Размышления и измышления по поводу теплопроводности сруба

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

К сожалению, расчет автора неправильный.
Я тоже сначала так посчитал - но так нельзя.
Дело в том, что надо решать уравнение теплопроводности - искать постоянную температуру - функцию гармоническую внутри бревенчатой стенки, и принимающую постоянные, но разные значения на границах.
Это не то, что для плоской стенки - равномерное изменение температуры от одной поверхности к другой.
Тут надо не хило применять комплексный анализ и вообще задача трудная.


И еще: под интегралом должен быть -x^2, а не -x^2/4.
Вообще такой интеграл сразу лучше записать: интеграл от 1/sin(t)dcos(t),
2x/D = cos(t). Тогда он сразу берется.


И вообще 0.5 метра бревно - слишком круто.
Все равно основные потери тепла идут через окна и вентиляцию.
Поэтому достаточно 0.3 метра, ну заплатите лишние несколько тысяч рублей в год за отопление - это немного.

 

Вот люди пишут: "с вентиляцией у нас все в порядке, но не тонковаты ли бревна цокольного Этажа? Как нам рассчитать теплопотери?"

 

Я пробовал решить задачу. Но не смог.
Вполне вероятно, что она не решается аналитически, и нужна программа.
Зато легко решается задача, когда цилиндрические бревна просто положены друг на друга.
В этом случае температура - комплексный логарифм (кружочек бревна конформно отображается на полосу), а теплопередача логарифмически стремится к бесконечности.
Термическое сопротивление такой стенки равно нулю.
Поэтому надо обязательно делать достаточно широкий паз.
Расчеты автора (теплопередача определяется по площади стенки), можно применять, когда размер паза достаточно велик, например, 0.5 от толщины бревна.


Если сравнивать паз в половину и одну третью часть, то во втором случае для той же высоты нужно на одно бревно меньше, но термическое сопротивление падает сильнее.
Поэтому думаю не имеет смысла делать срубы с пазами меньше половины толщины бревна.

 

Уважаемый(Уважаемые относится к счастливой парочке на картинке), У Вас судя по всему был отличный лес, но Вы его испортили сделав из него очень красивый овальный лафет. Потратили деньги на изготовление лафета, в Ваши времена это было очень сложно, все делалось в ручную, лучше бы положили толстые бревна обработав их скобелем. А так Ваш дом может и не дожил до современных реалий, а если дожил, то обанкротил своих владельцев на расходах по отопление. Уменьшение толщины бревна для изготовления лафета совершенно не правильно - лишняя работа и потеря теплосберегающих свойств.

Обсудил два Ваших поста со своим братом, он физик-теоретик. Вы правы, то что посчитал я и проверил брат есть некоторое приближение. Далеко ли оно от истины покажет время в следующий отопительный сезон, я надеюсь уже жить в своем доме и иметь при этом точные оценки расхода тепла на отопление второго этажа.

Не знаю стоит ли, но может быть следует уговорить брата численно решить задачу теплопроводности для стены и углов с различными типами рубки? Углы очень интересны, т.к. там нужно учитывать теплопроводность вдоль и поперек волокон.

Выше Вы писали, что теплопотери на толщине бревна стоят несколько дысяч в год, а за 100 лет, что получится?

Тут бытует мнение, что получается некрасиво или бревна нужно подбирать по диаметру или кантовать. Я с этим не согласен, но мнение есть.
Я хотел делать второй этаж своего дома в три венца и из лиственницы с характерным диаметром бревен 1000 мм, но просто испугался. В этом варианте у сруба была бы отличная долговечность и приемлемое тепловое сопротивление. Церкви срубленные из таких бревен стояли по несколько сотен лет. Поэтому сделал из кедровой сосны (теплопроводность в два раза меньше чем у лиственницы) из бревен в вершинке не менее 450 мм. Паз не менее 230 мм. Неэстетичности я не заметил. Если леса убрать, окна заложенные утеплителем(дом весь уже топится) заменить на нормальные окна, то неэстетичности мне кажется не будет.

 

Я думаю, что Ваш расчет годится, как хорошее приближение, но только для паза достаточной ширины - около 0.5.
Эту задачу можно решить точно и с помощью программы - вычислительной математикой.
Если делают паз в одну третью, то наверное такие срубы тоже теплые.
А вот, если вообще без паза, то теория говорит, что тепло пропадет.
Но правда, мох, пакля и т.п. - тоже утеплитель, и они задержат тепло, и к тому же логарифм растет очень медленно.

