:

Для производства тепла требуются деньги и ресурсы.

Разность температур между помещением или предметом и источником тепла всегда пропорциональна величине теплового потока, а поток направлен ВСЕГДА (!) от поверхности горячей к поверхности холодной.

На увеличение сопротивления потоку тепловых потерь затрачиваются основные усилия.

Есть три способа теплопереноса: конвекционный, радиационный (излучение) и теплопроводный, причем теплопроводность и конвекция в виде физических явлений проявляются ОДНОВРЕМЕННО.

Существует ПОСТОЯНСТВО переноса тепла от предметов более теплых к более холодным, и оно пропорционально разности температур предметов и расстоянию между ними.

Именно радиация из трех способов теплообмена для зданий труднее всего поддается количественному определению.

Проникновение воздуха снаружи по мере снижения долей других факторов теплопотери, в процентном соотношении занимает большую долю в сумме этих факторов.

«Излучает» в тепловом диапазоне и человек (незначительно еще и своей теплопроводностью), обогревая более холодные строительные элементы и предметы интерьера, не исключая и воздух в помещении (конвективно).

С увеличением скорости воздушного потока увеличивается коэффициент конвективного теплообмена. На теплопотери зданий влияет и относительная влажность воздуха. Чем больше теплоемкость воздуха, тем выше его влажность.

«Теплые стены — холодный воздух». Этим требованием выражается принцип теплового комфорта, когда повышение температуры внешних поверхностей строений желательно с точки зрения снижения теплопотерь.

Оценка теплового комфорта базируется на зависимости температуры внутреннего воздуха от температуры внутренних поверхностей здания. Вместе они определяют суммарную температуру в помещении. Для жилых домов внутренняя температура должна быть в пределах 38°C.

Мысль «в сторону»:

А есть ли смысл «носиться» со всей этой теплоемкостью многочисленных стен/перекрытий «как черт с писаной торбой», коли даже в идеале мы можем теоретически рассчитывать, точнее — «урезать»/компенсировать теплопотери в пределах всего 15-30%?!

«Конечно, не имеет!» — не раздумывая, отвечу я.

«Но почему?» — удивитесь Вы…

А ларчик просто открывался — МЫ НЕ ВСЁ УЧЛИ!

Опять — аксиомы…

Есть и другие причины потери тепла: двери/окна плюс вентиляция/воздух, а вот на них как раз теплоинерционность/теплоемкость не влияет напрямую, хотя в суммарном подсчете эти потери могут «потянуть» не все 60-80%!

С теплом вообще так: оно, как мягкая глина в кулаке. Сожмешь кулак — лезет сквозь пальцы, заткнешь одну дыру — ползет через другую… Прикроешь теплу теплопровод — оно испаряется конвекцией или излучением.

Так может отказаться начисто от кирпичных стен и силы направить на создание энергосберегающих технологий для окон да дверей, эффективных вентиляторов?

Стоит подумать…

И нельзя забывать вышесказанное: ПРОИЗВОДСТВО ТЕПЛА СТОИТ ДЕНЕГ И ТРЕБУЕТ РЕСУРСОВ!

В тепловых контурах каменных домов сегодня самые эффективные теплогенерирующие машины практически греют САМ ДОМ, а не его хозяина, поскольку львиная доля выработанного тепла идет на обогрев конструкций здания и в конечном итоге испаряется наружу.

А каменный дом в качестве теплоаккумулятора имеет КПД значительно ниже, чем специализированные обогревательные приспособления, такие как стены Тромба, гравийно-песчаные тепоаккумуляторы и прочие.

Получается, что мы не только строим систему отопления значительно большей мощности, чем в каркасно-деревянном

доме, но потом еще и значительно переплачиваем за отопление.

ДОМУ-то не холодно, а что делать ЧЕЛОВЕКУ с его ежедневными потребностями?

Следствие

Греют холодные каменные стены только те предметы, которые имеют более низкую температуру, а львиная доля тепла, сконцентрированного в теплоемких конструкциях, идет на… конвективный теплообмен с воздухом внутренним.

