Сравнение теплопроводности утеплителей: Сравнительная таблица утеплителей по теплопроводности, толщине и плотности

Сравнительная таблица утеплителей по теплопроводности, толщине и плотности

Автор Марсель Сагитов На чтение 6 мин. Просмотров 289

В привычной для населения страны холодной зиме, востребованность теплоизоляционных материалов всегда на высоком уровне. Необходимо учитывать все особенности каждого из утеплителей, чтобы сделать выбор в пользу качественного и целесообразного материала.

Зачем нужна теплоизоляция?

Актуальность теплоизоляции заключается в следующем:

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

Потери тепла сквозь стены обычного многоэтажного жилого дома составляют 30-40%. Для снижения теплопотерь нужны специальные теплоизоляционные материалы. Применение в зимний период электрических обогревателей способствует дополнительному расходу на электроэнергию. Эти расходы выгодней компенсировать использованием качественного теплоизоляционного материала, обеспечивающего сохранение тепла в зимний период и прохладу в летнюю жару. При этом затраты на охлаждение помещения кондиционером также будут сведены к минимуму.

  • Увеличение долговечности конструкций здания.

В случае промышленных зданий с использованием металлического каркаса, утеплитель позволяет защитить поверхность металла от коррозии, являющейся самым пагубным дефектом для данного вида конструкций. А срок службы для здания из кирпича определяется количеством циклов замораживания/оттаивания. Воздействие этих циклов воспринимает утеплитель, ведь точка росы при этом находится в теплоизоляционном материале, а не материале стены. Такое утепление позволяет увеличить срок службы здания во много раз.

  • Шумоизоляция.

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

  • Увеличение полезной площади зданий.

Использование системы теплоизоляции позволяет уменьшить толщину наружных стен, при этом увеличивая внутреннюю площадь здания.

Как правильно выбрать утеплитель?

При выборе утеплителя нужно обращать внимание на: ценовую доступность, сферу применения, мнение экспертов и технические характеристики, являющиеся самым важным критерием.

Основные требования, предъявляемые к теплоизоляционным материалам:

  • Теплопроводность.

Теплопроводность подразумевает под собой способность материала передавать теплоту. Это свойство характеризуется коэффициентом теплопроводности, на основе которого принимают необходимую толщину утеплителя.

Теплоизоляционный материал с низким коэффициентом теплопроводности является лучшим выбором.

Также теплопроводность тесно связана с понятиями плотности и толщины утеплителя, поэтому при выборе необходимо обращать внимание и на эти факторы. Теплопроводность одного и того же материала может изменяться в зависимости от плотности.

Под плотностью понимают массу одного кубического метра теплоизоляционного материала. По плотности материалы подразделяются на: особо лёгкие, лёгкие, средние, плотные (жёсткие). К легким относятся пористые материалы, подходящие для утепления стен, перегородок, перекрытий. Плотные утеплители лучше подходят для утепления снаружи.

Чем меньше плотность утеплителя, тем меньше вес, а теплопроводность выше. Это является показателем качества утепления. А небольшой вес способствует удобству монтажа и укладки. В ходе опытных исследований установлено, что утеплитель, имеющий плотность от 8 до 35 кг/м³ лучше всего удерживает тепло и  подходят для утепления вертикальных конструкций внутри помещений.

А как зависит теплопроводность от толщины? Существует ошибочное мнение, что утеплитель большой толщины будет лучше удерживать тепло внутри помещения. Это приводит к неоправданным расходам. Слишком большая толщина утеплителя может привести к нарушению естественной вентиляции и в помещении будет слишком душно.

А недостаточная толщина утеплителя приводит к тому, что холод будет проникать через толщу стены и на плоскости стены образуется конденсат, стена будет неотвратимо отсыревать, появится плесень и грибок.

Толщину утеплителя необходимо определять на основании теплотехнического расчета с учетом климатических особенностей территории, материала стены и её минимально допустимого значения сопротивления теплопередачи.

В случае игнорирования расчета может появиться ряд проблем, решение которых потребует больших дополнительных затрат!

Таблица теплопроводности материалов

Материал Теплопроводность материалов, Вт/м*⸰С Плотность, кг/м³
Пенополиуретан 0,020 30
0,029 40
0,035 60
0,041 80
Пенополистирол 0,037 10-11
0,035 15-16
0,037 16-17
0,033 25-27
0,041 35-37
Пенополистирол (экструдированный) 0,028-0,034 28-45
Базальтовая вата 0,039 30-35
0,036 34-38
0,035 38-45
0,035 40-50
0,036 80-90
0,038 145
0,038 120-190
Эковата 0,032 35
0,038 50
0,04 65
0,041 70
Изолон 0,031 33
0,033 50
0,036 66
0,039 100
Пенофол 0,037-0,051 45
0,038-0,052 54
0,038-0,052 74
  • Экологичность.

Этот фактор является значимым, особенно в случае утепления жилого дома, так как многие материалы выделяют формальдегид, что влияет на рост раковых опухолей. Поэтому необходимо делать выбор в сторону нетоксичных и биологически нейтральных материалов. С точки зрения экологичности лучшим теплоизоляционным материалом считается каменная вата.

  • Пожарная безопасность.

Материал должен быть негорючим и безопасным. Гореть может любой материал, разница состоит в том, при каком температуре он возгорается. Важным является то, чтобы утеплитель был самозатухающим.

  • Паро- и водонепроницаемость.

Преимущество имеют те материалы, которые обладают водонепроницаемостью, так как впитывание влаги приводит к тому, что  эффективность материала становится низкой и полезные характеристики утеплителя через год использования снижаются на 50% и более.

  • Долговечность.

В среднем срок службы изоляционных материалов составляет от 5 до 10-15 лет. Теплоизоляционные материалы, имеющие в составе вату  в первые годы службы значительно снижают свою эффективность.  Зато пенополиуретан обладает сроком службы

свыше 50 лет.

Достоинства и недостатки утеплителей

  1. Пенополиуретанна сегодняшний день самый эффективный утеплитель.

    Виды ППУ

Достоинства: бесшовный монтаж пеной, долговечность, лучшая тепло- и гидроизоляция.

Недостатки: дороговизна материала, неустойчивость к УФ-излучению.

  1. Пенополистирол (пенопласт) – востребован для использования в качестве утеплителя для помещений разных типов.

Достоинства: низкая теплопроводность, невысокая стоимость, удобство монтажа, водонепроницаемость.

Недостатки: хрупкость, легкая воспламеняемость, образование конденсата.

  1. Экструдированный пенополистирол
    – прочный и удобный материал, при необходимости элементов нужного размера легко разрезается ножом.

Достоинства: очень низкая теплопроводность, водонепроницаемость, прочность на сжатие, удобство монтажа, отсутствие плесени и гниения, возможность эксплуатации от -50⸰С до +75⸰С.

Недостатки: намного дороже пенопласта, восприимчивость к органическим растворителям, образование конденсата.

  1. Базальтовая (каменная) вата – минеральная вата, изготавливающаяся на базальтовой основе.

Достоинства: противостояние образованию грибков, звукоизоляция, прочность к механическим воздействиям, огнеупорность, негорючесть.

Недостатки: более высокая стоимость, по сравнению с аналогами.

  1. Эковата – утеплитель, выполненный на основе естественных материалов (волокна дерева и минералы). На сегодняшний день применяется довольно часто.

Достоинства: звукоизоляция, экологичность, влагостойкость, доступная стоимость.

Недостатки: во время эксплуатации повышается теплопроводность, необходимость специального оборудования для монтажа, возможность усадки.

  1. Изолон – современный утеплитель, изготавливаемый путем вспенивания полиэтилена. Является одним из самых востребованных.

Достоинства: низкая теплопроводность, низкая паропроницаемость, высокая шумоизоляция, удобство резки и монтажа, экологичность, гибкость, небольшой вес.

Недостатки: низкая прочность, необходимость устройства вентиляционного зазора.

  1. Пенофол – утеплитель, который отвечает многим требованиям, предъявляемым к качеству утеплителя и утепления различных помещений, а также конструкций и т.д.

Достоинства: экологичность, высокая способность к отражению тепла, высокая шумоизоляция, влагонепроницаемость,  негорючесть, удобство перевозки и монтажа, отражение воздействия радиации.

Недостатки: малая жесткость, затрудненность крепления материала, в качестве теплоизоляции одного пенофола недостаточно.

Заключение

Рассмотренные достоинства и недостатки утеплителей позволят выбрать самый подходящий вариант уже на стадии проектирования. При этом учитывать все требования, предъявляемые к теплоизоляционному материалу, в первую очередь теплопроводность.

Полезно1Бесполезно

Сравнение утеплителей — свойства и таблица теплопроводности. Жми!

Требования к частным домам и квартирам по уровню сохранения тепла значительно повысились. Многие прибегают к дополнительной отделке чердачных перекрытий, внешних стен по причине постоянного повышения стоимости энергоносителей.

За последние годы появилось достаточно материалов, позволяющих значительно улучшить сбережение тепла в частном доме или квартире. Они также обладают рядом других свойств, что в целом делает их прекрасной альтернативой капитальной реконструкции.

Разновидности  и  описание

На выбор потребителей предлагаются материалы с различными механическими свойствами.

От этого во многом зависит удобство монтажа и свойства. По данному показателю различают:

  1. Пеноблоки. Изготавливаются из бетона со специальными добавками. В результате химической реакции структура получается пористой.
  2. Плиты. Строительный материал различной толщины и плотности изготавливается при помощи прессования или склеивания.
  3. Вата. Продается в рулонах и характеризуется волокнистой структурой.
  4. Гранулы (крошка). Сыпучие утеплители с пеновеществами различной фракции.

[warning]Важно знать: подбор материала осуществляется с учетом свойств, стоимости и предназначения. Применение одинакового утеплителя для стен и чердачного перекрытия не позволит получить желаемый эффект, если не указано, что он предназначен для конкретной поверхности.[/warning]

Сырьем для утеплителей могут выступать различные вещества. Они все делятся на две категории:

  • органические на основе торфа, камыша, древесины;
  • неорганические — изготавливаются из вспененного бетона, минералов, асбестосодержащих веществ и др.

Основные свойства

Эффективность материала во многом зависит от трех основных характеристик. А именно:
  1. Теплопроводность. Это главный показатель материала, выражается коэффициентом, исчисляется в ваттах на 1 метр квадратный. В зависимости от уровня удержания тепла требуется разное количество утеплителя. На него существенно влияет показатель впитывания влаги.
  2. Плотность. Не менее важная характеристика. Чем выше плотность пористого материала, тем эффективнее будет удерживаться тепло внутри здания. В большинстве случаев именно данный показатель является определяющим при выборе утеплителя для стен, этажного перекрытия или крыши.
  3. Гигроскопичность. Устойчивость к воздействию влаги очень важна. Например, цокольные перекрытия, которые расположены в сырых местах, важно утеплять материалом с самой низкой гигроскопичностью, каким является, например, пластиформ.

Нужно обращать внимание и на ряд других показателей. Это устойчивость механическим повреждениям, перепадам температур, горючесть и длительность эксплуатации.

Сравнение основных показателей

Чтобы понять, насколько эффективным будет тот или иной утеплитель, необходимо сравнить основные показатели материалов. Это можно сделать, просмотрев таблицу 1.

МатериалПлотность кг/м3ТеплопроводностьГигроскопичностьМинимальный слой, см
Пенополистирол30-40

 

Очень низкаяСредняя10
Пластиформ50-60НизкаяОчень низкая2
Пенофол60-70НизкаяСредняя5
Пенопласт35-50Очень низкаяСредняя10
Пеноплекс25-32низкаянизкая20
Минеральная вата35-125НизкаяВысокая10-15
Базальтовое волокно130Низкаявысокая15
Керамзит500ВысокаяНизкая20
Ячеистый бетон400-800ВысокаяВысокая20-40
Пеностекло100-600Низкаянизкая10-15

 

Таблица 1 Сравнение теплоизоляционных свойств материалов

Из приведенных видов лидером в рейтинге считается пенопласт. Материал имеет неоспоримые достоинства, в том числе доступную стоимость.

При этом многие отдают предпочтение пластиформу, минеральной вате или ячеистому бетону. Это связанно с индивидуальными предпочтениями, особенностями монтажа и некоторыми физическими свойствами.

Особенности применения

Прежде чем определиться с материалами для отделки частного дома или квартиры, необходимо правильно рассчитать толщину слоя конкретного утеплителя.

