Жара в Европе 40 градусов. Из чего строить дом, чтобы летом там жить в комфортной прохладе

В условиях жары этого года в Европе, года, температура достигает 40 градусов, можно предположить, что центр России в ближайшее времена тоже станет местом изнуряющее жарких летних сезонов. Никто от этого не застрахован.

Использование тепловой инерции значительно уменьшает необходимую холодопроизводительность кондиционеров и позволяет поддерживать комфортную внутреннюю температуру в доме без механического охлаждения (использования привычных кондиционеров, работающих на электричестве). Это важно, поскольку стоимость электроэнергии постоянно растет и, сколько она будет стоить через 7-10 лет, никто не скажет.

Тепловая инерция — это показатель теплоаккумулирующей способности материала. Материалы с высокой тепловой инерцией долго нагреваются и долго остывают. При воздействии внешнего (солнечного) тепла (холода) материалы с высокой тепловой инерцией (более тяжелые и плотные материалы, такие как бетон, камень, кирпич) могут накапливать больше тепла (холода), чем их легкие аналоги. Это означает, что здания с высокой тепловой инерцией могут сохранять стабильную комфортную температуру внутри помещений.

Используя свойства тепловой инерции за счет накопления холода, получаемой зданием в течение ночи, и последующего высвобождения этой энергии днем, можно значительно уменьшить суточные колебания температуры, что делает условия внутри здания гораздо более комфортными, чем в обычных домах, и значительно снижает затраты на охлаждение.

Желательно максимально увеличивать внутреннюю тепловую инерцию, используя бетонные полы, стены и даже потолки.

Представлю простейший расчет того, насколько влияет толщина кирпичной наружной стены на комфортную температуру внутри жилого дома. Расчет максимально упрощенный, без учета многих строительных факторов. Сравним, как отличаются кирпичные стены 640 и 380 мм в сохранении комфортных температур летом в жилом доме.

Рассчитаем термическое сопротивление стены толщиной 380 мм (полтора кирпича) из керамического пустотелого кирпича с коэффициентом теплопроводности λ = 0,47 Вт/(м·°С).

Формула термосопротивления такая — R = δ / λ, где — δ толщина стены в метрах.

Переводим толщину в метры: δ = 0,38 м

Применяем формулу: R = 0,38 / 0,47 = 0,81 (м²·°С)/Вт

Для полного расчета добавляем сопротивления теплоотдаче поверхностей: Rᵢ = 0,115 (м²·°С)/Вт, Rₑₓ = 0,043 (м²·°С)/Вт

Общее сопротивление: R₀ = 0,115 + 0,81 + 0,043 = 0,968 (м²·°С)/Вт

Определим тепловой поток через кирпичные стены предполагаемого жилого дома с общей площадью наружных кирпичных стен, для примера, 100 квадратных метров

Q = S x ΔT / R 100*15/0,968-= 2200 Вт,

S — площадь наружных стен — 100 кв метров,

ΔT — разница температур между 40 градусами снаружи и 25 внутри дома, ΔT = 15 градусов (это просто для примера).

При толщине кирпичной кладки в два с половиной кирпича/640 мм, для того чтобы найти величину теплового потока, придется пересчитать общее сопротивление стены

R = 0,64 / 0,47 = 1,36

Общее сопротивление: R₀ = 0,115 + 1,36 + 0,043 = 1,518 (м²·°С)/Вт

Тепловой поток Q = S x ΔT / R 100*15/1,518-= 988 Вт

А теперь узнаем, сколько холода запасают кирпичные стены нашего воображаемого дома за ночь.

Количество холода Q, накапливаемое стеной, рассчитывается по формуле:

Q = c ⋅ m ⋅ Δ T = c ⋅ (ρ ⋅ V) ⋅ Δ T

где:

c — удельная теплоемкость кирпича

m — масса стены

ρ — плотность кирпичной кладки ≈ 1600 — 1800 кг/м³

V — объем стены

Δ T — разница температур между нагретой стеной и воздухом, который ее остужает, или суточное колебание температуры

Масса кирпича стен площадью 100 кв метров при толщине 380 мм равна 60800 кг

Количество холода Q = 800*60800*1,5 = 729600000 джоулей = 20260 Вт*ч

1,5 градусов — дельта между температурой внутри дома и средней ночной более прохладной температурой (величина просто для примера).

Допустим, чисто для примера, дом летом прогревается 16 часов и остывает ночью 8 часов.

Посчитаем разницу между запасенным холодом и получаемым через кирпичные стены теплом.

Баланс внешних теплопритоков при толщине стены 380 мм будет равен 2200*16 = 35 200 Вт

Холода получаем 20 260*8 =162 000 Вт.

Итого суммарно имеем запас по холоду 162000 — 35200 = 126 800 Вт.

Баланс внешних теплопритоков при толщине кирпичной стенки 640 мм за 16 часов равен 988*16 = 15 800 Вт

Холода за 8 часов получаем 34 133 *8 = 273 000 Вт

Итого суммарно имеем запас по холоду 273 000 — 15800 = 257 200 Вт

Итого, увеличение толщины кирпичной стены на 260 мм, дало дополнительный суточный запас холода 130200 Вт.

В данном примере не рассматривалась инфильтрация (вентиляция, поддувания через неплотности) и термопотери через окна, двери, потолочные перекрытия и полы. В одном доме могут быть скромные по размеру окна, а в другом панорамные. Влияние возможной термоизоляции на термическую инерцию стен не учитывалось, так как оно мало

Вывод — кирпичный дом «казематного» типа — возможно, лучшее строительное решение в случае установления аномальной жары в средней полосе РФ. Вопрос стоимости в расчеты не включен.