Есть мнение, что небольшая теплоемкость считается недостатком СИП-панелей и других облегченных строительных материалов. Но прежде чем сделать окончательный выбор, нужно разобраться, действительно ли важна высокая теплоемкость и зачем она нужна.
Если говорить в общем, я уже затрагивал эту тему, а сейчас хотел бы подчеркнуть, что теплоемкость не является самоцелью. Важно учитывать тепловую стабильность помещений, то есть их способность снижать колебания внутренней температуры при изменении теплового потока, а также тепловую устойчивость ограждений. Если говорить простым языком, то умение сохранять тепло при отсутствии уменьшения количества источников тепла или снижения температуры за пределами дома. Тепловую стабильность помещений можно описать с помощью формулы расчета амплитуды колебаний (и чем она меньше, тем стабильнее).
m - это коэффициент неравномерности теплового потока Qz - средняя часовая отдача отопительного прибора, равная теплопотерям помещения, а значит - напрямую зависящая от теплового сопротивления стен Выражение в знаменателе выражает, собственно, теплоемкость (теплоусвоение) ограждения. Да, можно заметить, что с увеличением теплоемкости ограждений амплитуда колебаний действительно снижается. Однако снижение амплитуды также происходит при уменьшении потерь тепла и уменьшении неравномерности системы отопления. Потери тепла могут быть снижены путем увеличения теплоизолирующих свойств стен, а неравномерность системы отопления проявляется только в случае использования печного отопления. В этом случае коэффициент m может быть принят в диапазоне от 4 до 22 раз больше, чем при постоянном отоплении, которое обеспечивается современными автоматическими котлами. Хотя иногда и могут возникать непредвиденные ситуации с котлами, они, как правило, кратковременны и не влияют на теплоизолирующие свойства стен. Формула для расчета тепловой устойчивости ограждений выглядит следующим образом:
Эта формула используется для расчета коэффициента тепловой устойчивости, и чем выше этот коэффициент, тем лучше. Числитель представляет собой тепловое сопротивление стены, то есть чем “теплее” стена, тем выше тепловая устойчивость. В знаменателе находится Rв - сопротивление тепловосприятию (в основном постоянное), и еще одна дробь, где m - это уже известный нам коэффициент неравномерности теплового потока, а Yв - тепловой коэффициент поглощения стены. Чем больше Yв, тем меньше выражение в знаменателе и тем больше тепловой коэффициент усвоения. Тот же эффект дает и уменьшение m. Таким образом, повышение теплового сопротивления стены и постоянное отопление имеют тот же эффект, что и “теплые” стены. Этот вопрос был поднят в отечественной литературе как полвека назад, так и ранее:
"Положительная роль оценки теплоустойчивости ограждений по величине коэффициента φ заключается в том, что нормирование этого коэффициента дало возможность широко применять облегченные конструкции из новых малотеплопроводных материалов, компенсируя недостаточную величину коэффициента теплоусвоения их увеличением сопротивления теплопередаче ограждения. Увеличение сопротивления теплопередаче ограждения при применении новых малотеплопроводных материалов оправдывается также и экономически, так как при этом построечная стоимость ограждения увеличивается незначительно, а расход топлива на отопление зданий с такими ограждениями значительно сокращается. Теория теплоустойчивости О. Е. Власова доказала ошибочность оценки теплоустойчивости ограждений только по величине их теплоемкости, что тормозило внедрение в строительство облегченных конструкций наружных ограждений."
Теплоемкость - это способность материала накапливать тепловую энергию. Чем больше теплоемкость материала, тем больше тепловой энергии он может накапливать.
Тепловое сопротивление (теплоэффективность) - это свойство материала препятствовать прохождению тепла. Чем выше тепловое сопротивление материала, тем меньше тепла проходит через него.
Кирпич имеет высокую теплоемкость и высокое тепловое сопротивление, что делает его хорошим материалом для строительства печей и каминов. Он способен накапливать много тепловой энергии и сохранять ее на протяжении длительного времени. Но в свою очередь передает тепло на "обогрев улицы". И гонясь за теплоемкостью вы по факту отапливаете улицу.
Газобетон имеет среднюю теплоемкость и среднее тепловое сопротивление. Он хорошо сохраняет тепло и является достаточно прочным материалом для строительства зданий. Необходимо улучшать его тепловые свойства путем добавления дополнительных изоляционных слоев. Что дополнительно утяжеляет конструкцию, и увеличивает стоимость строения. Так же это необходимо делать из правильных материалов, иначе "газобетон" из-за смещения точки росы и замерзания накопленной влаги может разрушиться.
Сип-панели имеют низкую теплоемкость и высокоетепловое сопротивление. Это делает их идеальными для использования в качестве изоляционных материалов. Они способны сохранять тепло внутри помещения и препятствовать его потере наружу.
Тепловое сопротивление в сравнении с сип панелью
Передача тепла на улицу, домами с высокой теплоемкостью
Далее документально подтвержденные многочисленные факты, что после выключения отопления в СИП доме даже при сильных морозах температура за 1-2 суток опускается не больше чем на 2-5 градуса, в то время как каменный дом «вымерзнет» за несколько часов? (То есть почему Сип дом при отключении отопления не вымерзает за несколько часов, не имея больших запасов тепла в строительных конструкциях?)