Также следует придерживаться следующих рекомендаций:

  1. Для горизонтальных поверхностей (пол, потолок) можно использовать практически любой материал. Применение дополнительного слоя с высокой механической прочностью обязательно.
  2. Цокольные перекрытия рекомендуется утеплять стройматериалами с низкой гигроскопичностью. Повышенная влажность должна быть учтена. В противном случае утеплитель под воздействием влаги частично или полностью потеряет свойства.
  3. Для вертикальных поверхностей (стены) необходимо использовать материалы плитно-листового типа. Насыпные или рулонные со временем будут проседать, поэтому необходимо тщательно продумать способ крепежа.

Монтаж различных видов


Выбирая тот или иной материал для лучшего сохранения тепла в доме или квартире, нужно учесть особенности его установки. Сложность и набор инструментов для проведения монтажных работ во многом зависит от формы теплоизоляции. А именно:
  • керамзит. Применяется исключительно для полов и межэтажных перекрытий. Нужен шанцевый инструмент и дополнительные стройматериалы (стяжка или доски). Также потребуется гидроизоляционный слой в виде рубероида или другого аналогичного материала.
  • минеральная вата. Правильный монтаж предполагает использование ручного инструмента для крепления каркаса. Минеральная вата очень просто устанавливается в заранее подготовленные ячейки, но требуется равномерное крепление по всей плоскости. Гидроизоляционный слой поверх утеплителя – обязательное условие продолжительной эксплуатации. Может использоваться для вертикальных и горизонтальных поверхностей.

[advice]Обратите внимание: занимаясь монтажом любого вида утеплителя важно помнить о гидро- и пароизоляции. Защитить отделку от прямого воздействия влаги очень важно.[/advice]

  • пенопласт. Плиты крепятся к поверхности дюбелями с «пятаками». Среди необходимых инструментов шуруповерт, перфоратор, строительный нож и дюбеля. Форма стройматериала и легкий вес позволяет даже самостоятельно выполнить весь объем работ за короткий период времени.
  • пеностекло. Для плотного соединения с поверхностью используются механические крепления или же растворы (цемента, мастик и других клеевых составов). Выбор зависит от материала стен. Большой популярностью пользуются блоки, но также в ассортименте имеются плиты и гранулы.

Что выбрать

Ежегодно появляются новые стройматериалы на различных выставках. С их помощью можно значительно сократить расходы на энергоресурсы в холодное время года. Но какой же из них будет оптимальным решением по всем параметрам. Мнения экспертов во многом расходятся.

Подбор материала основывается на свойствах, стоимости и удобстве монтажа. Производители наносят определенную маркировку на изделия, что существенно упрощает выбор. Например, пенопласт для стен, пола или крыши отличается свойствами и имеет специальные отметки.

Многие отдают предпочтение минеральной вате в сухих помещениях, пенопласту в помещениях с повышенной влажностью, и напыляемым утеплителям для труднодоступных мест.

Какой утеплитель лучше: эковата, каменная вата или пенополистирол, смотрите в следующем видео:

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Какой толщины должен быть утеплитель, сравнение теплопроводности материалов.

Необходимость использования Систем теплоизоляции WDVS вызвана высокой экономической эффективностью.

Вслед за странами Европы, в Российской Федерации приняли новые нормы теплосопротивления ограждающих и несущих конструкций, направленные на снижение эксплуатационных расходов и энергосбережение. С выходом СНиП II-3-79*, СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» прежние нормы теплосопротивления устарели. Новыми нормами предусмотрено резкое возрастание требуемого сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций. Теперь прежде использовавшиеся подходы в строительстве не соответствуют новым нормативным документам, необходимо менять принципы проектирования и строительства, внедрять современные технологии.

 Как показали расчёты, однослойные конструкции экономически не отвечают принятым новым нормам строительной теплотехники. К примеру, в случае использования высокой несущей способности железобетона или кирпичной кладки, для того, чтобы этим же материалом выдержать нормы теплосопротивления, толщину стен необходимо увеличить соответственно до 6 и 2,3 метров, что противоречит здравому смыслу. Если же использовать материалы с лучшими показателями по теплосопротивлению, то их несущая способность сильно ограничена, к примеру, как у газобетона и керамзитобетона, а пенополистирол и минвата, эффективные утеплители, вообще не являются конструкционными материалами. На данный момент нет абсолютного строительного материала, у которого бы была высокая несущая способность в сочетании с высоким коэффициентом теплосопротивления.

Чтобы отвечать всем нормам строительства и энергосбережения необходимо здание строить по принципу многослойных конструкций, где одна часть будет выполнять несущую функцию, вторая — тепловую защиту здания. В таком случае толщина стен остаётся разумной, соблюдается нормированное теплосопротивление стен. Системы WDVS по своим теплотехническим показателям являются самыми оптимальными из всех представленных на рынке фасадных систем.

Таблица необходимой толщины утеплителя для выполнения требований действующих норм по теплосопротивлению в некоторых городах РФ:

Таблица, где: 1 — географическая точка 2 — средняя температура отопительного периода 3 — продолжительность отопительного периода в сутках 4 — градусо-сутки отопительного периода Dd, °С * сут 5 — нормируемое значение сопротивления теплопередаче Rreq, м2*°С/Вт стен 6 — требуемая толщина утеплителя

Условия выполнения расчётов для таблицы:

1. Расчёт основывается на требованиях СНиП 23-02-2003
2. За пример расчёта взята группа зданий 1 — Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты, гостиницы и общежития.
3. За несущую стену в таблице принимается кирпичная кладка толщиной 510 мм из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-песчаном растворе l = 0,76 Вт/(м * °С)
4. Коэффициент теплопроводности берётся для зон А.
5. Расчётная температура внутреннего воздуха помещения + 21 °С «жилая комната в холодный период года» (ГОСТ 30494-96)
6. Rreq рассчитано по формуле Rreq=aDd+b для данного географического места
7. Расчёт: Формула расчёта общего сопротивления теплопередаче многослойных ограждений:
R0= Rв + Rв.п + Rн.к + Rо.к + Rн Rв — сопротивление теплообмену у внутренней поверхности конструкции
Rн — сопротивление теплообмену у наружной поверхности конструкции
Rв.п — сопротивление теплопроводности воздушной прослойки (20 мм)
Rн.к — сопротивление теплопроводности несущей конструкции
Rо.к — сопротивление теплопроводности ограждающей конструкции
R = d/l d — толщина однородного материала в м,
l — коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м * °С)
R0 = 0,115 + 0,02/7,3 + 0,51/0,76 + dу/l + 0,043 = 0,832 + dу/l
dу — толщина теплоизоляции
R0 = Rreq
Формула расчёта толщины утеплителя для данных условий:
dу = l * ( Rreq — 0,832 )

а) — за среднюю толщину воздушной прослойки между стеной и теплоизоляцией принято 20 мм
б) — коэффициент теплопроводности пенополистирола ПСБ-С-25Ф l = 0,039 Вт/(м * °С) (на основании протокола испытаний)
в) — коэффициент теплопроводности фасадной минваты l = 0,041 Вт/(м * °С) (на основании протокола испытаний)

* в таблице даны усреднённые показатели необходимой толщины этих двух типов утеплителя.

Примерный расчёт толщины стен из однородного материала для выполнения требований СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».

* для сравнительного анализа используются данные климатической зоны г. Москвы и Московской области.

Условия выполнения расчётов для таблицы:

1. Нормируемое значение сопротивления теплопередаче Rreq = 3,14
2. Толщина однородного материала d= Rreq * l

Таким образом, из таблицы видно, что для того, чтобы построить здание из однородного материала, отвечающее современным требованиям теплосопротивления, к примеру, из традиционной кирпичной кладки, даже из дырчатого кирпича, толщина стен должна быть не менее 1,53 метра.


Чтобы наглядно показать, какой толщины необходим материал для выполнения требований по теплосопротивлению стен из однородного материала, выполнен расчёт, учитывающий конструктивные особенности применения материалов, получились следующие результаты:

В данной таблице указаны расчётные данные по теплопроводности материалов.

По данным таблицы для наглядности получается следующая диаграмма:

Автор: Геннaдий Eмeльянoв

Сравнение теплопроводности строительных материалов

Содержание статьи

Минеральная вата

Минеральной ватой называется материал, основой которого является базальтовое волокно.

Применяться минеральная вата может не везде, так как имеет нижний температурный предел. К примеру, этот утеплитель не может быть использован в холодильной камере.

Под воздействием низких температур минеральная вата становится хрупкой и деформируется, что недопустимо для утеплителя. Здесь, как показывает сравнение утеплителей по теплопроводности, преимущество на стороне пенополистирола, у которого нет нижнего температурного предела.

Что касается верхней температурной границы, тут все зависит от механических нагрузок во время воздействия высокой температуры и длительности этого воздействия. Если вам интересна теплопроводность утеплителей, таблица, которая есть на нашем сайте, поможет в получении информации об этом. В частности там приведен коэффициент теплопроводности минеральной ваты.

Еще утеплитель из минеральной ваты гигроскопичен, из-за чего необходимо возводить вентилируемые стены и кровлю. Это в ряде случаев приводит к большому расходу денежных средств.

Утеплитель из минеральной ваты тяжелее своего аналога из пенополистирола в 1,5-3 раза. Отсюда более высокая стоимость его транспортировки. Также минус в том, что такой утеплитель может быть использован лишь тогда, когда фундамент сооружения, которое утепляется с его помощью, достаточно прочен. Разумеется, труднее производить погрузочно-разгрузочные и строительно-монтажные работы с использованием утеплителя большой массы.

Пример расчета потерь тепла

Если взять, к примеру, стену из материала с коэффициентом теплопроводности 1, то при разности температур с двух сторон этой стены в 1°, потери тепла составят 1 Вт. Если же толщину стены взять не 1 метр, а 10 см, то потери составят уже 10 Вт. В случае, если разность температур будет 10°, то тепловые потери также составят 10 Вт.

Рассмотрим теперь на конкретном примере расчет потери тепла целого здания. Высоту его возьмем 6 метров (8 с коньком), ширину – 10 метров, а длину – 15 метров. Для простоты расчетов берем 10 окон площадью 1 м2. Температуру внутри помещения будем считать равную 25°C, а на улице -15°C. Вычисляем площадь всех поверхностей, через которые происходит потеря тепла:

  • Окна – 10 м2.
  • Пол – 150 м2.
  • Стены – 300 м2.
  • Крыша (со скатами по длинной стороне) – 160 м2.

Формула теплопроводности строительных материалов позволяет вычислить коэффициенты для всех частей здания. Но проще использовать уже готовые данные из справочника. Там есть таблица теплопроводности строительных материалов. Рассмотрим каждый элемент по отдельности и определим его тепловое сопротивление. Оно рассчитывается по формуле R = d/λ, где d – толщина материала, а λ – коэффициент его теплопроводности.

Пол – 10 см бетона (R=0,058 (м2*°C)/Вт) и 10 см минеральной ваты (R=2,8 (м2*°C)/Вт). Теперь складываем эти два показателя. Таким образом, тепловое сопротивление пола равняется 2,858 (м2*°C)/Вт.

Аналогично считаются стены, окна и кровля. Материал – ячеистый бетон (газобетон), толщина 30 см. В таком случае R=3,75 (м2*°C)/Вт. Тепловое сопротивление пластового окна — 0,4 (м2*°C)/Вт.

Кровлю будем считать из минеральной ваты толщиной в 10 см и профлиста. Так как металл имеет высокий коэффициент теплопроводности, то профлист в расчет не берем. Тогда R крыши составит 2,8 (м2*°C)/Вт.

Следующая формула позволяет выяснить потери тепловой энергии.

Q = S * T / R, где S – площадь поверхности, T – разница температур снаружи и внутри (40°C). Рассчитаем потери тепла для каждого элемента:

  • Для крыши: Q = 160*40/2,8=2,3 кВт.
  • Для стен: Q = 300*40/3,75=3,2 кВт.
  • Для окон: Q = 10*40/0,4=1 кВт.
  • Для пола: Q = 150*40/2,858=2,1 кВт.

Далее все эти показатели суммируются. Таким образом, для данного коттеджа тепловые потери составят 8,6 кВт. А для поддержания оптимальной температуры потребуется котельное оборудование мощностью не менее 10 кВт.

Свойства утеплителя

Выбирая утепление необходимо учитывать большой спектр его характеристик. Наиболее важными из них будут:

Схема утепления стен стекловатой.

  1. Плотность. От этого показателя в прямой зависимости находится теплопроводность. Чем она плотнее, тем показатель теплопроводности выше. Кроме того, этот показатель во многом является определяющим для различно ориентированных поверхностей.
  2. Теплопроводность. Это основной показатель утеплителей. Чем меньше способность удерживать тепло, тем больше требуется материала на утепление. В свою очередь, этот показатель зависит от способности впитывать влагу.
  3. Гигроскопичность. Утеплители, у которых этот показатель низкий, плохо впитывают влагу и, соответственно, имеют низкую способность проводить тепло, что влияет, как на потребное количество, так и долговечность.

