Коэффициент теплопроводности материалов таблица, формулы

1 Коэффициент теплопроводимости Лямбда. Что же все-таки это такое?

Коэффициент λ (лямбда) — это, пожалуй, более принципиальный параметр всех теплоизоляционных материалов. Его значение показывает на то, сколько тепла материал может пропускать через себя. Другими словами его показатель теплопроводимости.

Чем ниже значение коэффициента λ (лямбда), тем меньше проводимость материала и, как следует, он лучше изолирован от теплопотерь. Это значит, что при схожих критериях больше тепла будет проходить через вещество с большей теплопроводимостью.

Как высчитывается этот коэффициент? Согласно второму закону термодинамики, тепло всегда уходит в область более низкой температуры. Для тела в форме теплопроводного кубоида в стационарных критериях количество передаваемого тепла находится в зависимости от вещества, пропорционально поперечному сечению тела, разности температур и времени теплопередачи.

Таким макаром формула расчет будет смотреться так:

Q = λ (S ΔTt / d)

отсюда лямбда:

λ = (Q / t) · (d / S ΔT)

где:

• λ (лямбда) — коэффициент теплопроводимости;
• ΔQ — количество тепла, протекающего через тело;
• t — время;
• L — длина тела;
• S — площадь поперечного сечения корпуса;
• ΔT — разность температур в направлении теплопроводимости;
• d — толщина перегородки.

За единицу измерения теплопроводимости принимается система СИ — [Вт / (м · К)]. Она выражает количество термического потока через единицу поверхности материала данной толщины, если разница температур меж 2-мя его сторонами составляет 1 Кельвин. Определяют все эти характеристики в особых строй лабораториях.

к меню ↑

2 Для чего нужна термоизоляция?

Актуальность термоизоляции заключается в последующем:

• Сохранение тепла в зимний период и прохлады в летний период.

Утраты тепла через стенки обыденного высотного дома составляют 30-40%. Для понижения теплопотерь необходимы особые теплоизоляционные материалы. Применение в зимний период электронных обогревателей содействует дополнительному расходу на электроэнергию. Эти расходы выгодней восполнить внедрением высококачественного теплоизоляционного материала, обеспечивающего сохранение тепла в зимний период и прохладу в летнюю жару. При всем этом издержки на остывание помещения кондюком также будут сведены к минимуму.

• Повышение долговечности конструкций строения.

В случае промышленных построек с внедрением железного каркаса, теплоизолятор позволяет защитить поверхность металла от коррозии, являющейся самым губительным недостатком для данного вида конструкций. А срок службы для строения из кирпича определяется количеством циклов замораживания/оттаивания. Воздействие этих циклов принимает теплоизолятор, ведь точка росы при всем этом находится в теплоизоляционном материале, а не материале стенки. Такое утепление позволяет прирастить срок службы строения во много раз.

• Звукоизоляция.

Защита от растущего уровня шума достигается при использовании таких шумопоглощающих материалов (толстые матрасы, звукоотражающие стеновые панели).

• Повышение полезной площади построек.

Внедрение системы термоизоляции позволяет уменьшить толщину внешних стенок, при всем этом увеличивая внутреннюю площадь строения.

к меню ↑

3 Как верно избрать теплоизолятор?

При выборе теплоизолятора необходимо уделять свое внимание на: ценовую доступность, сферу внедрения, мировоззрение профессионалов и технические свойства, являющиеся важнейшим аспектом

к меню ↑

4 Как высчитать теплопроводимость по закону Фурье

В данном термическом режиме плотность потока при передаче тепла прямо пропорциональна вектору наибольшего роста температуры, характеристики которой меняются от 1-го участка к другим, и по модулю с схожей скоростью роста температуры по направлению вектора:

q → = − ϰ х grad х (T), где:

• q → – направление плотности предмета, передающего тепло, либо объем термического потока, который протекает по участку за заданную временную единицу через определенную площадь, перпендикулярный всем осям;
• ϰ – удельный коэффициент теплопроводимости материала;
• T – температура материала. Перенос тепла в неравновесной термодинамической системе

Символ «-» в формуле перед «ϰ» показывает, что тепло движется в обратном направлении от вектора grad х (T)/ – в направлении уменьшения температуры предмета. Эта формула отражает закон Фурье. В интегральном выражении коэффициент теплопередачи согласно закону Фурье будет смотреться как формула:

• P = − ϰ х S х ΔT / l, выражается в (Вт/(м•К) х (м2•К) / м = Вт/(м•К) х (м•К) = Вт), где:
• P ­– общая мощность утрат теплопотери;
• S – сечение предмета;
• ΔT – разница температуры по соединениям сторон предмета;
• l – расстояние меж соединениями сторон предмета – длина фигуры.

Связь коэффициента теплопроводности с электропроводностью материалов

к меню ↑

5 Электропроводность и коэффициент теплопередачи

Фактически, коэффициент теплопроводимости металлов «ϰ» связан с их удельной электропроводимостью «σ» согласно закону Видемана-Франца, в согласовании с которым коэффициент теплопроводимости металлов находится в зависимости от удельной электропроводимости прямо пропорционально температуре:

Κ / σ = π2 / 3 х (К / e) 2 х T, где:

• К – неизменный коэффициент Больцмана, устанавливающий закономерность меж термический энергией тела и его температурой;
• e – заряд электрона;
• T – термодинамическая температура предмета.