Мне тоже нравятся бревенчатые срубы.
Считаю, что для России и Сибири - идеальный дом - рубленый по старине.

 

Коллеги zaletchik и Алес (вполне шпионские у Вас псевдонимы), каким образом уменьшаются теплопотери через стены при увеличении их теплового сопротивления на Х%?

В статье "Какая должна быть толщина стен в деревянном доме?" на сайте nforest точка ru (ссылку пока вставить не могу), на мой взгляд, зарыта ошибка - не может снижение теплопотерь быть равным 47% (т.е. 1.5 / 3.16) при увеличении теплового сопротивления стен с 1.5 до 3.16, т.е. на 110%:

"Увеличение толщины стены ((было 240 мм. - сопротивление теплопередаче 1,5 м2.оС/Вт, а стало 540 мм.- сопротивление теплопередаче 3,16 м2.оС/Вт). Получается, что при строительстве деревянных домов с толщиной стены 540 мм реальная экономия в потерях тепла составила порядка 47% от потерь тепла через стены и порядка 14% от всех потерь тепла в доме (через окна, двери, перекрытия, воздухообмен)."

 

Толщина бревен в срубе в МО должна быть не менее 34...64 см

Теплопотери, т.е. тепловой поток, другими словами Ватты, протекающие через стену, определяются из соотношения
P = (T2-T1)*S/R,
где
R - величина теплового сопротивления;
T2,T1 — температуры внутри и снаружи;
S — площадь рассматриваемого участка стены .

Величина теплового сопротивления определяется из соотношения
R=d/λ
где
d — толщина стены;
λ — коэффициент теплопроводности Вт(м*град);


Из преведенных соотношений видно, что величина потока имеет обратно пропорциональную зависимость от величины теплового сопротивления. Дальше вы можете посчитать сами для Вашего случая. Зависимость нелинейная. Поэтому Важно не только изменение R в процентах, но и его начальное значение.

И так какая же толщина сруба должна быть в подмосковье (R=3,16)?

Требуемая толщина бревен может быть легко оценена из соотношения при ширине паза в полдиаметра бревна

D= Rtp*λ/0,83
Для R=3,16 теплопроводностей кедр. сосна = 0,09, ель= 0,11, сосна = 0,15, лиственница = 0,20 получаем соответсвенно 34 см, 42см, 57 см, 66 см.


Все что тоньше не соответсвует нормам (у меня несколь завышенная оценка, но это для лучшего понимания, блохи с тепловым сопротивлением на внешней и внутреней поверхности я выкинул). Но тонкие бревна нужно продавать, поэтому в ход идут маркетинговые ходы, типа это не важно, утепление вонючим пластиком, ватой выделяющей фенолформальдегид и т.п. Именно поэтому мои изыскания критикуются и объявляются некорректными срубостроителями с этого форума. Такие бревна тяжело найти, с ними тяжело работать, и т.п.

 

Толщина бревен в срубе в МО должна быть не менее 34...64 см

Спасибо за формулу. Сходится с моими расчетами - в той статье ошибка.

А по толщине бревна, наверное, неплохо если толщина стен деревянного дома соотвествует СНИПам. Но если ориентироваться на 3.16, т.е., толщину стен 540мм (бруса (!), а диаметр бревна и того больше), то ОЦБ в принципе не имеет права на существование. Как и дома из бревна диаметром менее 600-650мм. А ведь живет ОЦБ... И в Финляндии, и в Швеции, и в России и т.д. И бревно в Сибири живет диаметром куда менее 600мм.

Пусть они формально не соответствуют российским СНИПам и менее энергоэффективны, но от этого не менее счастливы.
При уменьшении теплового сопротивления, например, как в той статье, с 3.16 до 1.5, теплопотери через стены увеличатся на 110.7% и будут уже не 16.9%, а 30% от общих теплопотерь в доме (презюмируя, что в домах из ОЦБ теплопотери через стены составляют около 30% от общих в доме). Общие же теплопотери в доме увеличатся на 18.7% по сравнению со стеной в 540мм (т/с 3.16).

Побольше мотает счетчик, больше Ватт сквозят через стены, богаче Газпром и МОЭСК, но разница, видимо, пока не такая существенная для частных домовладельцев, чтобы городить бревна по 600мм в диаметре, жертвуя средствами с самого начала стройки и эстетикой любимого дома. Для общественных зданий, да, энергоэффективность куда важнее и СНИПы придется соблюдать. А частным собственникам придется ценить недоСНИПовский комфорт и поддерживать цены на энергоносители.