Кроме того, по своим механическим свойствам утеплители обычно делят на четыре класса:

  • насыпной – гранулы или крошка – пеновещества различных фракций;
  • вата – непосредственно рулонный материал или различные изделия с ее использованием;
  • плиты – пластины различных размеров, изготовленные способом склеивания и прессования;
  • пеноблоки – изготавливаются из вспененного бетона, стекла или других материалов с соответствующими свойствами.

Плотность и ее влияние на свойства материала

Показатель плотности определяет отношение массы материала к объему. Высокий коэффициент означает существенную нагрузку на основание, этот факт учитывают при выборе утеплителя. Есть плотные материалы, которые уступают по изоляционным характеристикам более рыхлым изделиям. Например, деревянный брус с показателями 510 кг/м3 имеет теплопроводность 0,15 ВТ/м*К, а минеральная вата в 50 кг/м3 — 0,35 Вт/м*К.

Современные теплоизоляторы классифицируются по уровню плотности на 4 группы:

  • очень легкие — пенопласт, имеющий пористую структуру и газонаполненные ячейки;
  • легкие — минераловатная продукция;
  • средние — пеностекло;
  • плотные — жесткие плиты из базальтового волокна.

Легкий утеплитель для стен плохо переносит механическую нагрузку, поэтому нуждается в создании защитного слоя. Слабая связь между молекулами не может противостоять внешнему воздействию, и материал разрушается. При монтаже минеральной ваты, пенопласта, экструдированного пенополистирола устанавливают гидроизоляцию и ветрозащиту, используют облицовку или наносят слой штукатурки.

Отличительные особенности утеплителя из ППЭ

Технические характеристики

Теплоизоляция из вспененного полиэтилена представляет собой изделия с закрытопористой структурой, мягкие и эластичные, имеющие соответствующую своему назначению форму. Они обладают рядом свойств, характеризующих газонаполненные полимеры:

  • Плотностью от 20-ти до 80-ти кг/м3,
  • Диапазоном рабочих температур от -60-ти до +100 0C,
  • Отличной влагостойкостью, при которой влагопоглощение составляет не более 2 % объёма, и практически абсолютной паронепроницаемостью,
  • Высоким показателем шумопоглощения уже при толщине, больше либо равной 5-ти мм,
  • Стойкостью к большинству химически активных веществ,
  • Отсутствием гниения и поражения грибком,
  • Очень продолжительным сроком эксплуатации, в некоторых случаях достигающим более 80-ти лет,
  • Нетоксичностью и экологической безопасностью.

Но самой важной характеристикой материалов из пенополиэтилена является очень малая теплопроводность, благодаря которой они могут использоваться в теплоизоляционных целях. Как известно, лучше всего сохраняет тепло воздух, а его в этом материале предостаточно

Коэффициент теплоотдачи утеплителя из вспененного полиэтилена составляет всего 0,036 Вт/м2 * 0C (для сравнения теплопроводность железобетона – около 1,69, гипсокартона – 0,15, дерева – 0,09, минеральной ваты – 0,07 Вт/м2 * 0C).

ИНТЕРЕСНО! Теплоизоляция из вспененного полиэтилена слоем толщиной 10 мм способна заменить 150-тимиллиметровую толщину кирпичной кладки.

Область применения

Утеплитель из вспененного полиэтилена широко применим в новом и реконструктивном строительстве объектов жилого и производственного комплекса, а также автомобиле- и приборостроении:

  • Для уменьшения теплопередачи путем конвекции и теплового излучения от стен, полов и кровель,
  • В качестве отражающей изоляции для увеличения теплоотдачи отопительных систем,
  • Для защиты трубных систем и магистралей разного назначения,
  • В виде утепляющей прокладки для различных щелей и проемов,
  • Для изолирования вентиляционных и кондиционирующих систем.

Кроме этого, пенополиэтилен используется как упаковочный материал для транспортировки продукции, требующей тепловой и механической защиты.

Вреден ли вспененный полиэтилен?

Сторонники использования в строительстве натуральных материалов могут говорить о вредности химически синтезированных веществ. Действительно, при нагревании выше 120 0C вспененный полиэтилен превращается в жидкую массу, которая может быть токсичной. Но в стандартных бытовых условиях он абсолютно безвреден. Более того, утеплительные материалы из пенополиэтилена по большинству показателей превосходят дерево, железо и камень Строительные конструкции с их применением обладают легкостью, теплом и низкой себестоимостью.

Производство пеноплекса и разновидности материала

Производство пеноплекса организовано по следующей технологии: мелкие гранулы полистирола в герметичной камере подвергаются воздействию высокой температуры (130С-140С), вследствие чего расплавляются, а после добавления порофоров вспениваются. Порофоры – это синтетические добавки, которые в процессе нагревания выделяют азот и углекислый газ, превращающиеся после остывания пеноплекса в застывшие воздушные пузырьки, равномерно распределенные по всему материалу.

Сравнение теплопроводности пеноплекса и других стройматериалов

Составляющие компоненты порофоров для производства экструдированного пенополистирола (пеноплекса):

Составляющие пеноплекса Объем по массе
Полистирол 100
Мелкодисперсный перлит 1
Бикарбонат натрия Na2CO3 1
Кислота лимонная C6H8O7 0,8
Стеарат цинка (С36H70O4Zn / Zn(C18H35O2)2) или бария (C36H70BaO4) 0,2
Тетрабромпараксилол – добавка для обеспечения самозатухающих качеств вспенивающемуся  полистиролу 1,2

Производство пеноплекса

Застывшая пена может содержать некоторые синтетические наполнители, присутствие которых определяет направленность применения утеплителя – для стен, фундамента, и т.д. Самые распространенные добавки – антипирены для повышения пожаробезопасности (снижения степени возгораемости), антиоксиданты для предохранения материала от окисления на открытом воздухе, антистатические вещества для снятия статического и динамического напряжения в ходе эксплуатации утеплителя, световые стабилизаторы (предохранение от негативного влияния УФ излучения), модифицирующие добавки и др.

Полистирольная пена под давлением выдавливается из камеры-экструдера на транспортер для окончательного формирования в плиты или блоки. Процент газов в утеплителе достигает 98% от всего объема готового пеноплекса, поэтому изделия имеют небольшой вес при внушительных габаритах. Размеры для каждой функциональной линейки утеплителя приведены в таблицах ниже.Размеры и виды пеноплекса

Маленький размер пор (0,1-0,3 мм) и полная изоляция их друг от друга гарантирует высокие теплоизоляционные показатели любых марок пеноплекса. Для разных строительных объектов необходимо подбирать соответствующие серии и марки утеплителя, так как сооружения могут эксплуатироваться в разных условиях:

  1. Марка «К» разработана для утепления скатной или плоской кровли и крыши. Удельный вес (плотность) серии «К» – 28-33 кг/м3;
  2. Серия «С» – утеплитель для внутренних и внешних стен с плотностью вещества 25-35 кг/м3;
  3. Маркой «Ф» , цокольные и подвальные помещения. Материал с высокой влагонепроницаемостью, биологической устойчивостью и удельной массой ≥37 кг/м3;
  4. Пеноплекс марки «Комфорт» – универсальная серия утеплителя с плотностью 25-35 кг/м3. Направление применения – утепление квартир, домов, подвалов, балконов и лоджий;
  5. Марка «45» имеет самые высокие показатели морозостойкости и прочности, удельная масса 35-47 кг/м3. Предназначен для теплоизоляции дорожного полотна, ВПП, и других сильно нагружаемых объектов и конструкций.

Пенополистирольные сэндвич-панели

Отдельной категорией производятся сэндвич-панели, которые представляют собой усовершенствованный теплоизолятор для утепления чердаков и мансард, фасадов и фундаментов зданий. Сэндвич-панель имеет 2-3 слоя и цементно-стружечный лист в качестве нижней прослойки.

Сравнение с помощью таблицы

N Наименование Плотность Теппопроводность Цена , евро за куб.м. Затраты энергии на
кг/куб.м мин макс Евросоюз Россия квт*ч/куб. м.
1 целлюлозная вата 30-70 0,038 0,045 48-96 15-30 6
2 древесноволокнистая плита 150-230 0,039 0,052 150 800-1400
3 древесное волокно 30-50 0,037 0,05 200-250 13-50
4 киты из льняного волокна 30 0,037 0,04 150-200 210 30
5 пеностекло 100-150 0.05 0,07 135-168 1600
6 перлит 100-150 0,05 0.062 200-400 25-30 230
7 пробка 100-250 0,039 0,05 300 80
8 конопля, пенька 35-40 0,04 0.041 150 55
9 хлопковая вата 25-30 0,04 0,041 200 50
10 овечья шерсть 15-35 0,035 0,045 150 55
11 утиный пух 25-35 0,035 0,045 150-200
12 солома 300-400 0,08 0,12 165
13 минеральная (каменная) вата 20-80 0.038 0,047 50-100 30-50 150-180
14 стекповопокнистая вата 15-65 0,035 0,05 50-100 28-45 180-250
15 пенополистирол (безпрессовый) 15-30 0.035 0.047 50 28-75 450
16 пенополистирол экструзионный 25-40 0,035 0,042 188 75-90 850
17 пенополиуретан 27-35 0,03 0,035 250 220-350 1100

Показатель теплопроводных свойств является основным критерием при выборе утеплительного материала. Остается только сравнить ценовые политики разных поставщиков и определить необходимое количество.

Утеплитель – один из основных способов получить сооружение с необходимой энергоэффективностью. Перед его окончательным выбором точно определите условия использования и, вооружившись приведенной таблицей, совершите правильный выбор.

Таблица теплопроводности материалов на Ке-Ки

Кедр красный 500…570 0.095
Кембрик лакированный 0.16
Керамзит 800…1000 0.16…0.2 750
Керамзитовый горох 900…1500 0.17…0.32 750
Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией 800…1200 0.23…0.41 840
Керамзитобетон легкий 500…1200 0.18…0.46
Керамзитобетон на керамзитовом песке и керамзитопенобетон 500…1800 0.14…0.66 840
Керамзитобетон на перлитовом песке 800…1000 0.22…0.28 840
Керамика 1700…2300 1.5
Керамика теплая 0.12
Кирпич доменный (огнеупорный) 1000…2000 0.5…0.8
Кирпич диатомовый 500 0.8
Кирпич изоляционный 0.14
Кирпич карборундовый 1000…1300 11…18 700
Кирпич красный плотный 1700…2100 0.67 840…880
Кирпич красный пористый 1500 0.44
Кирпич клинкерный 1800…2000 0.8…1.6
Кирпич кремнеземный 0.15
Кирпич облицовочный 1800 0.93 880
Кирпич пустотелый 0.44
Кирпич силикатный 1000…2200 0.5…1.3 750…840
Кирпич силикатный с тех. пустотами 0.7
Кирпич силикатный щелевой 0.4
Кирпич сплошной 0.67
Кирпич строительный 800…1500 0.23…0.3 800
Кирпич трепельный 700…1300 0.27 710
Кирпич шлаковый 1100…1400 0.58

Таблица сравнения утеплителей

Чтобы показать наглядно и схематично, какой утеплитель, образно говоря, чего стоит, сравнить, проще изобразить это в таблице. Здесь представлены самые популярные утеплители. Оцениваются они по таким категориям, как вышеуказанные теплопроводность, гигроскопичность и плотность.

Материал

Теплопроводность

Гигроскопичность

Плотность (кг/м3)

Минеральная вата

Низкая

Высокая

30-125

Пенофол

Низкая

Средняя

60-70

Пенополистирол

Очень низкая

Средняя

30-40

Керамзит

Высокая

Низкая

500

Пластиформ

Низкая

Очень низкая

50-60

Пенопласт

Очень низкая

Средняя

35-50

Пеноплекс

Низкая

Низкая

25-32

Ячеистый бетон

Высокая

Высокая

400-800

Базальтовое волокно

Низкая

Высокая

130

Своеобразным лидеров в рейтинге утеплительных материалов можно считать пенопласт. Здесь конкурентной будет также доступность и вполне себе недорогая цена. Но некорректным будет советовать что-то одно, не зная ситуации, области утепления, финансовых возможностей, объема работы и т.д.