Ведь в нем отсутствуют теплоемкие элементы – в чем причина сего парадокса?
Есть несколько объяснений, но одна из главных причин – потому что внутренняя теплоемкость здания минимальна, и после отключения отопления большая часть тепла, уже находящегося внутри теплового контура здания, не «стекает бессмысленно» от «горячего» человека, теплого воздуха и разогретых отопительных и бытовых приборов (радиаторы, печи, электролампы, решетка испарителей холодильников, ТВ и т.п.) вглубь строительных конструкций, а остается внутри помещений (ведь СИП стены не накапливают тепло) .
Конечно, теплопотери происходят, но их можно минимизировать (как в приведенном выше примере), прежде всего, устранив сквозняки, плотно закрыв двери, ставни и шторы на окнах (если таковые имеются).
Понятно, что при этом возникает проблема обновления воздуха, которая во многом зависит от конструктивно-планировочного решения дома (речь о площади/объеме приходящегося на 1 жителя и открытой или изолированной планировке помещений).
В каменном доме в похожей ситуации часть аккумулированной в теплоемких строительных конструкциях тепла, действительно, высвободится в помещения – но процесс этот будет продолжаться всего несколько часов…при этом большая часть, как я полагаю, все-таки будет рассеяна во внешнюю среду через излучение, теплопроводность и конвекцию.
В домах, которые имеют конструкции малой теплоемкости, при отключении отопления на ночь можно сэкономить небольшое кол-во энергии. В домах же с теплоемкими элементами конструкции вряд ли целесообразно понижать температуру ночью, так как многотонная кладка компенсирует потерю тепла. Утром же отданное ею тепло она будет вновь пополнять. Так что снижать температуру на ночь не стоит
Мы же из физики помним, что тепло идет к холоду, а внешняя поверхность стены даже с утеплением под действием мороза и ветра будет охлаждаться быстрее, чем внутренняя отдавать тепло комнатам, предметам, воздуху (через радиацию в пределах «прямой видимости» и конвекцию/теплопроводность - при охлаждении предметов и воздуха ниже температуры стены).
Так что тем, кто надеялся обогреваться излучением от каменной стенки «как от русской печи» (ведь там, в смысле в стене, столько энергии припасено!) – пока человек жив, то это он обогревает стену/потолок/пол излучением (в меньшей степени конвекцией и теплопроводностью), но никак не наоборот!
То есть, говоря о «теплых стенах», мы говорим не об отоплении как таковом, а лишь (и это важно понимать!) о снижении теплопотерь человека.
Выводы:
При отключении отопления каменный дом начинает выделять часть аккумулированного в строительных конструкциях тепла – здесь у него действительно есть преимущество перед СИП. Так естественным образом интегрируется средняя внутренняя температура в доме при неизменной мощности отопительных приборов – увеличивающиеся ночью теплопотери компенсируются теплоотдачей от каменной стены/перекрытия.
Однако этот процесс длится всего несколько часов (быстро принял-быстро отдал), да и сам дом - не самый совершенный теплоаккумулятор. Надеяться на «теплые» внутренние стены тоже особо не стоит – ведь они не в воздухе висят, следовательно, имеют конструктивную связь с более холодными наружными ограждениями (стенами/перекрытиями/кровлей/фундаментом)-> поэтому тепло будет утекать туда благодаря теплопроводности камня + конвективный и радиационный теплообмен с воздухом и предметами интерьера.
После этого каменное строение с каждым часом/днем начинает неумолимо превращаться в «морозильник», безжалостно выкачивая то немногое тепло, получаемое от вспомогательных отопительных (если они есть), осветительных/бытовых (если есть электричество) приборов, а также непосредственно из человеческого тела или через окна от Солнца ==> поэтому выживать в таком здании в ожидании восстановления отопления очень сложно. Кроме того, потребуется несколько дней и повышенные затраты топлива (ведь теплоемкие стены/перекрытия будут запасаться тепловой энергией – а они очень прожорливые)) для восстановления нормальной температуры.
У СИП дома нет особых запасов тепла в стенах/перекрытиях, однако он менее тепло инерционен и не «запасается теплом». Поэтому вспомогательные отопительные и прочие приборы + Солнце могут обеспечить вполне приемлемый тепловой комфорт, да и восстановить обычный температурный режим можно будет за несколько часов. Особенно важно, что стены в таком доме будут оставаться более теплыми, чем в таких же условиях каменные. Сип конструкции не будут с таким энтузиазмом выкачивать тепло из «горячего» человека, соответственно, теплопотери тела излучением будут существенно меньше. И все это за меньшие деньги…
Образно говоря, каменный дом – это привередливый (в смысле финансовых затрат при строительстве и эксплуатации) спринтер, он способен эффективно сглаживать ночные колебания температуры, а СИП дом – неприхотливый стайер, способный с умеренной скоростью пробежать (про функционировать) значительно дольше, обладая при этом определенной «отопительной гибкостью».
Итак: к чему мы пришли? Именно низкая теплоёмкость СИП дома не только позволяет применять интегрированную систему отопления, но и СНИЗИТЬ ЗАТРАТЫ НА ОТОПЛЕНИЕ В 2-3 РАЗА