P.S. Я не строитель, не лобби тонких бревен, а просто человек с тривиальной до смешного необходимостью выбора - диаметр ОЦБ - 240мм или 260мм... Быть 260 или не быть, вот в чем вопрос...

 

Толщина бревен в срубе в МО должна быть не менее 34...64 см

Не быть! Присмотритесь лучше к срубам из кедровой сосны или елки. Закажите сруб в Сибири. Кстати не видел, что бы оцилиндровку кто-нибудь рубил в так называемую "канадскую чашу". Это самое безпроблемное в плане тепла соединение бревен. 34 см и 42см всего требуется. У меня из бревна кедровой сосны с минимальным диаметром не менее 45 см. Срублено в "канадскую чашу". Смотрится отлично, правда сруб у меня на втором этаже. Может по этому бревна не кажутся большими.

Ну а если рекомендуемый мною вариант не приемлем, то может подумать о каркаснике (только без OSP, и минваты) Вот какой у одного из форумчан красавец получился https://www.forumhouse.ru/threads/74415/page-5

 

Толщина бревен в срубе в МО должна быть не менее 34...64 см

Если соответствие "нормам" предполагает соответствие СНИПу по тепловой защите зданий, то вышенаписанное это широко (очень широко) распространенное заблуждение, копируемое из сообщения в сообщение. Люди похоже принципиально не читают СНИПы, полагаясь только на "сарафанное радио".

Стена с R<3.16, значительно меньше (для Подмосковья) вполне может соответствовать СНИПу... Читайте СНиП 23-02-2003, там всё написано...

 

Толщина бревен в срубе в МО должна быть не менее 34...64 см

В п. 4.2 СНиП 23-02-2003 написано "В нормах устанавливают требования к:

приведенному сопротивлению теплопередаче ограждающих конструкций зданий;

ограничению температуры и недопущению конденсации влаги на внутренней поверхности ограждающей конструкции, за исключением окон с вертикальным остеклением;

удельному показателю расхода тепловой энергии на отопление здания;

теплоустойчивости ограждающих конструкций в теплый период года и помещений зданий в холодный период года;

воздухопроницаемости ограждающих конструкций и помещений зданий;

защите от переувлажнения ограждающих конструкций;

теплоусвоению поверхности полов;

классификации, определению и повышению энергетической эффективности проектируемых и существующих зданий;

контролю нормируемых показателей, включая энергетический паспорт здания."

Вы наверное имели ввиду второй абзац где пишут про недопущение конденсации и определение температуры стены изнутри не ниже
определенной величины. Согласен, что это можно обеспечить при меньшей чем я посчитал толщине стены, но за счет увеличения расходов на отопление. Если бы Вы не просто читали СНиП, а читали его внимательно, то наверное заметили бы, что перечисленные в цитатах абзацы должны быть удовлетворены все, а не по выбору Заказчика, продавленного Исполнителем - этоя про фразу "В нормах устанавливают требования к...".
Так, что все, что тоньше насчитанных мною диаметров не соответсвует СНиП 23-02-2003, хотя и благодоря титаническим усилиям продавцов тонких деревяшек впаривается бедным застройщикам.

PS В Западной Европе требования по тепловому сопротивлению гораздо более жесткие и цены на топливо гораздо выше чем у нас. Наверное мы к этому то же придем. Тонкие срубы могут использоваться только летом. В Европе проблемы у владельцев древних замков. Их нельзя ни утеплить из-за требований исторической сохранности, не отопить в пределах разумного бюджета.

 

Толщина бревен в срубе в МО должна быть не менее 34...64 см

Я имел ввиду раздел 5 ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА ЗДАНИЙ и в частности п. 5.1 "Нормами установлены три показателя тепловой защиты здания:
а) приведенное сопротивление теплопередаче отдельных элементов ограждающих конструкций здания;

б) санитарно-гигиенический, включающий температурный перепад между температу-рами внутреннего воздуха и на поверхности ограждающих конструкций и температуру на внутренней поверхности выше температуры точки росы;

в) удельный расход тепловой энергии на отопление здания, позволяющий варьиро-вать величинами теплозащитных свойств различных видов ограждающих конструкций зданий с учетом объемно-планировочных решений здания и выбора систем поддержа-ния микроклимата для достижения нормируемого значения этого показателя.