Сравнение утеплителей по теплопроводности

Пенополистирол (пенопласт)

Плиты пенополистирола (пенопласта)

Это самый популярный теплоизоляционный материал в России, благодаря своей низкой теплопроводности, невысокой стоимости и легкости монтажа. Пенопласт изготавливается в плитах толщиной от 20 до 150 мм путем вспенивания полистирола и состоит на 99% из воздуха. Материал имеет различную плотность, имеет низкую теплопроводность и устойчив к влажности.

Благодаря своей низкой стоимости пенополистирол имеет большую востребованность среди компаний и частных застройщиков для утепления различных помещений. Но материал достаточно хрупкий и быстро воспламеняется, выделяя токсичные вещества при горении. Из-за этого пенопласт использовать предпочтительнее в нежилых помещениях и при теплоизоляции не нагружаемых конструкций — утепление фасада под штукатурку, стен подвалов и т.д.

Экструдированный пенополистирол

Пеноплэкс (экструдированный пенополистирол)

Экструзия (техноплэкс, пеноплэкс и т.д.) не подвергается воздействию влаги и гниению. Это очень прочный и удобный в использовании материал, который легко режется ножом на нужные размеры. Низкое водопоглощение обеспечивает при высокой влажности минимальное изменение свойств, плиты имеют высокую плотность и сопротивляемость сжатию. Экструдированный пенополистирол пожаробезопасен, долговечен и прост в применении.

Все эти характеристики, наряду с низкой теплопроводностью в сравнении с прочими утеплителями делает плиты техноплэкса, URSA XPS или пеноплэкса идеальным материалом для утепления ленточных фундаментов домов и отмосток. По заверениям производителей лист экструзии толщиной в 50 миллиметров, заменяет по теплопроводности 60 мм пеноблока, при этом материал не пропускает влагу и можно обойтись без дополнительной гидроизоляции.

Минеральная вата

Плиты минеральной ваты Изовер в упаковке

Минвата (например, Изовер, URSA, Техноруф и т.д.) производится из натуральных природных материалов – шлака, горных пород и доломита по специальной технологии. Минеральная вата имеет низкую теплопроводность и абсолютно пожаробезопасна. Выпускается материал в плитах и рулонах различной жесткости. Для горизонтальных плоскостей используются менее плотные маты, для вертикальных конструкций используют жесткие и полужесткие плиты.

Однако, одним из существенных недостатков данного утеплителя, как и базальтовой ваты является низкая влагостойкость, что требует при монтаже минваты устройства дополнительной влаго- и пароизоляции. Специалисты не рекомендуют использовать минеральная вату для утепления влажных помещений – подвалов домов и погребов, для теплоизоляции парилки изнутри в банях и предбанников. Но и здесь ее можно использовать при должной гидроизоляции.

Базальтовая вата

Плиты базальтовой ваты Роквул в упаковке

Данный материал производится расплавлением базальтовых горных пород и раздуве расплавленной массы с добавлением различных компонентов для получения волокнистой структуры с водоотталкивающими свойствами. Материал не воспламеняется, безопасен для здоровья человека, имеет хорошие показатели по теплоизоляции и звукоизоляции помещений. Используется, как для внутренней, так и для наружной теплоизоляции.

При монтаже базальтовой ваты следует использовать средства защиты (перчатки, респиратор и очки) для защиты слизистых оболочек от микрочастиц ваты. Наиболее известная в России марка базальтовой ваты – это материалы под маркой Rockwool. При эксплуатации плиты теплоизоляции не уплотняются и не слеживаются, а значит, прекрасные свойства низкой теплопроводности базальтовой ваты со временем остаются неизменными.

Пенофол, изолон (вспененный полиэтилен)

Фольгированный пенофол

Пенофол и изолон – это рулонные утеплители толщиной от 2 до 10 мм, состоящие из вспененного полиэтилена. Материал также выпускается со слоем фольги с одной стороны для создания отражающего эффекта. Утеплитель имеет толщину в несколько раз тоньше представленных ранее утеплителей, но при этом сохраняет и отражает до 97% тепловой энергии. Вспененный полиэтилен имеет длительный срок эксплуатации и экологически безопасен.

Изолон и фольгированный пенофол – легкий, тонкий и очень удобный в работе теплоизоляционный материал. Используют рулонный утеплитель для теплоизоляции влажных помещений, например, при утеплении балконов и лоджий в квартирах. Также применение данного утеплителя поможет вам сберечь полезную площадь в помещении, при утеплении внутри. Подробнее об этих материалах читайте в разделе «Органическая теплоизоляция».

Физика теплообмена

Явление теплообмена как способа передачи энергии способно произойти лишь в присутствии разницы температур. Существует три вида теплообмена в природе:

  • конвекция;
  • излучение;
  • теплопроводность.

Конвекция осуществляется за счёт перемещения тёплых и холодных потоков в жидких и газообразных средах. Например, комнатный воздух, нагретый от контакта с горячим радиатором, благодаря расширению, становится легче и поднимается в вверх, уступая место холодному. Такой процесс будет продолжаться непрерывно, пока существует разница температур в помещении. Наблюдаемый столб дыма из трубы — хорошая иллюстрация конвективного теплообмена.

Излучение — это способ распространения тепловой энергии в виде электромагнитных волн. Все тела вокруг нас являются источниками излучения, степень и интенсивность которого зависит от их температуры. Часть излучения от тел с высокой температурой можно видеть невооружённым глазом, некоторые тела настолько слабо испускают тепло, что его можно зарегистрировать только с помощью тепловизора.

Теплопроводность происходит за счёт передачи энергии между соседними твёрдыми частицами. Нагрев или охлаждение одного участка твёрдого тела вызовет распределение тепла внутри тела до выравнивания температуры в нём. Погруженные в кипяток деревянная чайная и металлическая ложки нагреются неодинаково. Это происходит потому, что различные материалы по-разному проводят тепло. Некоторые интенсивно, а некоторые настолько плохо, что могут служить в качестве тепловых барьеров.

Марка теплоизолятора Комфорт свойства и характеристики

Пеноплекс «Комфорт» – это модифицированный и усовершенствованный «Пеноплэкс 31С» с универсальными характеристиками. Материал активно используется при утеплении дачных построек, загородных домов и коттеджей. Высокая скорость монтажа и минимальные трудозатраты популяризуют утеплитель у частных домовладельцев – его используют для утепления чернового пола, фундамента и подвала дома, цоколя и кровли, стен и перегородок изнутри и снаружи здания. Пеноплекс «Комфорт» имеет высокие показатели по влагонепроницаемости и теплопроводности. В линейке серии пеноплекс марка «Комфорт» признана универсальной.

Пеноплекс предохраняет грунт от пучения при промерзании – при утеплении почвы этим материалом точка промерзания грунта поднимется. Эта серия оптимальна при утеплении дорожного и ж/д полотна, ВПП и технических площадей аэродромов. Плиты «Комфорт» сохраняют свои уникальные характеристики в течение всего времени эусплуатации. Характеристики марки утеплителя пеноплекс «Комфорт» – в таблице ниже:

Свойства Значение
Удельная масса 25,0-35,0 кг/м³
Прочность по сжатию 0,18(1,8; 18) МПа (кгс/см2)
Предел по изгибу 0,4 МПа
Поглощение влаги за 1 сутки 0,4 %
Поглощение влаги за 28 суток 0,5 %
Пожароустойчивость Группа Г4
Порог звукоизоляции 40 Дб
Паропроницаемость 0,007-0,008 Мг/(м·ч·Па)
Теплопроводность 0,030–0,032 Вт/(м·К)
Габариты (ширина, длина, высота) 600 мм х 1200 мм х 20, 30, 40, 50, 60, 80, 100 мм
Диапазон температур -50/+75C

Заблуждение думать, что пеноплекс и пенопласт – материалы-братья. Некоторые свойства пеноплекса можно приравнять к параметрам пенопласта, но не горючесть и водопоглощение.Общие характеристики пеноплекса

Производители давно освоили изготовление и негорючего пенопласта, и хорошо горящего пеноплекса. Но истина заключается в том, что пеноплекс не может самовозгораться, а в зоне открытого огня он будет только плавиться, выделяя угарный (СО) и углекислый (СО2) газы. Если пожар ликвидировать, то пеноплекс не будет даже тлеть.

Характеристики теплопроводности пенопласта

Для того чтобы рассмотреть такую характеристику, как теплопроводность пенопласта, разберемся для начала, что из себя представляет в принципе теплопроводность материалов. Теплопроводностью называют количественную характеристику способности тела проводить тепло.

Это количество тепловой энергии (Ватт), которое любой материал способен провести через себя (метр), при определенной температуре (С) за определенное время. Обозначается — λ и выражается Вт/м•С.

Определим оптимальные размеры данного утеплителя исходя из его теплопроводных характеристик. На рынке стройматериалов большое множество различных утеплителей. Пенопласт, как мы уже знаем, обладает теплопроводностью очень низкой, но эта величина зависит от марки материала.

Наиболее заметна теплопроводность пенопласта при сопоставлении значений с другими теплоизоляционными материалами. К примеру, лист пенопласта 30-40 мм аналогичен объёму минваты в несколько раз большей, а толщина листа 150 мм заменяет 185 мм пенополистирола. Конечно, есть материалы, у которых коэффициент ниже. К таким относится и пеноплекс. 30 мм пеноплекса смогут заменить 40 мм пенопласта, при аналогичных условиях.

Плотность и теплопроводность теплоизоляции в виде плит и сегментов

В таблице даны значения плотности и температурная зависимость теплопроводности теплоизоляции, формованной в виде плит, сегментов и др., а также их предельная рабочая температура.

Плотность теплоизоляции, теплопроводность и температура указаны для такой теплоизоляции, как: диатомовые сегменты, совелитовые сегменты и скорлупы, ньювелевые скорлупы, асбоцементные сегменты, вулканитовые плиты, вермикулитовые скорлупы, пенобетонные сегменты, пеностеклянные плиты, пробковые сегменты, торфяные сегменты, минераловатные сегменты, альфоль из гладких листов (сегменты), альфоль гофрированный (сегменты), шариковая изоляция засыпкой в сегменты, стерженьковая теплоизоляция засыпкой в сегменты (фарфоровые прутики диаметром 0,5 мм).

Наиболее легкая теплоизоляция — альфоль, по данным таблицы имеет плотность 200 кг/м3 и максимальную рабочую температуру до 500°С. К высокотемпературной теплоизоляции (до 2000°С) относятся шариковая и стерженьковая теплоизоляция. Однако, такая теплоизоляция имеет высокую плотность и низкую теплопроводность, равную 0,23…0,39 Вт/(м·град). Теплопроводность теплоизоляции зависит от температуры. В таблице представлены формулы температурной зависимости теплопроводности теплоизоляции и ее предельная рабочая температура.

Примечание: для расчета коэффициента теплопроводности по зависимостям в таблице, необходимо температуру подставлять в градусах Цельсия.

Другие свойства описываемых утеплителей

Утеплители из минеральной ваты не могут воспламеняться. Огнестойкость этих материалов определяется не только тем, каковы свойства материала, но и тем, в каких условиях они используются.

На степень огнестойкости большое влияние оказывает то, с какими материалами комбинируются утеплители. Также играет роль способ расположения защитных и покровных слоев.

Что касается пенополистирола, он относится к самозатухающим материалам. Поэтому стены, отделанные им, воспламеняются не так быстро. А если это все-таки происходит, пламя по их поверхности распространяется также медленнее, чем в случае с другими утеплителями.

Минеральная вата относится к негорючим веществам. Поэтому воспламеняемость поверхностей, облицованных ей, равно как и распространяемость пламени по ним, минимальна. Так как основа этого утеплителя – базальт – является натуральным камнем, минеральная вата способна выдерживать температуру – до 1000 °C, а распространению огня способна противостоять – до трех часов.

Теплопроводность пенопласта точные цифры

На способность проводить тепло влияет немало факторов, в частности:

  • Толщина слоя. Иногда, чтобы добиться качественного энергосбережения, приходится применять большое количество изоляции. К примеру, теплопроводность пенопластовых плит 5 см будет ниже, чем 1 см при одинаковых показателях плотности.
  • Строение. Пористая структура приводит к усилению изоляционных свойств, ведь в ячейках содержится воздух, прекрасно сохраняющий тепло.
  • Влажность. Плиты во время хранения нужно оберегать от воздействия влаги. Связано это с тем, что жидкость не слишком благоприятно влияет на характеристики теплоизоляционных пенопластов: чем больше её скапливается, тем хуже.
  • Средняя температура слоя. Её увеличение приводит к ухудшению эффективности использования изолятора.

