Теплопроводность дерева

Теплопроводность сосны и ели поперек волокон в условиях Б равна 0,18 Вт/(м·°C), вдоль волокон 0,35 (СП 50.13330.2024, табл. М.1, строки 209 и 210): больше в 1,9 раза.

Дерево устроено как пучок тонких трубочек, вытянутых вдоль ствола. Поперек трубочек тепло пробирается тяжело, вдоль них вдвое легче. Для сосны и ели по СП 50.13330.2024, табл. М.1 (строки 209 и 210) поперек волокон λ равна 0,18 Вт/(м·°C) в условиях Б, вдоль волокон 0,35: больше в 1,9 раза. В стене из бруса тепло идет поперек волокон, поэтому для стены берут первую цифру. Вдоль волокон тепло идет в торцах бревен и брусьев, и там дерево холоднее.

Коротко

• Для стены из бруса или бревна: сосна и ель поперек волокон, λА 0,14, λБ 0,18 (СП 50.13330.2024, табл. М.1, строка 209, ρ₀ 500 кг/м³).
• Дерево в расчете почти вдвое теплопроводнее, чем сухое: у сухого λ₀ 0,09, а при влажности 20 % (условия Б) уже 0,18 (строка 209).
• Брус сам до нормы не дотягивает: в Москве нужно 500 мм (условия Б, однородная стена), в калькуляторе с запасом на неоднородность 550 мм.

λ дерева по СП 50 (таблица М.1)#

Таблица М.1 приложения М СП 50.13330.2024: расчетные теплотехнические показатели материалов. λ приведены при средней температуре 25 °C (примечание 3). В нашем справочнике каждая строка записана с тем же номером, поэтому любое число можно найти и в норме, и в файле.

Почему λА не равна λ «в сухом состоянии»: λА и λБ расчетные, их дают при влажности материала w, принятой для условий эксплуатации А и Б, а λ₀ в сухом состоянии дана при w = 0, поэтому λА и λБ всегда больше λ₀. Рядом с каждой строкой стоят плотность ρ₀ и обе колонки, А и Б.

Как выбрать строку:

• Брус, бревно, доска в стене, сосна и ель: строка 209 (поперек волокон). Тепло идет через толщину бруса, то есть поперек.
• Торец бревна, чаша сруба, выпуски: строка 210 (вдоль волокон). Это не стена, а место, где тепло идет вдоль.
• Дуб: строки 211 и 212. Фанера клееная: строка 213.
• Для клееного бруса, CLT, ЦСП, OSB, ДСП и ДВП нужны другие строки (ДВП и ДСП есть в таблице М.1, строки 38-42) или паспорт изделия.

Пар тоже идет вдоль волокон легче: μ сосны вдоль волокон 0,32, поперек 0,06 (СП 50.13330.2024, табл. М.1, строки 210 и 209), больше в 5,3 раза.

Почему в справочниках цифра меньше?#

Если λ дерева в справочнике или каталоге заметно меньше, чем в таблице выше, проверьте, не λ ли это сухого материала. В норме она стоит колонкой λ₀ (влажность равна нулю, примечание 2 к таблице М.1). Дерево в стене не сухое: для сосны и ели (СП 50.13330.2024, табл. М.1, строка 209) в условиях А влажность принята 15 %, в условиях Б 20 %, и λ вырастает вдвое: от 0,09 до 0,18.

Какие расхождения бывают в справочниках теплопроводности дерева?#

Числа теплопроводности дерева в справочниках и каталогах нередко не совпадают с таблицей нормы. Типовые причины, которые стоит проверить:

• Сухая λ вместо расчетной. В расчете стены нужны λА или λБ, а не λ₀ сухого материала.
• Другая редакция нормы. Значения могут относиться к старому СП. Редакцию нужно искать рядом с числом.
• Нет плотности, направления волокон и условий А и Б. Число без ρ₀ (у сосны и ели в строке 209 это 500 кг/м³), без направления волокон и без А и Б нельзя сверить со строкой: вдоль волокон по строке 210 λА 0,29, λБ 0,35.

Наблюдение по одному справочнику (названия сайтов не приводим): на одной странице для сосны и ели указана пара 0,09 и 0,14, у нормы в строке 209 λА 0,14 и λБ 0,18. Число 0,09 совпадает с λ₀ сухого дерева этой строки. Причину расхождения мы не устанавливали: это могут быть значения из другой редакции. На проверенных страницах этого справочника (11 страниц) значения заявлены по СП 23-101-2004 и СП 50.13330.2012, редакции 2024 года нет.