к меню ↑

6 Таблица теплопроводимости теплоизоляционных материалов

Чтоб в доме было проще сохранять тепло зимой и прохладу летом, теплопроводимость стенок, пола и кровли должна быть более определенной числа, которая рассчитывается для каждого региона. Состав «пирога» стенок, пола и потолка, толщина материалов берутся с таким учетом чтоб суммарная цифра была не меньше (а лучше — хоть мало больше) рекомендованной для вашего региона.

Коэффициент теплопередачи материалов современных строй материалов для ограждающих конструкций

При выборе материалов нужно учитывать, что некие из их (не все) в критериях завышенной влажности проводят тепло еще лучше. Если при эксплуатации может быть появление таковой ситуации на длительный срок, в расчетах употребляют теплопроводимость для этого состояния. Коэффициенты теплопроводимости главных материалов, которые употребляются для утепления, приведены в таблице.

	В сухом состоянии	При обычной влажности	При завышенной влажности
Войлок шерстяной	0,036-0,041	0,038-0,044	0,044-0,050
Каменная минеральная вата 25-50 кг/м3	0,036	0,042	0,,045
Каменная минеральная вата 40-60 кг/м3	0,035	0,041	0,044
Каменная минеральная вата 80-125 кг/м3	0,036	0,042	0,045
Каменная минеральная вата 140-175 кг/м3	0,037	0,043	0,0456
Каменная минеральная вата 180 кг/м3	0,038	0,045	0,048
Стекловата 15 кг/м3	0,046	0,049	0,055
Стекловата 17 кг/м3	0,044	0,047	0,053
Стекловата 20 кг/м3	0,04	0,043	0,048
Стекловата 30 кг/м3	0,04	0,042	0,046
Стекловата 35 кг/м3	0,039	0,041	0,046
Стекловата 45 кг/м3	0,039	0,041	0,045
Стекловата 60 кг/м3	0,038	0,040	0,045
Стекловата 75 кг/м3	0,04	0,042	0,047
Стекловата 85 кг/м3	0,044	0,046	0,050
Пенополистирол (пенопласт, ППС)	0,036-0,041	0,038-0,044	0,044-0,050
Экструдированный пенополистирол (ЭППС, XPS)	0,029	0,030	0,031
Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 600 кг/м3	0,14	0,22	0,26
Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 400 кг/м3	0,11	0,14	0,15
Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 600 кг/м3	0,15	0,28	0,34
Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 400 кг/м3	0,13	0,22	0,28
Пеностекло, крошка, 100 — 150 кг/м3	0,043-0,06
Пеностекло, крошка, 151 — 200 кг/м3	0,06-0,063
Пеностекло, крошка, 201 — 250 кг/м3	0,066-0,073
Пеностекло, крошка, 251 — 400 кг/м3	0,085-0,1
Пеноблок 100 — 120 кг/м3	0,043-0,045
Пеноблок 121- 170 кг/м3	0,05-0,062
Пеноблок 171 — 220 кг/м3	0,057-0,063
Пеноблок 221 — 270 кг/м3	0,073
Эковата	0,037-0,042
Пенополиуретан (ППУ) 40 кг/м3	0,029	0,031	0,05
Пенополиуретан (ППУ) 60 кг/м3	0,035	0,036	0,041
Пенополиуретан (ППУ) 80 кг/м3	0,041	0,042	0,04
Пенополиэтилен сшитый	0,031-0,038
Вакуум	0
Воздух +27°C. 1 атм	0,026
Ксенон	0,0057
Аргон	0,0177
Аэрогель (Aspen aerogels)	0,014-0,021
Шлаковата	0,05
Вермикулит	0,064-0,074
Вспененный каучук	0,033
Пробка листы 220 кг/м3	0,035
Пробка листы 260 кг/м3	0,05
Базальтовые маты, холсты	0,03-0,04
Пакля	0,05
Перлит, 200 кг/м3	0,05
Перлит вспученный, 100 кг/м3	0,06
Плиты льняные изоляционные, 250 кг/м3	0,054
Полистиролбетон, 150-500 кг/м3	0,052-0,145
Пробка гранулированная, 45 кг/м3	0,038
Пробка минеральная на битумной базе, 270-350 кг/м3	0,076-0,096
Пробковое покрытие для пола, 540 кг/м3	0,078
Пробка техно, 50 кг/м3	0,037

Часть инфы взята нормативов, которые прописывают свойства определенных материалов (СНиП 23-02-2003, СП 50.13330.2012, СНиП II-3-79* (приложение 2)). Те материал, которые не прописаны в эталонах, найдены на веб-сайтах производителей. Потому что эталонов нет, у различных производителей они могут существенно отличаться, поэтому при покупке обращайте внимание на свойства каждого покупаемого материала.

к меню ↑

7 Таблица теплопроводимости строй материалов

Стенки, перекрытия, пол, делать можно из различных материалов, но так повелось, что теплопроводимость строй материалов обычно ассоциируют с кладкой из кирпича. Этот материал знаю все, с ним проще проводить ассоциации. Более популярны диаграммы, на которых наглядно продемонстрирована разница меж разными материалами. Одна такая картина есть в прошлом пт, 2-ая — сопоставление кирпичной стенки и стенки из бревен — приведена ниже. Конкретно поэтому для стенок из кирпича и другого материала с высочайшей теплопроводимостью выбирают теплоизоляционные материалы. Чтоб было проще подбирать, теплопроводимость главных строй материалов сведена в таблицу.