Виды пенопласта и их показатели

На строительном рынке представлено огромное количество плит утеплителей. В целом, полистерольный пенопласт имеет низкую теплопроводность, но она меняется в зависимости от его вида. Примеры: листы с маркировкой ПСБ-С 15 обладают плотностью до 15 кг/м3 и толщиной от 2 см, при этом, описываемый показатель составляет до 0,037 Вт/(м*К) при температуре окружающей среды 20-30 °С. Его значение для листов 2-50 см с маркировкой ПСБ-С 35, плотностью не более 35 кг/м3 и 16-25 кг/м3 маркировки ПСБ-С 25 того же размера — 0,033 Вт/(м*К) и 0,035 Вт/(м*К) соответственно.

Лучше всего зависимость теплопроводности утеплителя из пенопласта от его толщины прослеживается при его сравнении с различными материалами. Так, лист 50-60 мм заменяет в два раза больший объём минеральной ваты, а 100 мм эквиваленты 123 мм вспененного пенополистирола, имеющего примерно схожие характеристики. Сильно проигрывает и базальтовая вата. А вот теплопроводность Пеноплекса несколько ниже, чем у пенопласта: для того, чтобы получить нормальные температурные условия в помещении, потребуется 20 и 25 мм соответственно.

Как определить, какие листы покупать?

Чтобы наиболее эффективно применить тот или иной способ изоляции, необходимо выбрать правильные размеры материала. Расчёты выполняются по следующему алгоритму:

  • Узнать общее теплосопротивление. Это неизменная величина, которая зависит от климата в конкретном регионе. Например, для южных областей России она равняется 2,8, а для Средней полосы — 4,2 кВт/м2.
  • Вычислить теплосопротивление самой стены по формуле R = p / k, что можно сделать, зная её толщину (р) и коэффициент способности проводить тепло (k).
  • Исходя из постоянных показателей, узнать, какое значение сопротивления должно быть у изоляции.
  • Вычислить требуемую величину по формуле p = R * k, где R — значение из предыдущего шага, а k — расчетный коэффициент теплопроводности для пенопласта.

В качестве примера стоит выяснить, какой необходим слой плит, имеющих плотность 30 кг/м3 для стены в один кирпич (около 0,25 м) в одном из южных регионов. Общее теплосопротивление не должно быть меньше 2,8 кВт/м2, притом, что коэффициент, определяемый по специальным таблицам, составляет 0,047 (Вт/м*к). Теперь нужно узнать другие параметры.

Коэффициент для силикатного кирпича k = 0,7 (Вт/м*к). Следует вычислить его теплосопротивление:

R = 0,25 / 0,7 = 0,36 (кВт/м2).

Тот же показатель рассчитывается и для утеплителя:

R = 2,8 – 0,36 = 2,44 (кВт/м2).

Остаётся узнать толщину изоляционного слоя:

p = 2,44 * 0,047 = 0,11 м.

Также можно вычислить это значение для других условий, например, для стены 0,51 м подходит изоляция в 70 мм. Таким образом, при подборе необходимых размеров пенопласта, экономится время и средства на укладку стены. Так, 10 см материала плотностью 15-17 кг/м3 заменяет кладку в один кирпич, а если взять более плотные листы, это позволит обойтись без двух рядов камня. Традиционно считается, что 2 см утеплителя эквивалентны около 50 см кирпича.

Иные критерии выбора

При выборе подходящего изделия должна учитываться не только теплопроводность и цена товара.

Нужно обратить внимание и на иные критерии:

  • объемный вес утеплителя;
  • формостабильность данного материала;
  • паропроницаемость;
  • горючесть теплоизоляции;
  • звукоизоляционные свойства изделия.

Рассмотрим эти характеристики подробнее. Начнем по порядку.

Объемный вес утеплителя

Объемным весом называется масса 1 м² изделия. Причем в зависимости от плотности материала эта величина может быть различной – от 11 кг до 350 кг.

Такая теплоизоляция будет иметь значительный объемный вес

Вес теплоизоляции непременно нужно учитывать, особенно проводя утепление лоджии. Ведь конструкция, на которую крепится утеплитель, должна быть рассчитана на данный вес. В зависимости от массы будет отличаться и способ монтажа теплоизолирующих изделий.

К примеру, при утеплении крыши, легкие утеплители устанавливают в каркас из стропил и обрешетки. Тяжелые экземпляры монтируются поверх стропил, как того требует инструкция по установке.

Формостабильность

Этот параметр означает не что иное, как сминаемость используемого изделия. Иными словами, оно не должно изменять своих размеров в течение всего срока службы.

Любая деформация приведет к потере тепла

В противном случае, может произойти деформация утеплителя. А это уже приведет к ухудшению его теплоизоляционных свойств. Исследованиями доказано, что потери тепла при этом могут составлять до 40%.

Паропроницаемость

По данному критерию все утеплители можно условно подразделить на два вида:

  • «ваты» – теплоизоляционные материалы, состоящие из органических или минеральных волокон. Они являются паропроницаемыми, поскольку легко пропускают через себя влагу.
  • «пены» – теплоизоляционные изделия, изготовленные путем затвердевания особой пенообразной массы. Влагу они не пропускают.

В зависимости от конструктивных особенностей помещения, в нем могут быть использованы материалы первого или второго вида. Кроме того, паропроницаемые изделия нередко устанавливают своими руками вместе со специальной пароизоляционной пленкой.

Горючесть

Весьма и весьма желательно, чтобы используемая теплоизоляция была негорючей. Допускается вариант, когда она будет самозатухающей.

Но, к сожалению, в условиях реального пожара даже это не поможет. В эпицентре огня будет гореть даже то, что не загорается в обычных условиях.

Звукоизоляционные свойства

Мы уже упоминали про два вида изоляционных материалов: «ваты» и «пены». Первый из них является отличным звукоизолятором.

Второй же, напротив, не имеет таких свойств. Но это вполне можно исправить. Для этого при утеплении «пены» нужно установить вместе с «ватами».

Загрузка…

Сравнение утеплителей: таблица теплопроводности

В подавляющем большинстве случаев в строительных конструкциях жилого и промышленного назначения используются утеплители.

Схема утепления бетонного пола пенополистиролом.

Сравнение утеплителей позволяет получить наиболее полную картину их характеристик, что, в свою очередь, дает возможность сделать правильный выбор.

Как правило, применение утеплителей предполагается по всем плоскостям строительных конструкций. Теплоизоляции подлежат чердачные перекрытия, внешние стены и цокольные перекрытия.

Свойства утеплителя

Выбирая утепление необходимо учитывать большой спектр его характеристик. Наиболее важными из них будут:

Схема утепления стен стекловатой.

  1. Плотность. От этого показателя в прямой зависимости находится теплопроводность. Чем она плотнее, тем показатель теплопроводности выше. Кроме того, этот показатель во многом является определяющим для различно ориентированных поверхностей.
  2. Теплопроводность. Это основной показатель утеплителей. Чем меньше способность удерживать тепло, тем больше требуется материала на утепление. В свою очередь, этот показатель зависит от способности впитывать влагу.
  3. Гигроскопичность. Утеплители, у которых этот показатель низкий, плохо впитывают влагу и, соответственно, имеют низкую способность проводить тепло, что влияет, как на потребное количество, так и долговечность.

Кроме того, по своим механическим свойствам утеплители обычно делят на четыре класса:

  • насыпной – гранулы или крошка – пеновещества различных фракций;
  • вата – непосредственно рулонный материал или различные изделия с ее использованием;
  • плиты – пластины различных размеров, изготовленные способом склеивания и прессования;
  • пеноблоки – изготавливаются из вспененного бетона, стекла или других материалов с соответствующими свойствами.

Вернуться к оглавлению

Сравнительные характеристики утеплителей

Найти утеплитель, обладающий универсальными свойствами, не представляется возможным. Сравнение утеплителей позволяет выбрать материал с необходимым набором качеств. Сравнительная характеристика наиболее важных показателей представлены в следующей таблице.

Вернуться к оглавлению

Таблица теплоизоляционных свойств материалов

Материал Плотность в кг/м3 Минимальный слой, см Теплопроводность Гигироскопичность
Насыпной Шлак 1000 30 А Б
Керамзит 500 20 Б Г
Стеклопор 15-120 10 Г А
Перлит, вермикулит 40-100 10 Д А
Базальтовое волокно 130 15 Г Б
Рулонный Стекловата 75-175 10-15 Г Б
Минвата 35-125 10-15 Г Б
Маты прошивные 75-150 10-15 Г Б
Пластифом 50-60 2 Г Д
Изовер, УРСА 35-125 10-15 Г Б
Пенофол 60-70 5 Г В
Пенополистирол 30-40 10 Д В
Пенополиуретан 30-60 10 Д В
Плитно-листовой Пенопласт 35-50 10 Д В
Мипора 25-40 10 Д В
Из минваты и стекловаты 75-250 10-15 Г Б
Древесно-волкнистые 250 1.5-3 Б А
Пеноблоки Керамзитобетон 1000 40 А В
Пенобетон 600 25 Б Б
Газобетон 400-800 20-40 Б Б
Ячеистый бетон 400-800 20-40 Б Б
Газосиликатные блоки 400-800 20-40 Б Б

Обозначения:

  1. А – Очень высокая.
  2. Б – Высокая.
  3. В – Средняя.
  4. Г – Низкая.
  5. Д – Очень низкая.

Сравнение теплопроводности и гигроскопичности различных материалов позволяет осуществить подбор как по количеству, так и по качествам.

Цокольные перекрытия необходимо утеплять материалом с максимально низкой гигроскопичностью, такой как пластиформ. Это связано с тем, что подобные перекрытия находятся в наиболее сырых местах.

Утепление потолков, пола и других горизонтальных перекрытий вполне возможно производить любыми утеплителями.

Для утепления стен, перегородок и других вертикальных плоскостей лучше использовать плитно-листовые утеплители. Они сохраняют свою форму и теплоизоляционные свойства на протяжении всего срока службы. Насыпные и рулонные материалы на вертикальных поверхностях со временем проседают, что приводит к неравномерной теплоизоляции.

При проектировании теплоизоляции важно также правильно рассчитать толщину теплоизоляционного слоя. Зависимость толщины утепления при наиболее низких внешних температурах приведены ниже.

Вернуться к оглавлению

Таблица толщины утеплителя для перекрытий в см

Плотность кг/м3 Вид Расчетная температура
-25 -35
1 200 Минвата, стекловата, перлит 10 15
2 500 Керамзит 20 30
3 1000 Шлак 30 40

Обзор свойств и характеристик различных теплоизоляционных материалов позволяет сравнивать как отдельные качества, так и планировать необходимый ассортимент для теплоизоляционных работ.

Сравнение утеплителей по свойствам. Таблицы и характеристики.

Перед тем, как приступим к подробному сравнению утеплителей, давайте изначально разберёмся, какие материалы для утепления являются наиболее востребованными в Украине. В числе наиболее популярных утеплителей широкого спектра применения числится минеральная вата, жидкая теплоизоляция, пенопласт, пеноизол, эковата и пенополиуретан (ППУ). У каждой компании и у частного владельца свое видение о том, какой утеплитель лучше. Но всё же стоит быть объективными. Поэтому предлагаем их сравнить по основным показателям.

Сравнение теплоизоляции по теплопроводности

Первой по значению характеристикой у теплоизоляционных материалов является именно теплопроводность. Данный показатель учитывает количество тепла, которое пропускает материал постоянно, а не за короткое время. Теплопроводность утеплителя показывает коэффициент, что измеряется в ваттах на квадратный метр. То есть, если мы видим значение 0.05 Вт/м*К, то это означает, что на 1 квадратном метре поверхности с нанесенной теплоизоляцией теплопотери будут составлять 0.05 Ватта. Следственно, чем выше коэффициент теплопроводности, тем хуже его теплоизоляционные свойства.

Теперь рассмотрим данные по нашим материалам и сведём всё в таблицу.

Таблица сравнения утеплителей по теплопроводности:

Теплоизоляционный материал Теплопроводность, Вт/м*К
Жидкая теплоизоляция Lic Ceramic 0.0025
Пенополиуретан 0.023-0.035
Пеноизол 0.028-0.034
Эковата 0.032-0.041
Пенопласт 0.036-0.041
Минеральная вата 0.037-0.048

Как видите, жидкая теплоизоляция занимает первое место по теплопроводности среди наиболее востребованных утеплителей широко спектра применения. И при этом значение превышает на порядок, чем у пенополиуретана. Последнее место в этой таблице у минеральной ваты.

Толщина теплоизоляционного материала очень важна при утеплении. И для каждой ситуации толщина рассчитывается индивидуально. Ведь на значение толщины теплоизоляции будут влиять ряд факторов. Среди них толщина стен, предназначение помещения и даже климатическая зона.

