Когда меня спрашивают, из чего построить дом, чтобы он был теплым, я, прежде чем ответить, выясняю – будет ли этот дом строиться для постоянного проживания, как и чем он будет отапливаться. Потому что важно выбирать материалы не только по их теплопроводности, но и по теплоемкости. Теплоемкость материалов влияет на то, как быстро будет нагреваться дом после периода без отопления, и как долго сможет сохранять тепло после его отключения. Предлагаю разобраться в этой теме, используя простые примеры и сравнения.
Что такое теплоемкость
Теплоемкостью в физике называют способность материалов аккумулировать в себе тепло, забранное из окружающей среды. Выражается оно в Джоулях (количество энергии) на килограмм (масса тела) на градус (повышение температуры). Количественно удельная теплоемкость показывает, сколько энергии нужно забрать из окружающей среды, чтобы нагреть на 1 градус 1 кг материала.
А теплопроводность – это способность проводить через себя тепло. В отношении ограждающих конструкций (в частности, стен), она показывает, какое количество тепла уйдет из дома на улицу за единицу времени.
Чтобы было проще понять разницу между этими характеристиками, представьте себе отрезок водопроводной трубы. Находящаяся в нем вода – это тепло. Так вот то её количество, которое вмещается в этот отрезок – это теплоемкость, а количество воды, вытекающее из трубы с определенной скоростью – теплопроводность.
Иными словами, теплоемкость – количество тепла, аккумулирующегося в материале, а теплопроводность – скорость, с которой материал его проводит.
Выбор материала для стен по теплоемкости
Чем выше теплоемкость основных ограждающих конструкций дома, тем дольше он прогревается при включении отопления, но так же долго и отдает накопленное тепло, поддерживая в комнатах комфортную температуру. Это идеальный вариант для домов с постоянным проживанием, так как:
- позволяет расходовать меньше топлива и экономить на обогреве жилья;
- при внезапном отключении отопления в доме долго держится тепло.
А вот дома с временным проживанием (дача, загородный дом выходного дня, гостевой домик) лучше строить из материалов с низкой теплоемкостью – они поглощают мало тепла из окружающей среды, поэтому воздух прогревается быстро. Но и остывает тоже быстрее, однако при временном проживании это не проблема.
Для примера сравним стеновые материалы с относительно одинаковой теплопроводностью и плотностью – дерево и газобетонные блоки. Рекомендованная толщина таких стен для регионов с зимней температурой до -30 градусов составляет 300 мм при условии дополнительного наружного утепления. Объем квадратного метра стены при этом будет 0,3 кубометра.
Сколько тепла накопят такие стены, зависит от их теплоемкости. Она рассчитывается по формуле:
Из неё следует, что количество тепловой энергии, необходимой для нагрева материала, равно произведению его теплоемкости, веса и количеству градусов, на которое нужно поднять температуру. Все данные берем из таблицы (см. выше).
Вес узнаем, умножив объем на плотность. Газобетон и дерево имеют одинаковую плотность, поэтому 1 кв.м. стены при равной толщине будет весить 150 кг (0,3х500).
Допустим, нам нужно повысить температуру на 5 градусов (дельта температур из формулы). Подставляем все значения и получаем:
- для газобетона 1 х 150 х 5 = 750 кДж;
- для дерева 2,3 х 150 х 5 = 1725 кДж.
И видим, что дерево накапливает тепла почти в 2,5 раза больше, чем газобетон. Поэтому деревянный дом больше подходит для постоянного проживания – его сложнее выстудить при отключенном отоплении и дешевле отапливать на постоянной основе.
Подробнее о теплоемкости материалов для строительства дома в этом видео:
Коротко о главном
Вы можете по приведенному в заметке примеру рассчитать теплоэффективность любого стенового материала и выбрать тот, который больше подходит под ваши условия. Если планируете жить в доме постоянно, лучше строить его из тех, у которых высокая теплоемкость и низкая теплопроводность – дерево, пустотелый керамический кирпич, а также каркас с заполнением утеплителем. А для периодических кратковременных приездов больше подойдут материалы с небольшой теплоемкостью.
Напишите в комментариях, учитывали ли параметр теплоемкости при выборе материалов для строительства дома или бани?