Ассоциируют самые различные материалы

	в сухом состоянии	при обычной влажности	при завышенной влажности
ЦПР (цементно-песчаный раствор)	0,58	0,76	0,93
Известково-песчаный раствор	0,47	0,7	0,81
Гипсовая штукатурка	0,25
Пенобетон, газобетон на цементе, 600 кг/м3	0,14	0,22	0,26
Пенобетон, газобетон на цементе, 800 кг/м3	0,21	0,33	0,37
Пенобетон, газобетон на цементе, 1000 кг/м3	0,29	0,38	0,43
Пенобетон, газобетон на извести, 600 кг/м3	0,15	0,28	0,34
Пенобетон, газобетон на извести, 800 кг/м3	0,23	0,39	0,45
Пенобетон, газобетон на извести, 1000 кг/м3	0,31	0,48	0,55
Оконное стекло	0,76
Арболит	0,07-0,17
Бетон с природным щебнем, 2400 кг/м3	1,51
Легкий бетон с природной пемзой, 500-1200 кг/м3	0,15-0,44
Бетон на гранулированных шлаках, 1200—1800 кг/м3	0,35-0,58
Бетон на котельном шлаке, 1400 кг/м3	0,56
Бетон на каменном щебне, 2200—2500 кг/м3	0,9-1,5
Бетон на топливном шлаке, 1000—1800 кг/м3	0,3-0,7
Керамическийй блок поризованный	0,2
Вермикулитобетон, 300-800 кг/м3	0,08-0,21
Керамзитобетон, 500 кг/м3	0,14
Керамзитобетон, 600 кг/м3	0,16
Керамзитобетон, 800 кг/м3	0,21
Керамзитобетон, 1000 кг/м3	0,27
Керамзитобетон, 1200 кг/м3	0,36
Керамзитобетон, 1400 кг/м3	0,47
Керамзитобетон, 1600 кг/м3	0,58
Керамзитобетон, 1800 кг/м3	0,66
ладка из глиняного полнотелого кирпича на ЦПР	0,56	0,7	0,81
Кладка из пустотелого глиняного кирпича на ЦПР, 1000 кг/м3)	0,35	0,47	0,52
Кладка из пустотелого глиняного кирпича на ЦПР, 1300 кг/м3)	0,41	0,52	0,58
Кладка из пустотелого глиняного кирпича на ЦПР, 1400 кг/м3)	0,47	0,58	0,64
Кладка из полнотелого силикатного кирпича на ЦПР, 1000 кг/м3)	0,7	0,76	0,87
Кладка из пустотелого силикатного кирпича на ЦПР, 11 пустот	0,64	0,7	0,81
Кладка из пустотелого силикатного кирпича на ЦПР, 14 пустот	0,52	0,64	0,76
Известняк 1400 кг/м3	0,49	0,56	0,58
Известняк 1+600 кг/м3	0,58	0,73	0,81
Известняк 1800 кг/м3	0,7	0,93	1,05
Известняк 2000 кг/м3	0,93	1,16	1,28
Песок строительный, 1600 кг/м3	0,35
Гранит	3,49
Мрамор	2,91
Керамзит, гравий, 250 кг/м3	0,1	0,11	0,12
Керамзит, гравий, 300 кг/м3	0,108	0,12	0,13
Керамзит, гравий, 350 кг/м3	0,115-0,12	0,125	0,14
Керамзит, гравий, 400 кг/м3	0,12	0,13	0,145
Керамзит, гравий, 450 кг/м3	0,13	0,14	0,155
Керамзит, гравий, 500 кг/м3	0,14	0,15	0,165
Керамзит, гравий, 600 кг/м3	0,14	0,17	0,19
Керамзит, гравий, 800 кг/м3	0,18
Гипсовые плиты, 1100 кг/м3	0,35	0,50	0,56
Гипсовые плиты, 1350 кг/м3	0,23	0,35	0,41
Глина, 1600—2900 кг/м3	0,7-0,9
Глина огнеупорная, 1800 кг/м3	1,4
Керамзит, 200-800 кг/м3	0,1-0,18
Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией, 800-1200 кг/м3	0,23-0,41
Керамзитобетон, 500-1800 кг/м3	0,16-0,66
Керамзитобетон на перлитовом песке, 800-1000 кг/м3	0,22-0,28
Кирпич клинкерный, 1800 — 2000 кг/м3	0,8-0,16
Кирпич облицовочный глиняний, 1800 кг/м3	0,93
Бутовая кладка средней плотности, 2000 кг/м3	1,35
Листы гипсокартона, 800 кг/м3	0,15	0,19	0,21
Листы гипсокартона, 1050 кг/м3	0,15	0,34	0,36
Фанера клеенная	0,12	0,15	0,18
ДВП, ДСП, 200 кг/м3	0,06	0,07	0,08
ДВП, ДСП, 400 кг/м3	0,08	0,11	0,13
ДВП, ДСП, 600 кг/м3	0,11	0,13	0,16
ДВП, ДСП, 800 кг/м3	0,13	0,19	0,23
ДВП, ДСП, 1000 кг/м3	0,15	0,23	0,29
Линолеум ПВХ на теплоизолирующей базе, 1600 кг/м3	0,33
Линолеум ПВХ на теплоизолирующей базе, 1800 кг/м3	0,38
Линолеум ПВХ на тканевой базе, 1400 кг/м3	0,2	0,29	0,29
Линолеум ПВХ на тканевой базе, 1600 кг/м3	0,29	0,35	0,35
Линолеум ПВХ на тканевой базе, 1800 кг/м3	0,35
Листы асбоцементные плоские, 1600—1800 кг/м3	0,23-0,35
Ковровое покрытие, 630 кг/м3	0,2
Поликарбонат (листы), 1200 кг/м3	0,16
Полистиролбетон, 200-500 кг/м3	0,075-0,085
Ракушечник, 1000—1800 кг/м3	0,27-0,63
Стеклопластик, 1800 кг/м3	0,23
Черепица бетонная, 2100 кг/м3	1,1
Черепица глиняная, 1900 кг/м3	0,85
Черепица ПВХ, 2000 кг/м3	0,85
Известковая штукатурка, 1600 кг/м3	0,7
Штукатурка цементно-песчаная, 1800 кг/м3	1,2