Требования тепловой защиты здания будут выполнены, если в жилых и обществен-ных зданиях будут соблюдены требования показателей "а" и "б" либо "б" и "в". В здани-ях производственного назначения необходимо соблюдать требования показателей "а" и "б".

Смысл этого пункта в том, что если (к примеру) стены "утеплять" до соответствия по показателю "а" слишком дорого (не выгодно), то их можно (в полном соответствии со СНИПом) так не "утеплять", а утеплить сильнее, к примеру, перекрытие, где утепление обходится обычно дешевле.

Не стоит ограничиваться чтением только раздела основных положений, дальше в документе обычно идет конкретизация, которая имеет большую информативную ценность.

 

Толщина бревен в срубе в МО должна быть не менее 34...64 см

Скажите честно, Вы продавец стройматериалов, строитель или застройщик? Я застройщик. Мне со строительством дома повезло трижы:
-я родился и жил некоторое время в Сибири, довелось пожить с женой и маленьким ребенком в в срубе из сосновых бревен диаметром 200...250 мм, долго пришлось объяснять жене, что в правильном срубе мы не замерзнем ;
-сруб делал в кризис, поэтому он мне обошелся относительно недорого;
-брат у меня физик-теоретик.
Обсуждаемый СНиП и его предшественника я прочитал от корки до корки. С пунктом в) отлично знаком. Благодаря ему и понял, чем СНиПы меня не устраивают. Брат по моим вербальным описаниям сделал математическую модель затрат на возведение и содержание дома. бани, гаража. Даже при нынешних ценах на дизтопливо сопротивление стен (применимо только к моему дому) должно быть не меньше 3. Для газа, если мне не изменяет память пойдет где-то 2. А если цены вырастут? У меня и термоставни на этот случай имеются.

Со слов брата точность оценки затрат на отопление по его модели составляет 20..30%. В этом отопительном сезоне (дом умный) мне удастся подкрепить расчеты экспериментальными данными.

У меня дом из трех популярных материалов цокольный этаж - бетон с утеплением ЭППС, первый этаж - поризованные керамические блоки Вениберг 510+120 мм, самопальная известково-перлитовая штукатурка толщиной 20...30 мм, второй этаж - мансарда-сруб с рубленными фронтонами(знаю, что последние только в коровниках и сараях делали, но нравятся они мне) из бревен кедровой сосны. Имеется так же рубленная баня с классическим холодным чердаком и четырех-скатной крышей. Я думаю, что эта информация для многих будет полезна. Как появится обязательно поделюсь.

 

Толщина бревен в срубе в МО должна быть не менее 34...64 см

Почему, коллега? Не вижу аргументов кроме незначительного в масштабе всего строения снижения теплопотерь. Т.е. денег (отчасти изначально сэкономленных на ОЦБ vs рубка и меньшем диаметре).

Плюс щели, замазанные Пермачинком или из которых торчит утеплитель в доме мне, в отличие от бани, не симпатичны. Но это лишь дело вкуса.

P.S. 2 года назад я построил баню из рубленного кедра (сосны кедровой) диаметром 35 - 50 см. норвежской рубки с замками и т.д. Он до сих пор сохнет и щели растут. После этого решил, что дом только из ОЦБ, аккуратно подогнанного на заводе как конструктор, с минимальными зазорами и без человеческого произвола. А чашки конопатятся...

 

Толщина бревен в срубе в МО должна быть не менее 34...64 см

Экономя на диаметре, Вы как бы берете кредит у себя или наследников, который придется отдать в будущем. А с учетом роста цен на энергоносители он может оказаться не подъемным Да и в сильные морозы будет холодно, выше я писал о опыте проживания в доме не ихз толстых бревен в Сибири. Жена до сих пор со страхом вспоминает.

У меня то же толстая кедровая сосна, но зимней рубки, срубы около года сушились в продуваемом ангаре с замазанными торцами. Потом были собраны на мох на постоянном месте. Правильно сделанная канадская и норвежская рубка способствует заклиниванию утеплителя за счет осадки и изменения формы бревна (лафета) при деформации в результате усушки. Дом собрали в марте, покрашен в начале лета. Уже стамеску в мох в пазе не воткнешь. есть маленькие трещинки в бревнах, но я думаю это ничему не грозит.