Как выбрать А или Б?#

Условие зависит от двух вещей: влажности воздуха в помещении (табл. 1 нормы) и зоны влажности района (приложение А, карта: зона 1 влажная, 2 нормальная, 3 сухая). Жилая комната при +20 °C и 55 % попадает в режим «нормальный» (при температуре св. 12 до 24 °C это влажность св. 50 до 60 %).

Вывод по таблице 2 нормы: А получается в сухой зоне (кроме влажного и мокрого режима помещения) и при сухом режиме помещения в нормальной зоне. Для жилой комнаты с нормальным режимом А только в сухой зоне, в нормальной и во влажной зоне берут Б. Для дерева выбор важен: λ при А и при Б различаются в 1,29 раза. Зону района смотрите на рисунке А.1 нормы, в реестре климата поля зоны нет. Калькулятор, если зона неизвестна, считает ее нормальной, то есть берет Б.

Таблица 2 в тексте нормы · п. 4.4 · приложение А

Дерево и другие материалы#

Запросы «дерево и металл», «дерево и кирпич» часто задают школьники. Ответ из таблицы нормы (условия Б, сосна поперек волокон принята за единицу):

Дерево проводит тепло в 4,5 раза хуже кирпичной кладки и в 3,9 раза лучше каменной ваты. Сталь арматурная проводит тепло лучше дерева примерно в 322 раза.

Сколько бруса нужно до нормы?#

Стена должна давать сопротивление теплопередаче не меньше базового R₀тр (табл. 3 нормы, поз. 1.1 «жилые», графа «стены»): R₀тр = a · ГСОП + b, где a = 0,00035, b = 1,4, ГСОП = (t_в − t_от) · z_от (формула 5.2), t_в = 20 °C (для района с t_н минус 31 °C и ниже жилые комнаты считают при 21 °C по ГОСТ 30494-2011, как и в калькуляторе толщины утеплителя; так считается Новосибирск). Для однородной стены R₀ = 1/α_в + d/λ + 1/α_н (формула Г.6), α_в = 8,7 (табл. 4, п. 1), α_н = 23 (табл. 6, п. 1). Толщина бруса d = λ · (R₀тр − 1/8,7 − 1/23), округляем вверх до 10 мм.

Слой бруса сам по себе дает вот сколько:

А вот сколько потребовалось бы сплошного бруса поперек волокон, чтобы одним им дойти до R₀тр:

Как читать: «При А» и «При Б» считают однородную стену без углов, оконных проемов и швов (r = 1). Последняя колонка берет r = 0,92, как калькулятор по умолчанию. Города взяты как примеры: Москва ГСОП 4383 °C·сут/год и R₀тр 2,93, Новосибирск (t_в 21 °C) 6248 и 3,59, Краснодар 2428 и 2,25.

Брус 200 мм дает R слоя 1,11 при Б: это меньше R₀тр в любом из трех городов. Чтобы не строить стену толще полуметра, брус дополняют утеплителем, а в каркасном доме дерево стоек считают отдельно (см. ниже).

Посчитать в калькуляторе#

Калькулятор «Толщина утеплителя» открывается сразу с деревянной стеной и городом Москва: город и слои можно сменить. Материалы в адресе заданы постоянными номерами из нашего справочника (сосна и ель поперек волокон: id 74).

• Стена из бруса 200 мм: чего ей не хватает до нормы
• Брус 150 мм с минватой 100 мм снаружи
• Каркас: минвата между сосновыми стойками 50 мм через 600 мм

Подробный разбор расчета «шаг за шагом» есть в уроке 2 самоучителя.

Где дерево дает мост холода?#

Мост холода (тепловой мост) это место, где тепло уходит быстрее, чем через ровную стену. Для дерева это:

• Торцы и углы сруба. В чашах и выпусках тепло идет вдоль волокон, где λБ 0,35 (строка 210), в 1,9 раза больше, чем поперек.
• Стойки каркасной стены. Стойка из сосны (λБ 0,18) в 3,9 раза хуже держит холод, чем вата между стойками (каменная вата 125-160, λБ 0,046 по СП 50, строка 24; вата стены из уроков самоучителя имеет 0,045). Каркас в калькуляторе считается по площадям стоек и ваты, ссылка выше.
• Балка или стропило, проходящие через слой утеплителя.

В справочнике материалов Temper-3D строки дерева вдоль и поперек волокон заведены отдельными материалами (id 96 и id 74), у каждого одно значение λ. Поэтому узел с торцом можно описать отдельным телом из материала «вдоль волокон», а стену из материала «поперек волокон».

Связанные страницы#

• Теплопроводность кирпича
• Какая толщина утеплителя нужна для стен (там же вопрос «Нужно ли утеплять дом из бруса?»)
• СП 50.13330.2024 на сайте