Древесная порода — один из строй материалов с относительно низкой теплопроводимостью. В таблице даны приблизительные данные по различным породам. При покупке непременно смотрите плотность и коэффициент теплопроводимости. Далековато не у всех они такие, как прописаны в нормативных документах.

	В сухом состоянии	При обычной влажности	При завышенной влажности
Сосна, ель поперек волокон	0,09	0,14	0,18
Сосна, ель повдоль волокон	0,18	0,29	0,35
Дуб повдоль волокон	0,23	0,35	0,41
Дуб поперек волокон	0,10	0,18	0,23
Пробковое дерево	0,035
Береза	0,15
Кедр	0,095
Каучук натуральный	0,18
Клен	0,19
Липа (15% влажности)	0,15
Лиственница	0,13
Опилки	0,07-0,093
Пакля	0,05
Паркет дубовый	0,42
Паркет штучный	0,23
Паркет щитовой	0,17
Пихта	0,1-0,26
Тополь	0,17

Металлы прекрасно проводят тепло. Конкретно они нередко являются мостиком холода в конструкции. И это тоже нужно учесть, исключать прямой контакт используя теплоизолирующие прослойки и прокладки, которые именуются тепловым разрывом. Теплопроводимость металлов сведена в другую таблицу.

Бронза	22-105		Алюминий	202-236
Медь	282-390		Латунь	97-111
Серебро	429		Железо	92
Олово	67		Сталь	47
Золото	318

к меню ↑

8 Понятие теплопроводимости

Теплопроводимость – это такое физическое свойство материала, при которой термическая энергия снутри тела перебегает от самой жаркой его части к более прохладной. Значение показателя теплопроводимости указывает степень утраты тепла жилыми помещениями. Находится в зависимости от последующих причин:

• плотности предмета: растет с её повышением;
• структуры: например, дерево с поперечными волокнами отличается огромным тепловым сопротивлением, чем с продольными;
• пористости: чем выше значение, тем меньше средняя плотность;
• нрава пустот и пор: материалы с сообщающимися порами имеют огромную теплопроводимость, с закрытыми тонкодисперсными порами – наименьшую;
• влажности: сухие предметы наименее теплопроводны;
• температуры – термообмен миниатюризируется с её повышением;
• давления – показатель возрастает с ростом давления.

Количественно оценить свойство предметов пропускать термическую энергию можно средством коэффициента теплопроводимости

Очень принципиально сделать грамотный выбор строй материалов, теплоизолятора для заслуги большего сопротивления теплопередачи. Просчёты либо неразумная экономия в дальнейшем могут привести к ухудшению локального климата в помещении, сырости в здании, влажным стенкам, душноватым комнатам

А главное – к огромным расходам на отопление.

Для сопоставления ниже представлена и веществ.

Таблица 1

Материалы и вещества	алюминий	сталь	сталь нержавеющая	бетон	воздух	вода	ДСП	рубероид	картон	резина	целофан	стекло
Коэффициент теплопроводимости	221	58	17,5	1,5	0,02	0,6	0,15	0,17	0,18	0,04	0,3	0,7

Самые высочайшие значения имеют металлы, низкие – теплоизоляционные предметы.

к меню ↑

9 Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание	Каким будет коэффициент теплопроводимости воздуха, если его давление равно , температура ? Поперечник молекулы считать равным . Постройте график зависимости коэффициента теплопроводимости от температуры газа.
Решение	За базу решения задачки примем формулу расчета теплопроводимости газа: Средняя длина свободного пробега молекулы может быть найдена при и узнаваемых макропараметрах, характеризующих газ (p, V, T) как: Среднюю скорость термического движения молекул примем равной: Плотность газа найдем, используя уравнение Менделеева — Клайперона: зная, что Используя формулы (1.4) и (1.5), получим: Теплоемкость газа () при неизменном объеме равна: где число степеней свободы молекулы воздуха будем считать равным 5. Используя выражения (1.2), (1.3), (1.6) и (1.7) подставляя в формулу (1.1) получаем: Мы получили функцию зависимости коэффициента теплопроводимости для газа вида: Изобразим ее на графике (рис.1). Рис. 1
Ответ

ПРИМЕР 2

Задание	Каким будет коэффициент диффузии двухатомного газа (D), если известны для него: коэффициент теплопроводимости (), его объем V, N — количество молекул данного газа?
Решение	Используем выражение коэффициента теплопроводимости из кинетической теории: Коэффициент диффузии имеет выражение: Из формул (2.1) и (2.2) видно, что: Теплоемкость газа в изохорном процессе равна Найдем плотность газа, зная, что Беря во внимание формулы (2.4) и (2.5) совсем получаем для коэффициента диффузии: где — неизменная Больцмана ().
Ответ

к меню ↑

10 Главные свойства теплоизоляторов

Предоставим для начала свойства более фаворитных теплоизоляционных материалов, на которые сначала стоит направить свое внимание при выборе. Сопоставление теплоизоляторов по теплопроводимости следует создавать лишь на базе предназначения материалов и критерий в помещении (влажность, наличие открытого огня и т.д.). Мы расположили дальше в порядке значимости главные свойства теплоизоляторов

Мы расположили дальше в порядке значимости главные свойства теплоизоляторов.