Кроме того, приточная вентиляция тянет в дом наружный воздух, который тоже надо обогревать… А человека, кстати, стена эта по определению обогреть не может, поскольку температура его тела (в идеале — 36,6 по Цельсию) всегда убдет выше температуры окружающих его стен.

Поэтому и получается, что стены, пол и потолок каменного дома сродни «энергетическому вампиру», выкачивающему из всего живо его естественное тепло.

И вряд ли при таком раскладе нам стоит рассчитывать на рациональное использование теплоемкости здания кроме случаев, когда применяются печи и стены Тромба, коллекторы солнечной энергии и прочие тепловые аккумуляторы, все то, что можно считать ХАЛЯВНЫМ теплом.

Очередной «вопрос на засыпку»

Чем тогда объясняются многочисленные запротоколированные случаи, когда в каркаснике при отключении отопления в сильные морозы температура падала за сутки-двое всего на 2-5 градусов, а аналогичный каменный дом насквозь вымерзал за несколько часов? (При том, что каркасник не имеет запасов тепла в своих строительных конструкциях).

Главная причина в том, что внутренняя теплоемкость каркасного здания минимальна, и когда отопление отключено, большая честь находящегося в тепловом контуре здания тепла не истекает бессмысленно от «теплого» человека, теплого воздуха от бытовых и отопительных приборов (злектролампочек, печей и радиаторов, радиаторов холодильников и пр.) внутрь строительных конструкций, а концентрируется внутри помещений, поскольку каркасные стены тепло не накапливают.

Конечно, есть теплопотери и здесь, но их можно свести к минимуму, завесив, к примеру, шторами окна, устранив сквозняки. Да и сам человек выделяет тепло (между прочим, 116 Ватт при температуре комнатной, а при похолодании его теплопотери возрастают дополнительно).

Если к этому добавить зажженные свечи (при отсутствие электричества) в качестве отопительных приборов, то потери тепла в какой-то мере можно частично компенсировать (как в той книге: «Нам бы ночь простоять да день продержаться…», а там и кавалерия подоспеет, как в вестернах, в лице ремонтных бригад).

В этой ситуации температура внутренних поверхностей каркасных стен и, соответственно, суммарная температура помещения (только учитывая ДОЛГОСРОЧНОЕ рассмотрение вопроса) останется выше, чем в доме каменном, значительно дольше, а тепловой дискомфорт отложится на более далекое время.

Остаются проблемы с поступлением свежего воздуха, но здесь уже все зависит от того, как конструктивно решался дом, т.е. сколько планировалось площади/объема на одного обитателя.

В каменном доме при подобном казусе часть аккумулированной в строительных конструкциях энергии также выделится в помещения, но из-за излучения, теплопроводности и конвекции быстро испарится в окружающую среду уже через несколько часов.

Поэтому нет смысла говорить об экономии энергии путем временного отключения отопления в каменных домах. Дом остывает настолько быстро, что на его повторный обогрев потребуется значительно больше энергии, чем на поддержание постоянной температуры.

Из физики известно, что тепло направляется к холоду, а внешние поверхности стен, даже утепленных, под действием ветра и мороза всегда будут охлаждаться гораздо быстрее, чем внутренние отдавать тепло в комнаты, воздуху, предметам.

В общем, тем, кто рассчитывает на каменную стену как на некое подобие русской печи, мечтая воспользоваться аккумулированными в ее объеме запасами тепловой энергии, стоит одуматься и отправиться в чулан на поиски дедовского тулупа, поскольку пока ЖИВ человек, ОН обогревает окружающее его пространство, а НИКАК НЕ НАОБОРОТ.

То есть, теплые стены мы упоминаем здесь не в смысле отопительного приборы, а говорим лишь о возможностях по снижению теплопотерь самого человека.

В отличие от стен каркасных, каменная все то минимальное тепло, что выделялось нашим человеком и свечечками, предметами интерьера, а также полученное в течение дня в качестве солнечного теплового излучения, «поглотит и не заметит», она ведь такая теплоемкая, что привыкла запасаться сотнями килоджоулей тепла впрок, а затем…

В общем, растворяется это тепло в пространстве-времени без остатка.