Ни для кого не станет секретом, что теплопроводность утеплителя зависит от плотности материала. И именно минеральная вата во всём этом проигрывает. Если плотность высокая, то значит воздуха в этом материале меньше. Проблема присутствия воздуха в теплоизоляционных материалах заключается в его высоком коэффициенте теплопроводности. К сведению, жидкая теплоизоляция Lic Ceramic содержит минимальное количество воздуха, так как в составе используются вакуумные керамические сферы.

Сравнение утеплителей по паропроницаемости

Такая характеристика, как паропроницаемость очень важна для утепления, так как она характеризирует то, как материал пропускает воздух и вместе с ним пар, что приводит к конденсату. Чем выше паропроницаемость, тем меньше конденсата.

Таблица паропроницаемости утеплителей

Теплоизоляционный материал Паропроницаемость, мг/м*ч*Па
Минеральная вата 0.49-0.6
Жидкая теплоизоляция Lic Ceramic 0.44
Эковата 0.3
Пеноизол 0.21-0.24
Пенопласт 0.03
Пенополиуретан 0.02

При сравнении мы видим, что наивысшая паропроницаемость у минеральной ваты и у жидкой теплоизоляции Lic Ceramic. Что касается полностью полимерных утеплителей, то значение этой характеристики у них очень низок. Поэтому, во многих случаях, когда люди утепляют дома пенопластом, то происходит эффект мокрой стены. В пространстве между стеной и пенопластом скапливается вода, а затем появляется грибок и чёрная плесень. А зимой вода замерзает и отталкивает от стены пенопласт, что нередко приводит к совершенно нулевому результату по утеплению. Что касается утепления изнутри пенопластом, то губительный эффект производит именно грибок и плесень, которые очень губительны для здоровья людей и животных.

Сравнение теплоизоляции по монтажу и эффективности во время эксплуатации

Монтаж очень важен для заказчиков. Ведь из-за того, как происходит монтаж теплоизоляции зависят денежные затраты и время. Самым простым материалом для нанесения является жидкая теплоизоляция. И к тому же именно по этой причине её выбирают многие покупатели, ведь наносить жидкую керамическую теплоизоляцию самостоятельно. Противоположностью по легкости монтажа является пенополиуретан. Для его нанесения нужно специальное оборудование. Также легко укладывается эковата на пол или для утепления чердака. А вот чтобы произвести напыление эковаты на стены мокрым способом требуется умение и специальные приспособления.

Что касается пенопласта, то он может укладываться на специально предустановленную обрешетку или же сразу на нужную поверхность. Приблизительно такая же ситуация с плитами из каменной ваты. Их укладывают для утепления вертикальных и горизонтальных поверхностей. А вот мягкая стекловата, та что в рулонах, должна укладываться лишь на обрешетку.

Через некоторое время после эксплуатации нанесенный теплоизоляционный материал может измениться. Ведь в зависимости от ряда характеристик он может впитывать влагу, давать усадку, в нём могут появиться грызуны, на него могут воздействовать инфракрасные лучи, вода и прочие элементы окружающей среды вплоть до агрессивных химических соединений. А наиболее невосприимчивой ко всему этому является жидкая керамическая теплоизоляция Lic Ceramic соответствующих модификаций.

Сравнение утеплителей на пожаробезопасность

Пожаробезопасность – это очень важный фактор для выбора теплоизоляционного материала. Особенно это важно, когда речь идёт об утеплении дымоходов, воздуховодов и котельных. Для такого назначения подойдёт только теплоизоляция, которая не поддерживает горение при любых температурах. И к таким материалам относится жидкая теплоизоляция на основе керамики и специально предусмотренная минеральная вата. Остальные материалы, что участвуют в нашем сравнении, поддерживают горение тем или иным образом. Для наглядности предлагаем изучить таблицу сравнения утеплителей по горючести:

Название теплоизоляции Группа горючести
Жидкая теплоизоляция Lic Ceramic Г1
Минеральная вата НГ-Г3
Пеноизол Г2-Г3
Пенополиуретан Г2-Г4
Эковата Г2-Г3
Пенопласт Г1-Г4

НГ – не горит;
Г1 — слабогорючий;
Г2 – умеренногорючий;
Г4 — сильногорючий.

Надеемся, наше сравнение теплоизоляции поможет в правильном выборе материала для утепления.

Сравнение теплоизоляции из пенополиуретана с другими утеплителями

Самыми популярными теплоизоляционными материалами на российском строительном рынке являются минеральная вата, пенополистирол (ППС) и пенополиуретан (ППУ). На самом деле утеплителей гораздо больше, но на долю вышеперечисленных материалов приходится более 95% рынка. Каждый из этих материалов по-своему хорош, и поэтому для более осмысленного выбора необходимо знать их основные характеристики. С этой целью проведем сравнение теплоизоляции по четырем основным эксплуатационным характеристикам: теплопроводности, влагопроницаемости, сроку эксплуатации и экологичности.

На фото показаны самые распространенные виды теплоизоляционных материалов. Их основными характеристиками является коэффициент теплопроводности, влагопоглощение, срок эксплуатации и безопасность.

Теплопроводность пенополиуретана в сравнении с другими утеплителями Теплопроводность — основной показатель, оценивающий, сколько тепла материал проводит за единицу времени при изменении температуры на его поверхности на 1°С. Теплопроводность пенополиуретана — 0,02 Вт/м·С. По этому показателю ППУ значительно опережает своих конкурентов. Для сравнения теплопроводность ППС и минваты составляет соответственно 0,035 и 0,045 Вт/м·С.

Таким образом, слою ППУ в 50 мм соответствуют:

  • ППС – 80 мм;
  • минеральная вата – 120 мм.

Принципиальное отличие ППУ от других плитных и рулонных материалов заключается в том, что в утепленных им поверхностях со временем не образуются мостики холода, чего, к сожалению, не скажешь о других материалах, которые со временем стареют и меняют свои эксплуатационные характеристики.

На картинке показан график эквивалентной теплопроводности различных теплоизоляционных материалов. Слою утеплителя толщиной 80 мм из полиуретана по теплопроводности соответствует кирпичная стена толщиной 1,5 метра.

Влагопроницаемость теплоизоляции

Сравнение теплоизоляционных материалов по этому показателю в большей степени указывает на их эффективность. Даже если материал имеет прекрасный показатель по теплопроводности, но с течением времени накапливает влагу, он малоэффективен. Меньше всего поглощает влагу ППУ и ППС. А что касается минваты, то ее способность поглощать воду в 12-15 раз выше. Именно по этой причине минеральную вату защищают паро- и влагозащитными пленками.

Срок эксплуатации

Этот критерий оценивает время эксплуатации теплоизоляционного материала, в течение которого он не меняет свои эксплуатационные характеристики. По этому показателю пенополиуретану нет равных. Заявленный срок службы у этого материала равен 50 годам. При этом он не теряет свои качества при экстремально низких и при экстремально высоких температурах. Кроме этого с течением времени он не дает усадку в отличие от той же минваты. Гарантированный срок эксплуатации ППС – 12-15 лет, минеральной ваты – 3-8 лет.

Пенополиуретан выпускают толщиной от 20 до 100 мм. В отличие от других теплоизоляционных материалов срок службы пенополиуретана составляет более 50 лет.

Экологичность Для гражданского строительства экологичность — очень важный показатель. По санитарным нормам и правилам теплоизоляционные материалы, применяемые в строительстве, должны быть абсолютно безвредны. Тем не менее, практически все материалы излучают какое-то количество химических веществ, но оно настолько мизерное, что не оказывает вредного воздействия на здоровье человека. Пенополистирол и пенополиуретан в сравнении с минеральной ватой выигрывают, так как абсолютно безопасны. В состав минваты входят фенолы и формальдегиды, поэтому ее следует надежно изолировать. Для минимизации вредного влияния утеплителей на здоровье человека их лучше монтировать с наружной стороны здания. Стоит отметить еще одну особенность: если ППУ абсолютно не интересует грызунов, то пенопласт и минеральная вата для них — излюбленная среда обитания.

Таблица теплоизоляционных материалов

Для большей наглядности сведем теплоизоляционные свойства материалов в таблицу:

Утеплитель

Плотность,

кг/м³

Коэффициент  теплопроводности,

Вт/м С

Толщина,

мм

Срок эксплуатации,

лет

Пенополиуретан  35-160  0,02-0,025  50  > 50
Пенополистирол  15-45  0,035  80  15
Минеральная вата  15-150  0,04-0,045 120  3-8

 

 

 

 

 

 

 

Проанализировав технические характеристики наиболее популярных утеплителей, и проведя сравнение пенополиуретана с другими утеплителями, становится понятно, что ППУ лучше по многим основным показателям. Благодаря своей универсальности, а утеплять им можно все конструктивные элементы зданий, трубопроводы и запорную арматуру, его доля на рынке с каждым годом увеличивается, и он по праву заслуживает репутацию одного из самых доступных и эффективных материалов.

Сравнение теплопроводности различных материалов

Энергия, передаваемая при нагревании

Энергия и теплофизика

Сравнение теплопроводности различных материалов

Практическая деятельность для 14-16

Демонстрация

В этом эксперименте используется имеющееся в продаже устройство для сравнения теплопроводности различных металлов.

Аппаратура и материалы

  • Аппарат Ингенхауза или аналогичный (см. Диаграмму ниже)
  • Парафин

Примечания по технике безопасности и охране труда

Прочтите наше стандартное руководство по охране труда

Устройство имеет несколько стержней, каждый из которых изготовлен из разного металла. Сопровождающая информация идентифицирует их.

Стержни необходимо покрыть воском.Это можно сделать одним из следующих способов:

  • Выньте стержни из емкости для воды и положите их в охлажденную жестяную емкость с расплавленным парафином. Быстро удалите, держите вертикально, чтобы излишки воска стекали, и толкните их обратно в резервуар для воды.
  • Держите удочки в резервуаре для воды. Покрасьте каждый стержень кистью, смоченной горячим расплавленным воском. При этом образуется неровное толстое покрытие из воска, которое затем необходимо разбавить, обдувая стержень пламенем Бунзена.(Это плохой метод, успешный только в очень умелых руках.)

Простой и легкий в использовании набор полос электропроводности теперь доступен по адресу:

Timstar

Четыре стержня из разных металлов установлены на одной пластиковой опоре. Каждая полоса имеет жидкокристаллическую полоску, показывающую изменения температуры вдоль полоски.

Timstar Laboratory Suppliers, Marshfield Bank, Crewe, Cheshire. CW2 8UY Телефон: 01270 250459 Электронная почта: [email protected]

Процедура

  1. Наполните водяную баню горячей водой.Обратите внимание на то, как далеко расплавился воск на стержнях, когда прибор перейдет в устойчивое состояние.

Доступны различные исполнения. Обычно для нагрева стержней используют ванну с горячей водой.

Учебные заметки

  • Обратите внимание, что скорость, с которой определенная температура (например, точка плавления парафина) движется вдоль стержня , когда один конец нагревается, по существу является скоростью температурных волн .Это включает в себя удельную теплоемкость и плотность, а также проводимость. Таким образом, свинцовый стержень быстро стартует в гонке, хотя он и является плохим проводником, но плавление воска не продвинется далеко, когда будет достигнуто устойчивое состояние.
  • Энергия рассеивается (термически сохраняется в окружающей среде) с поверхности каждого стержня. Если в установившемся режиме расстояние от нагретого конца до точки плавления парафина в два раза больше для стержня A, чем для стержня B, тогда стержень A имеет только половину градиента температуры, но в два раза больше площади поверхности для тепловых потерь.Таким образом, стержень A должен иметь проводимость в четыре раза больше, чем стержень B.
  • В настоящее время доступны версии этого аппарата статического типа с теплой водой. В предпочтительной форме пар непрерывно проходит через устройство. Это осталось для достижения устойчивого состояния. Ползунковые кольца показывают процесс плавления воска.

Этот эксперимент был проверен на безопасность в январе 2007 г.

Электропроводность, теплопроводность, плотность, температура плавления

Таблица свойств проводящих материалов, металлов и нержавеющей стали:

Электропроводность и удельное сопротивление, теплопроводность, величина теплового расширения, плотность и температура плавления.