Сопоставление строй материалов

Теплопроводимость. Чем ниже данный показатель, тем меньше требуется слой термоизоляции, а означает, сократятся и расходы на утепление.

Влагопроницаемость. Наименьшая проницаемость материала парами воды понижает при эксплуатации негативное воздействие на теплоизолятор.

Пожаробезопасность. Термоизоляция не должна пылать и выделять ядовитые газы, в особенности при утеплении котельной либо печной трубы.

Долговечность. Чем больше срок эксплуатации, тем дешевле он вам обойдется при эксплуатации, потому что не востребует нередкой подмены.

Экологичность. Материал должен быть неопасным для человека и окружающей природы.

к меню ↑

11 Необходимость расчетов

Зачем же нужно проводить эти вычисления, есть ли от их хоть какая-то полезность на практике? Разберемся подробнее

к меню ↑

11.1 Оценка эффективности теплоизоляции

В различных погодных регионах Рф различный температурный режим, потому для каждого из их рассчитаны свои нормативные характеристики сопротивления теплопередаче. Проводятся эти расчеты для всех частей строения, контактирующих с наружной средой. Если сопротивление конструкции находится в границах нормы, то за утепление можно не волноваться.

В случае, если теплоизоляция конструкции не предусмотрена, то необходимо сделать верный выбор утеплительного материала с подходящими теплотехническими чертами.

к меню ↑

11.2 Теплопотери

Теплопотери дома

Более принципиальная задачка – прогнозирование теплопотерь, без которого нереально верно спланировать систему отопления и сделать безупречную термоизоляцию. Такие вычисления могут пригодиться при выборе хорошей модели котла, количества нужных радиаторов и правильной их расстановки.

Для определения теплопотерь через всякую конструкцию необходимо знать сопротивление, которое рассчитывается при помощи различия температур и количества теряемого тепла, уходящего с 1-го квадратного метра ограждающей конструкции. И так, если мы знаем площадь конструкции и ее тепловое сопротивление, также знаем для каких погодных критерий делается расчет, то можем точно найти теплопотери. Есть неплохой калькулятор расчета теплопотерь дома ( он может даже посчитать сколько будет уходить средств на отопление, приблизительно естественно).

Такие расчеты в здании проводятся для всех ограждающих конструкций, взаимодействующих с прохладными потоками воздуха, а потом суммируются для определения общей утраты тепла. На основании приобретенной величины проектируется система отопления, которая должна вполне восполнить эти утраты. Если же утраты тепла получаются очень большенными, они манят за собой дополнительные денежные издержки, а это не многим «по карману». При таком раскладе необходимо задуматься об улучшении системы теплоизоляции.

Раздельно необходимо побеседовать про окна, для их сопротивление теплопередаче определяются нормативными документами. Без помощи других проводить расчеты не надо. Есть уже готовые таблицы, в каких внесены значения сопротивления для всех типов конструкций окон и балконных дверей. Теплопотери окон рассчитываются исходя из площади, также различия температур по различные стороны конструкции.

Расчеты, приведенные выше, подходят для новичков, которые делают 1-ые шаги в проектировании энергоэффективных домов. Если же за дело берется специалист, то его расчеты более сложные, потому что дополнительно учитывается огромное количество поправочных коэффициентов – на инсоляцию, светопоглощение, отражение солнечного света, неоднородность конструкций и другие

к меню ↑

12 Что такое КТП строительного материала?

На теоретическом уровне, ну и фактически тоже, строй материалами, обычно, создаются две поверхности – внешняя и внутренняя. Исходя из убеждений физики, теплая область всегда стремится к прохладной области.

Применительно к стройматериалу, тепло будет стремиться от одной поверхности (более теплой) к другой поверхности (наименее теплой). Вот, фактически, способность материала относительно такового перехода и именуется – коэффициентом теплопроводимости либо в аббревиатуре – КТП. Схема, поясняющая эффект теплопроводимости: 1 – термическая энергия; 2 – коэффициент теплопроводимости; 3 – температура первой поверхности; 4 – температура 2-ой поверхности; 5 – толщина стройматериала

Черта КТП обычно строится на базе испытаний, когда берётся экспериментальный экземпляр размерами 100×100 см и к нему применяется термическое воздействие с учётом различия температур 2-ух поверхностей в 1 градус. Время воздействия 1 час.

Соответственно, измеряется теплопроводимость в Ваттах на метр на градус (Вт/м°C). Коэффициент обозначается греческим эмблемой λ.

По дефлоту, теплопроводимость разных материалов для строительства со значением меньше 0,175 Вт/м°C, приравнивает эти материалы к уровню изоляционных.

Современным созданием освоены технологии производства стройматериалов, уровень КТП которых составляет меньше 0,05 Вт/м°C. Благодаря таким изделиям, удается достигнуть выраженного экономического эффекта в плане употребления энергетических ресурсов.

к меню ↑

12.1 Воздействие причин на уровень теплопроводимости

Каждый раздельно взятый стройматериал имеет определенное строение и обладает типичным физическим состоянием.

Основой этого являются:

• размерность кристаллов структуры;
• фазовое состояние вещества;
• степень кристаллизации;
• анизотропия теплопроводимости кристаллов;
• объем пористости и структуры;
• направление термического потока.

Все это – причины воздействия. Определенное воздействие на уровень КТП также оказывает хим состав и примеси. Количество примесей, как показала практика, оказывает в особенности выразительное воздействие на уровень теплопроводимости кристаллических компонент. Изоляционные стройматериалы – класс товаров под строительство, сделанных с учётом параметров КТП, приближенных к хорошим свойствам. Но достигнуть безупречной теплопроводимости при сохранении других свойств, очень трудно

В свою очередь воздействие на КТП оказывают условия эксплуатации стройматериала – температура, давление, уровень влажности и др.

к меню ↑

12.2 Стройматериалы с наименьшим КТП

Согласно исследованиям, наименьшим значением теплопроводимости (около 0,023 Вт/м°C) обладает сухой воздух.

Исходя из убеждений внедрения сухого воздуха в структуре строительного материала, нужна конструкция, где сухой воздух пребывает снутри замкнутых бессчетных пространств маленького объёма. Конструктивно такая конфигурация представлена в виде бессчетных пор снутри структуры.

Отсюда логичный вывод: малым уровнем КТП должен владеть стройматериал, внутренняя структура которого представляет собой пористое образование.

Причём, зависимо от очень допустимой пористости материала, значение теплопроводимости приближается к значению КТП сухого воздуха. Созданию строительного материала с малой теплопроводимостью содействует пористая структура. Чем больше содержится пор различного объема в структуре материала, тем наилучший КТП допустимо получить

В современном производстве используются несколько технологий для получения пористости строительного материала.

А именно, употребляются технологии:

• пенообразования;
• газообразования;
• водозатворения;
• вспучивания;
• внедрения добавок;
• сотворения волоконных каркасов.

Необходимо подчеркнуть: коэффициент теплопроводимости впрямую связан с такими качествами, как плотность, теплоемкость, температурная проводимость.

Значение теплопроводимости может быть рассчитано по формуле:

λ = Q / S *(T1-T2)*t,

Где:

• Q – количество тепла;
• S – толщина материала;
• T1, T2 – температура с 2-ух сторон материала;
• t – время.

Средняя величина плотности и теплопроводимости назад пропорциональна величине пористости. Потому, исходя из плотности структуры стройматериала, зависимость от нее теплопроводимости можно высчитать так:

λ = 1,16 √ 0,0196+0,22d2 – 0,16,

Где: d – значение плотности. Это формула В.П. Некрасова, демонстрирующая воздействие плотности определенного материала на значение его КТП.

к меню ↑

12.3 Воздействие воды на теплопроводимость стройматериала

Снова же судя по примерам использования стройматериалов на практике, выясняется негативное воздействие воды на КТП стройматериала. Увидено – чем большему увлажнению подвергается стройматериал, тем паче высочайшим становится значение КТП. Разными методами стремятся защитить от воздействия воды материал, применяемый в строительстве. Эта мера полностью оправдана, беря во внимание увеличение коэффициента для влажного стройматериала

Доказать таковой момент нетрудно. Воздействие воды на структуру строительного материала сопровождается увлажнением воздуха в порах и частичным замещением воздушной среды.

Беря во внимание, что параметр коэффициента теплопроводимости для воды составляет 0,58 Вт/м°C, становится понятным существенное увеличение КТП материала.

Следует также отметить более нехороший эффект, когда вода, попадающая в пористую структуру, дополнительно замораживается – преобразуется в лёд.

Соответственно, нетрудно просчитать ещё большее повышение теплопроводимости, принимая во внимание характеристики КТП льда, равного значению 2,3 Вт/м°C. Прирост приблизительно вчетверо к параметру теплопроводимости воды. Одной из обстоятельств отказа от зимнего строительства в пользу стройки летом следует считать конкретно фактор вероятного подмораживания неких видов стройматериалов и как следствие – увеличения теплопроводимости

Отсюда становятся явными строй требования относительно защиты изоляционных стройматериалов от попадания воды. Ведь уровень теплопроводимости растёт в прямой пропорциональности от количественной влажности.

Более весомым видится и другой момент – оборотный, когда структура строительного материала подвергается существенному нагреву. Чрезвычайно высочайшая температура также провоцирует рост теплопроводимости.

Происходит такое из-за увеличения кинематической энергии молекул, составляющих структурную базу стройматериала.

Правда, существует класс материалов, структура которых, напротив, приобретает наилучшие характеристики теплопроводимости в режиме сильного нагрева. Одним из таких материалов является металл. Если под сильным нагревом большая часть обширно всераспространенных стройматериалов изменяет теплопроводимость в сторону роста, сильный нагрев металла приводит к оборотному эффекту – КТП металла снижается.

к меню ↑

12.4 Способы определения коэффициента

Употребляются различные методики в этом направлении, но по факту все технологии измерения объединены 2-мя группами способов:

1. Режим стационарных измерений.
2. Режим нестационарных измерений.

Стационарная методика предполагает работу с параметрами, постоянными со временем либо изменяющимися в малозначительной степени. Эта разработка, судя по практическим применениям, позволяет рассчитывать на более четкие результаты КТП.