Электропроводность (10.E6 Сименс / м) Удельное электрическое сопротивление (10.E-8 Ом.м) Теплопроводность (Вт / м · К) Коэффициент теплового расширения 10E-6 (K-1) от 0 до 100 ° C Плотность (г / см3) Температура плавления или ухудшения (° C)
Серебро 62,1 1,6 420 19,1 10,5 961
Медь 58,7 1,7 386 17 8,9 1083
Золото 44,2 2,3 317 14,1 19,4 1064
Алюминий 36,9 2,7 237 23,5 2,7 660
Молибден 18,7 5,34 138 4,8 10,2 2623
цинк 16,6 6,0 116 31 7,1 419
Литий 10,8 9,3 84,7 56 0,54 181
Латунь 15,9 6,3 150 20 8,5 900
Никель 14,3 7,0 91 13,3 8,8 1455
Сталь 10,1 9,9 80 12,1 7,9 1528
Палладий 9,5 10,5 72 11 12 1555
Платиновый 9,3 10,8 107 9 21,4 1772
Вольфрам 8,9 11,2 174 4,5 19,3 3422
Олово 8,7 11,5 67 23,5 7,3 232
Бронза 67Cu33Sn 7,4 13,5 85 17 8,8 1040
Карбоновая сталь 5,9 16,9 54 12 7,7 1400
Карбон 5,9 16,9 129 0,2 1,8 2500
Свинец 4,7 21,3 35 29 11,3 327
Титан 2,4 41,7 21 8,9 4,5 1668
Нержавеющая сталь 316L EN1.4404 1,32 76,0 15 16,5 7,9 1535
Нержавеющая сталь 304 EN1.4301 1,37 73,0 16,3 16,5 7,9 1450
Нержавеющая сталь 310 EN1.4841 1,28 78 14,2 17 7,75 2650
Меркурий 1,1 90,9 8 61 13,5 -39
FeCrAl 0,74 134 16 11,1 7,2 + -1440

Теплопроводность графена — введение и последние новости

Теплопроводность графена

Теплоперенос в графене — это динамично развивающаяся область исследований благодаря исключительным свойствам теплопроводности графена и его потенциалу для использования в приложениях управления температурным режимом.

Измеренная теплопроводность графена находится в диапазоне 3000-5000 Вт / мК при комнатной температуре, что является исключительным показателем по сравнению с теплопроводностью пиролитического графита, составляющей приблизительно 2000 Вт⋅м −1 ⋅K −1 атм. комнатная температура. Однако есть и другие исследования, которые считают, что это число преувеличено, и что плоская теплопроводность графена при комнатной температуре составляет около 2000–4000 Вт⋅м −1 ⋅K 1 для свободно подвешенных образцов. .Это число до сих пор остается одним из самых высоких среди известных материалов.

Графен считается отличным проводником тепла, и несколько исследований показали, что он обладает неограниченным потенциалом теплопроводности в зависимости от размера образца, что противоречит закону теплопроводности (закон Фурье) в микрометровом масштабе. Как в компьютерном моделировании, так и в экспериментах исследователи обнаружили, что чем больше сегмент графена, тем больше тепла он может передавать. Теоретически графен может поглощать неограниченное количество тепла.

Теплопроводность увеличивается логарифмически, и исследователи полагают, что это может быть связано со стабильным рисунком склеивания, а также с тем, что он является двухмерным материалом. Поскольку графен значительно более устойчив к разрыву, чем сталь, а также легкий и гибкий, его проводимость может иметь некоторые привлекательные практические применения.

Но что такое теплопроводность?

Теплопроводность (или теплопроводность) — это перемещение тепла от одного объекта к другому, имеющему другую температуру, посредством физического контакта.Тепло может передаваться тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением. Теплопроводность очень распространена, и ее легко обнаружить в наших повседневных делах, например, когда мы греем руку грелкой и т. Д. Тепло течет от объекта с более высокой температурой к более холодному.

Теплообмен происходит на молекулярном уровне, когда тепловая энергия поглощается поверхностью и вызывает микроскопические столкновения частиц и движение электронов внутри этого тела. В процессе они сталкиваются друг с другом и передают энергию своему «соседу», и этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока добавляется тепло.


Процесс теплопроводности в основном зависит от температурного градиента (разницы температур между телами), длины пути и свойств материалов. Не все вещества являются хорошими проводниками тепла — например, металлы считаются хорошими проводниками, поскольку они быстро передают тепло, но такие материалы, как дерево или бумага, считаются плохими проводниками тепла. Материалы, которые плохо проводят тепло, называются изоляторами.

Как можно использовать потрясающие теплопроводные свойства графена?

Некоторые из потенциальных приложений для терморегулирования с использованием графена включают электронику, которая может значительно выиграть от способности графена рассеивать тепло и оптимизировать работу электроники.В микро- и наноэлектронике тепло часто является ограничивающим фактором для более мелких и более эффективных компонентов. Следовательно, графен и подобные материалы с исключительной теплопроводностью могут иметь огромный потенциал для такого рода приложений.

Теплопроводность графена может использоваться по-разному, включая термоинтерфейсные материалы (TIM), теплораспределители, термопаста (обычно тонкие слои между источником тепла, таким как микропроцессор и радиатор), нанокомпозиты на основе графена и т. Д. .

Теплопроводность — обзор

2.4.3.2 Композитная проводимость гидрат-отложений

Значения теплопроводности для песка, сланца, воды и гидрата составляют 7,0, 1,9, 0,6 и 0,45 Вт / (м · К) соответственно, были использованы Henninges et al. (2005) в моделях закона смешения для оценки комплексной проводимости гидратосодержащих отложений. Для этого использовались эффективные значения электропроводности минералов наряду с истинными значениями воды и гидрата.

Важное значение для разведки и добычи гидратов имеет теплопроводность гидрата in situ и окружающих его минеральных матриц.Некоторые репрезентативные составные значения представлены в таблице 2.8.

Таблица 2.8. Типичные значения теплопроводности гидратосодержащих отложений

Материал Температура (K) Теплопроводность гидрат-осадка [Вт / (м K)] Ссылки
Зона субдукции Перу, DSDP Зона 688 275–298 0,89 Hyndman et al. (1992)
Нанкайский желоб, площадка 808 275–299 1.08 Hyndman et al. (1992)
Маллик, Северо-западные территории, Канада 280 2,24 Рутквист и др. (2009)
Маунт-Эльберт, Аляска 276 3,1 Rutqvist et al. (2009)
Southern Hydrate Ridge, Oregon 284–289 1.0 Лю и Флемингс (2006), Trehu et al. (2003)
Типичное образование диспергированных гидратов 275–288 2-4 Kurihara et al.(2011b)
Соляной купол, Мексиканский залив In situ 3,01 Селиг и Валлик (1966)

По кернам на окраине Нанкай, Hyndman et al. (1992) определили теплопроводность отложений; температура забоя скважины и температура морского дна измерялись термозондами, вставленными в скважину ODP Leg 131. Приблизительно на 400 м гидратной зоны теплопроводность k линейно уменьшалась с глубиной в соответствии с эмпирическим уравнением 2.5, действительно для Зоны 808:

(2,5) k = 0,91 + 0,0017Dbsf

, где k , теплопроводность [Вт / (м · K)]; D bsf , глубина ниже морского дна (mbsf).

Обратите внимание, что уравнение 2.5 предсказывает диапазон теплопроводности около 0,9–1,6 Вт / (м · К) через 400 мбф гидратной зоны. Среднее значение теплопроводности по интервалу составляет 1,08 Вт / (м · К).

Для оценки комплексной теплопроводности гидратосодержащих отложений используется общее уравнение 2.6 может использоваться в компьютерных моделях для моделирования добычи (Moridis et al., 2005):

(2.6) kθ = SH + SWkSW – kSd + kSd

, где k θ , композитная теплопроводность гидрата -содержащий песок; k Sd , теплопроводность сухого песка; k SW , теплопроводность водонасыщенного песка; S W , жидкая водонасыщенность в порах; S H , гидратонасыщенность в порах.Moridis et al. (2005) обнаружили, что это выражение приемлемо аппроксимирует композитную теплопроводность гидратосодержащей пористой среды.

При возможной добыче гидратного газа естественный тепловой поток за счет теплопроводности в газогидратную зону должен быть максимальным для эффективного извлечения гидратного газа; то есть проводимость составного коллектора важна для рентабельности процесса. Тепловой поток q является функцией теплопроводности k и геотермического градиента dT / dz (Grevemeyer and Villinger, 2001), как показано в уравнении 2.7.

Что такое теплопроводность?

Диаграмма, показывающая передачу тепловой энергии посредством теплопроводности. Кредит: Безграничный

Тепло — интересный вид энергии. Он не только поддерживает жизнь, делает нас комфортными и помогает готовить пищу, но и понимание его свойств является ключом ко многим областям научных исследований. Например, знание того, как передается тепло и степень, в которой различные материалы могут обмениваться тепловой энергией, управляет всем: от обогревателей здания и понимания сезонных изменений до отправки кораблей в космос.

Тепло может передаваться только тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением. Из них кондукция, пожалуй, самая распространенная и регулярно встречается в природе. Короче говоря, это передача тепла посредством физического контакта. Это происходит, когда вы нажимаете рукой на оконное стекло, когда вы ставите горшок с водой на активный элемент и когда вы кладете утюг в огонь.

Этот перенос происходит на молекулярном уровне — от одного тела к другому — когда тепловая энергия поглощается поверхностью и заставляет молекулы этой поверхности двигаться быстрее.В процессе они натыкаются на своих соседей и передают им энергию — процесс, который продолжается до тех пор, пока добавляется тепло.

Процесс теплопроводности зависит от четырех основных факторов: градиента температуры, поперечного сечения материалов, длины пути и свойств этих материалов.

Температурный градиент — это физическая величина, которая описывает, в каком направлении и с какой скоростью изменяется температура в определенном месте.Температура всегда течет от самого горячего источника к самому холодному, потому что холод — это не что иное, как отсутствие тепловой энергии. Этот переход между телами продолжается до тех пор, пока разница температур не исчезнет и не наступит состояние, известное как тепловое равновесие.

Поперечное сечение и длина пути также являются важными факторами. Чем больше размер материала, участвующего в переносе, тем больше тепла необходимо для его нагрева. Кроме того, чем больше площадь поверхности подвергается воздействию открытого воздуха, тем выше вероятность потери тепла.Поэтому более короткие объекты с меньшим поперечным сечением — лучший способ минимизировать потери тепловой энергии.

Теплопроводность происходит через любой материал, представленный здесь прямоугольным стержнем. Скорость переноса частично зависит от толщины материала (обозначено A). Кредит: Безграничный

И последнее, но не менее важное, это физические свойства используемых материалов. По сути, когда дело доходит до теплопроводности, не все вещества одинаковы.Металлы и камень считаются хорошими проводниками, поскольку они могут быстро передавать тепло, тогда как такие материалы, как дерево, бумага, воздух и ткань, являются плохими проводниками тепла.

Эти проводящие свойства оцениваются на основе «коэффициента», который измеряется относительно серебра. В этом отношении серебро имеет коэффициент теплопроводности 100, тогда как другие материалы имеют более низкий рейтинг.К ним относятся медь (92), железо (11), вода (0,12) и дерево (0,03). На противоположном конце спектра находится идеальный вакуум, который не может проводить тепло, и поэтому оценивается как нулевой.

Материалы, плохо проводящие тепло, называются изоляторами. Воздух с коэффициентом проводимости 0,006 является исключительным изолятором, поскольку он может удерживаться в замкнутом пространстве. Вот почему в искусственных изоляторах используются воздушные отсеки, такие как окна с двойным остеклением, которые используются для сокращения счетов за отопление.По сути, они действуют как буферы от потерь тепла.

Перо, мех и натуральные волокна являются примерами натуральных изоляторов. Эти материалы позволяют птицам, млекопитающим и людям оставаться в тепле. Морские каланы, например, живут в океанических водах, которые часто очень холодные, а их роскошный густой мех согревает их. Другие морские млекопитающие, такие как морские львы, киты и пингвины, полагаются на толстый слой жира (также известный как жир) — очень плохой проводник — для предотвращения потери тепла через кожу.

Та же самая логика применяется к изоляции домов, зданий и даже космических кораблей.В этих случаях методы включают либо воздушные карманы между стенами, стекловолокно (которое задерживает воздух) или пену высокой плотности. Космические аппараты представляют собой особый случай и используют изоляцию в виде пенопласта, армированного углеродного композитного материала и плиток из кварцевого волокна. Все они являются плохими проводниками тепла и, следовательно, предотвращают потерю тепла в космосе, а также предотвращают попадание экстремальных температур, вызванных атмосферным входом, в кабину экипажа.

Электропроводность, как показано при нагревании металлического стержня пламенем.Кредит: Высшее образование Томсона.