Деяния, направленные на измерения теплопроводимости, стационарный метод допускает проводить в широком температурном спектре – 20 – 700 °C. Но вкупе с тем, стационарная разработка считается трудоёмкой и сложной методикой, требующей огромного количества времени на выполнение. Пример аппарата, предназначенного под выполнение измерений коэффициента теплопроводимости. Это одна из современных цифровых конструкций, обеспечивающая получение резвого и четкого результата

Другая разработка измерений – нестационарная, видится более облегченной, требующей для выполнения работ от 10 до 30 минут. Но в данном случае значительно ограничен спектр температур. Все же, методика отыскала обширное применение в критериях производственного сектора.

к меню ↑

13 Сопоставление теплоизоляторов по теплопроводимости

Какие свойства важны при выборе теплоизолятора? На что направить внимание и спросить у торговца? Только ли теплопроводимость имеет решающее значение при покупке теплоизолятора, либо есть другие характеристики, которые стоит учитывать? И еще куча схожих вопросов приходит на мозг застройщику, когда приходит время выбирать теплоизолятор. Обратим внимание в обзоре на более пользующиеся популярностью виды термоизоляции.

к меню ↑

13.1 Пенопласт (пенополистирол)

Пенопласт – самый пользующийся популярностью сейчас теплоизолятор, благодаря легкости монтажа и низкой цены. Делается он способом вспенивания полистирола, имеет низкую теплопроводимость, просто режется и комфортен при монтаже. Но материал хрупкий и пожароопасен, при горении пенопласт выделяет вредные, ядовитые вещества. Пенополистирол желательно использовать в нежилых помещениях.

к меню ↑

13.2 Экструдированный пенополистирол

Экструзия не подвержена влаге и тлению, это очень крепкий и удачный в монтаже теплоизолятор. Плиты Техноплекса имеют высшую крепкость и сопротивление сжатию, не подвергаются разложению. Благодаря своим техническим чертам техноплекс употребляют для утепления отмостки и фундамента построек. Экструдированный пенополистирол долговечен и прост в применении

к меню ↑

13.3 Базальтовая (минеральная) вата

Делается теплоизолятор из горных пород, методом их плавления и раздува для получения волокнистой структуры. Базальтовая вата Роклайт выдерживает высочайшие температуры, не пылает и не улеживается с течением времени. Материал экологичен, имеет неплохую звукоизоляцию и теплоизоляцию. Производители советуют использовать минеральную вату для утепления мансарды и других жилых помещений.

к меню ↑

13.4 Стекловолокно (стекловата)

При слове стекловата у многих возникает ассоциация с русским материалом, но современные материалы на базе стекловолокна не вызывают раздражения на коже. Общим недочетом минеральной ваты и стекловолокна является низкая гидростойкость, что просит устройства надежной влаго- и пароизоляции при монтаже теплоизолятора. Материал не рекомендуется использовать во мокроватых помещениях.

к меню ↑

13.5 Вспененный целофан

Этот рулонный теплоизолятор имеет пористую структуру, различную толщину нередко делается с нанесением дополнительного слоя фольги для отражающего эффекта. Изолон и пенофол имеет толщину в 10 раз тоньше обычных теплоизоляторов, но сохраняет до 97% тепла. Материал не пропускает воду, имеет низкую теплопроводимость благодаря собственной пористой структуре и не выделяет вредных веществ.

к меню ↑

13.6 Напыляемая термоизоляция

К напыляемой термоизоляции относится ППУ (пенополиуретан) и Экотермикс. К основным недочетам данных теплоизоляторов относится необходимость наличия специального оборудования, для их нанесения. При всем этом напыляемая термоизоляция делает на конструкции крепкое, сплошное покрытие без мостиков холода, при всем этом конструкция будет защищена от воды, потому что ППУ влагонепроницаемый материал.

к меню ↑

14 Теплотехнический расчет стенок из разных материалов

Посреди обилия материалов для строительства несущих стенок иногда стоит тяжкий выбор.

Сравнивая меж собой разные варианты, одним из важных критериев на который необходимо направить внимание является «теплота» материала. Способность материала не выпускать тепло наружу воздействует на комфорт в помещениях дома и на издержки на отопление. 2-ое становится в особенности животрепещущим при отсутствии подведенного к дому газа

2-ое становится в особенности животрепещущим при отсутствии подведенного к дому газа

Способность материала не выпускать тепло наружу воздействует на комфорт в помещениях дома и на издержки на отопление. 2-ое становится в особенности животрепещущим при отсутствии подведенного к дому газа.

Теплозащитные характеристики строй конструкций охарактеризовывает таковой параметр, как сопротивление теплопередаче (Ro, м²·°C/Вт).

По имеющимся нормам (СП 50.13330.2012 Термическая защита построек.

Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003), при строительстве в Самарской области, нормируемое значение сопротивления теплопередачи для внешних стенок составляет Ro.норм = 3,19 м²·°C/Вт. Но, при условии, что проектный удельный расход термический энергии на отопление строения ниже нормативного, допускается понижение величины сопротивления теплопередачи, но более допустимого значения Ro.тр =0,63·Ro.норм = 2,01 м²·°C/Вт.

Зависимо от применяемого материала, для заслуги нормативных значений, нужно выбирать определенную толщину однослойной либо конструкцию мультислойной стенки. Ниже представлены расчеты сопротивления теплопередаче более фаворитных вариантов конструкций внешних стенок.

к меню ↑

14.1 Расчет нужной толщины однослойной стенки

В таблице ниже определена толщина однослойной внешней стенки дома, удовлетворяющая требованиям норм по теплозащите.

к меню ↑

14.2 Расчет сопротивления теплопередачи стенки

Ниже представлены значения сопротивления теплопередаче более фаворитных вариантов конструкций внешних стенок из газобетона, керамзитобетона, глиняних блоков, кирпича, с отделкой штукатуркой и облицовочным кирпичом, утеплением и без. По цветной полосе можно сопоставить меж собой эти варианты. Полоса зеленоватого цвета значит, что стенка соответствует нормативным требованиям по теплозащите, желтоватого — стенка соответствует допустимым требованиям, красноватого — стенка не соответствует требованиям

к меню ↑

14.3 Стенка из газобетонного блока

1	Газобетонный блок D600 (400 мм)	2,89 Вт/м·°C
2	Газобетонный блок D600 (300 мм) + теплоизолятор (100 мм)	4,59 Вт/м·°C
3	Газобетонный блок D600 (400 мм) + теплоизолятор (100 мм)	5,26 Вт/м·°C
4	Газобетонный блок D600 (300 мм) + вентилируемый зазор (30 мм) + облицовочный кирпич (120 мм)	2,20 Вт/м·°C
5	Газобетонный блок D600 (400 мм) + вентилируемый зазор (30 мм) + облицовочный кирпич (120 мм)	2,88 Вт/м·°C

к меню ↑

14.4 Стенка из керамзитобетонного блока

1	Керамзитобетонный блок (400 мм) + теплоизолятор (100 мм)	3,24 Вт/м·°C
2	Керамзитобетонный блок (400 мм) + замкнутый зазор (30 мм) + облицовочный кирпич (120 мм)	1,38 Вт/м·°C
3	Керамзитобетонный блок (400 мм) + теплоизолятор (100 мм) + вентилируемый зазор (30 мм) + облицовочный кирпич (120 мм)	3,21 Вт/м·°C

к меню ↑

14.5 Стенка из глиняного блока

1	Глиняний блок (510 мм)	3,20 Вт/м·°C
2	Глиняний блок тёплый (380 мм)	3,18 Вт/м·°C
3	Глиняний блок (510 мм) + теплоизолятор (100 мм)	4,81 Вт/м·°C
4	Глиняний блок (380 мм) + замкнутый зазор (30 мм) + облицовочный кирпич (120 мм)	2,62 Вт/м·°C

к меню ↑

14.6 Стенка из силикатного кирпича

1	Кирпич (380 мм) + теплоизолятор (100 мм)	3,07 Вт/м·°C
2	Кирпич (510 мм) + замкнутый зазор (30 мм) + облицовочный кирпич (120 мм)	1,38 Вт/м·°C
3	Кирпич (380 мм) + теплоизолятор (100 мм) + вентилируемый зазор (30 мм) + облицовочный кирпич (120 мм)	3,05 Вт/м·°C

к меню ↑

14.7 Таблица теплопроводимости металлов

Теплопроводимость металлов более принципиальна в строительстве, к примеру, при выборе радиаторов отопления. Также без схожих значений не обойтись при сварке ответственных конструкций, производстве полупроводников и разных изоляторов. Ниже приведены сравнительные таблицы проводимости тепла разных металлов.

к меню ↑

14.8 Таблица теплопроводимости дерева

Древесная порода в строительстве негласно относится к элитным материалам для возведения домов. И это не только лишь из-за экологичности и высочайшей цены. Самые низкие коэффициенты теплопроводимости у дерева. При всем этом подобные значения впрямую зависят от породы. Самый маленький коэффициент посреди строй пород имеет кедр (всего 0,095 Вт/(м∙С)) и пробка. Из последней возводить дома очень недешево и затруднительно. Но зато пробка для покрытия пола ценится из-за собственной низкой проводимости тепла и добротных звукоизоляционных свойств. Ниже представлены таблицы теплопроводимости и прочности разных пород.

к меню ↑

14.9 Таблица проводимости тепла бетонов

Бетон в разных его вариациях является самым распространённым строительным материалом на сей день, хотя и не является самым «тёплым». В строительстве различают конструкционные и теплоизоляционные бетоны. Из первых строят фундаменты и ответственные узлы построек с следующим утеплением, из вторых строят стенки. Зависимо от региона к таким или применяется дополнительное утепление, или нет.

Сравнительная таблица теплоизоляционных бетонов и теплопроводимости разных материалов стенок

Более «тёплым» и крепким считает газобетон. Хотя это не совершенно так. Если ассоциировать структуру пеноблоков и газобетона, можно узреть значительные различия. У первых поры замкнутые, когда же у газосиликатов большая часть их открытые, вроде бы «рваные». Вот поэтому в ветреную погоду неутеплённый дом из газоблоков очень прохладный. Эта же причина делает схожий лёгкий бетон более подверженным к воздействиям воды.

к меню ↑

14.10 Какой коэффициент теплопроводимости у воздушной прослойки

В строительстве часто употребляют воздушные ветронепродуваемые прослойки, которые только наращивают проводимость тепла всего строения. Также подобные продухи нужны для вывода воды наружу

Повышенное внимание проектированию схожих прослоек уделяется в пенобетонных зданиях различного предназначения. У схожих прослоек также есть собственный коэффициент теплопроводимости зависимо от их толщины

Таблица проводимости тепла воздушных прослоек