Законы теплопроводности очень похожи на закон Ома, регулирующий электрическую проводимость. В этом случае хороший проводник — это материал, который позволяет электрическому току (то есть электронам) проходить через него без особых проблем. Электрический изолятор, напротив, представляет собой любой материал, внутренние электрические заряды которого не текут свободно, и поэтому очень трудно проводить электрический ток под действием электрического поля.

В большинстве случаев материалы, которые плохо проводят тепло, также плохо проводят электричество. Например, медь хорошо проводит тепло и электричество, поэтому медные провода так широко используются в производстве электроники. Золото и серебро еще лучше, и там, где цена не является проблемой, эти материалы также используются при строительстве электрических цепей.

И когда кто-то хочет «заземлить» заряд (т.е.е. нейтрализовать его), они отправляют его через физическое соединение с Землей, где теряется заряд. Это обычное дело для электрических цепей, в которых присутствует незащищенный металл, гарантирующий, что люди, случайно вступившие в контакт, не будут поражены электрическим током.

Это вид носовой части космического корабля «Дискавери», построенного из жаропрочных углеродных композитов. Предоставлено: НАСА.

Изоляционные материалы, такие как резина на подошвах обуви, используются для защиты людей, работающих с чувствительными материалами или вблизи источников электрического тока, от электрических разрядов.Другие изоляционные материалы, такие как стекло, полимеры или фарфор, обычно используются в линиях электропередач и высоковольтных передатчиках мощности, чтобы энергия передавалась в цепи (и ничего больше!)

Короче говоря, проводимость сводится к передаче тепла или передачи электрического заряда. И то, и другое происходит в результате способности вещества позволять молекулам передавать энергию через них.


Разработан теплопроводящий пластик

Цитата : Что такое теплопроводность? (2014, 9 декабря) получено 3 августа 2021 г. с https: // физ.org / news / 2014-12-what-is-heat-constraction.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

Измерение теплопроводности нагретого протонами теплого плотного алюминия

  • 1.

    Роснер, Р., Хаммер, Д. и Ротман, Т. Необходимы фундаментальные исследования в области лабораторной физики с высокой плотностью энергии. В Управление науки Министерства энергетики (DOE) и Национальное управление по ядерной безопасности, Отчет семинара по лабораторным исследованиям с высокой плотностью энергии (2009).

  • 2.

    Спитцер, Л. и Херм, Р. Явления переноса в полностью ионизированном газе. Phys. Сборка 89 , 977–981 (1953).

    ADS CAS Статья МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • 3.

    Ли, Ю. Т. и Мор, Р. М. Модель электронной проводимости для плотной плазмы. Phys. Жидкости 27, , 1273–1286 (1984).

    ADS CAS Статья МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • 4.

    Desjarlais, M. P. Практические улучшения проводимости подветренной стороны вблизи перехода металл-изолятор. Вклад в физику плазмы 41 , 267–270 (2001).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 5.

    Десьярле, М. П., Кресс, Дж. Д. и Коллинз, Л. А. Электропроводность для теплой, плотной алюминиевой плазмы и жидкостей. Phys. Ред. E 66 , 025401 (2002).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 6.

    Ринкер Г. А. Теплопроводность сильно связанной плазмы. Phys. Ред. B 31, , 4220–4229 (1985).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 7.

    Ринкер Г. А. Систематические расчеты коэффициентов переноса плазмы для таблицы Менделеева. Phys. Ред. A 37 , 1284–1297 (1988).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 8.

    Стерн, П., Хансен, С., Уилсон, Б. и Исаакс, В. Уравнение состояния, вероятностей заполнения и проводимости в коде чистки среднего атома. Физика высоких энергий 3 , 278–282 (2007).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 9.

    Faussurier, G., Blancard, C., Combis, P. & Videau, L. Электрическая и теплопроводность в плотной плазме. Физика плазмы 21 , 092706 (2014).

    ADS Статья Google Scholar

  • 10.

    Kuhlbrodt, S. & Redmer, R. Коэффициенты переноса для плотной металлической плазмы. Phys. Ред. E 62 , 7191–7200 (2000).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 11.

    Уитли, Х. Д. и др. . Расчеты Ленарда-Балеску и классическое молекулярно-динамическое моделирование электропроводности и теплопроводности водородной плазмы. Вклад в физику плазмы 55 , 192–202 (2015).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 12.

    Поццо, М., Дэвис, К., Габбинс, Д. и Алф, Д. Тепловая и электрическая проводимость железа в условиях ядра земли. Природа 485 , 355–358 (2012).

    ADS CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 13.

    Hanson, DE, Collins, LA, Kress, JD, Desjarlais, MP. Расчеты теплопроводности материалов мишеней национальных устройств зажигания при температурах около 10 эв и плотностях около 10 г / см3 с использованием квантовых молекулярных молекул при конечных температурах. динамика. Физика плазмы 18 , 082704 (2011).

    ADS Статья Google Scholar

  • 14.

    Десьярле, М. П., Скаллард, К. Р., Бенедикт, Л. X., Уитли, Х. Д. и Редмер, Р. Расчеты транспортных свойств в невырожденном пределе и роль электрон-электронного рассеяния с использованием функции плотности. Phys. Ред. E 95 , 033203 (2017).

    ADS Статья PubMed Google Scholar

  • 15.

    Грациани, Ф. Р. и др. . Крупномасштабное молекулярно-динамическое моделирование плотной плазмы: проект cimarron. Физика высоких энергий 8 , 105–131 (2012).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 16.

    Hu, S. X. et al. . Основные принципы теплопроводности теплоплотной дейтериевой плазмы для термоядерного синтеза с инерционным удержанием. Phys. Ред. E 89 , 043105 (2014).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 17.

    Hu, S. X. et al. . Первопринципные исследования ионизации и теплопроводности полистирола для приложений термоядерного синтеза с инерционным удержанием. Физика плазмы 23 , 042704 (2016).

    ADS Статья Google Scholar

  • 18.

    Милчберг, Х. М., Фриман, Р. Р., Дэйви, С. С. и Мор, Р. М. Удельное сопротивление простого металла от комнатной температуры до 10 6 К. Phys. Rev. Lett. 61 , 2364–2367 (1988).

    ADS CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 19.

    Дхарма-вардана, М. и Перро, Ф. Удельное сопротивление и динамическая проводимость алюминия, нагретого лазерным импульсом до 106 кОм и вдоль ударной волны до 20 мбар. Письма по физике A 163 , 223–227 (1992).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 20.

    Нг, А. и др. . Отражательная способность интенсивных фемтосекундных лазерных импульсов от простого металла. Phys. Rev. Lett. 72 , 3351–3354 (1994).

    ADS CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 21.

    Фоссюрье Г. и Бланкар К. Насыщение удельного сопротивления в теплом плотном веществе. Phys. Ред. E 91 , 013105 (2015).

    ADS Статья Google Scholar

  • 22.

    Чирикоста, О. и др. . Прямые измерения депрессии ионизационного потенциала в плотной плазме. Phys. Rev. Lett. 109 , 065002 (2012).

    ADS CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 23.

    Хоарти, Д. Дж. и др. . Наблюдения за эффектом депрессии ионизационного потенциала в горячей плотной плазме. Phys. Rev. Lett. 110 , 265003 (2013).

    ADS CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 24.

    Винко С. М. и др. . Создание и диагностика плазмы твердой плотности с помощью рентгеновского лазера на свободных электронах. Природа 482 , 59–62 (2012).

    ADS CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 25.

    Винко С. М. и др. . Исследование фемтосекундных скоростей столкновительной ионизации в плазме твердого алюминия. Nature Communications 6 , 6397 EP– (2015).

  • 26.

    Sperling, P. et al. . Рентгеновские лазерные измерения на свободных электронах плазмонов с затуханием столкновений в изохорически нагретой теплой плотной материи. Phys. Rev. Lett. 115 , 115001 (2015).

    ADS CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 27.

    Де Сильва, А. В. и Кацурос, Дж. Д. Электропроводность плотной плазмы меди и алюминия. Phys. Ред. E 57 , 5945–5951 (1998).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 28.

    Ямасуэ, Э., Суза, М., Фукуяма, Х. и Нагата, К. Отклонение от закона Видемана – Франца для теплопроводности жидкого олова и свинца при повышенной температуре. Международный теплофизический журнал 24 , 713–730 (2003).

    CAS Статья Google Scholar

  • 29.

    Редмер Р. Физические свойства плотной низкотемпературной плазмы. Отчеты по физике 282 , 35–157 (1997).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 30.

    Ping, Y. et al. . Дифференциальный нагрев: универсальный метод измерения теплопроводности в веществе с высокой плотностью энергии. Физика плазмы 22 (2015).

  • 31.

    Бете Х. и Хайтлер У. О остановке быстрых частиц и создании положительных электронов. Труды Лондонского королевского общества A: математические, физические и инженерные науки 146 , 83–112 (1934).

    ADS CAS Статья МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • 32.

    Wilks, S.C. et al. . Генерация энергичных протонов при сверхинтенсивных взаимодействиях лазера с твердым телом. Физика плазмы 8 , 542–549 (2001).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 33.

    Ребибо, С. и др. . Однократная спектральная интерферометрия фемтосекундной лазерной плазмы. Лазер и пучки частиц 19 , 67–73 (2001).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 34.

    Патель, П. К. и др. . Изохорный нагрев твердого вещества сверхбыстрым протонным пучком. Phys. Rev. Lett. 91 , 125004 (2003).

    ADS CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 35.

    Дайер, Г. М. и др. . Измерение уравнения состояния плотной плазмы, нагретой быстрыми протонами. Phys. Rev. Lett. 101 , 015002 (2008).

    ADS CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 36.

    Кандила, М., Ших, Т. и Мазур, Э. Фемтосекундная динамика лазерно-индуцированного фазового перехода твердое тело-жидкость в алюминии. Phys. Ред. B 75 , 214107 (2007).

    ADS Статья Google Scholar

  • 37.

    Ping, Y. et al. . Широкополосная диэлектрическая проницаемость неравновесного теплого плотного золота. Phys. Rev. Lett. 96 , 255003 (2006).

    ADS CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 38.

    Маринак, М. М. и др. . Трехмерное моделирование гидродинамических целей национальных объектов воспламенения. Phys. Плазма 8 , 2275–2280 (2001).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 39.

    Widmann, K. et al. . Интерферометрическое исследование расширенных состояний, нагретых фемтосекундным лазером. Физика плазмы 8 , 3869–3872 (2001).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 40.

    Мор Р. М., Уоррен К. Х., Янг Д. А. и Циммерман Г. Б. Новое повседневное уравнение состояния (qeos) горячей плотной материи. Физика жидкостей 31, , 3059–3078 (1988).

    ADS CAS Статья МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • 41.

    Янг Д. А. и Кори Э. М. Новое глобальное уравнение модели состояния для горячей плотной материи. Журнал прикладной физики 78 , 3748–3755 (1995).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 42.

    Беннетт Б., Джонсон Дж., Керли Г. и Руд Г. Последние разработки в библиотеке уравнений состояния Сезама (1978).

  • 43.

    Evans, R., Gyorffy, B., Szabo, N. & Ziman, J. In Takeuchi, S. (ed.) Свойства жидких металлов (Taylor and Francis, London, 1973) .

  • 44.

    Chen, Z. et al. .Эволюция проводимости на переменном токе в неравновесном теплом плотном золоте. Phys. Rev. Lett. 110 , 135001 (2013).

    ADS CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 45.

    Медведев Н., Застрау У., Ферстер Э., Герике Д. О. и Ретфельд Б. Кратковременная динамика электронов в алюминии, возбуждаемая фемтосекундным экстремальным ультрафиолетовым излучением. Phys. Rev. Lett. 107 , 165003 (2011).

    ADS CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 46.

    Чепмен С. и Коулинг Т. Математическая теория неоднородных газов: учет кинетической теории вязкости, теплопроводности и диффузии в газах (Cambridge University Press, 1970).

  • 47.

    Хакшимали, Т., Радд, Р. Э., Кэбот, В. Х. и Грациани, Ф. Р. Диффузия в асимметричных ионных смесях юкавы в плотной плазме. Phys. Ред. E 90 , 023104 (2014).

    ADS Статья Google Scholar

  • 48.

    Haxhimali, T. & Rudd, R.E. Коэффициент диффузии смесей в режиме теплой плотной материи. In Graziani, F., Desjarlais, M., Redmer, R. & Trickey, S. (ред.). Границы и проблемы в теплой плотной материи , vol. 96 конспектов лекций по вычислительным наукам и технике (Springer International Publishing, Швейцария, 2014).

  • 49.

    Кайзер, Т. Б. Трассировка лазерных лучей и наложение энергии на неструктурированной трехмерной сетке. Phys. Ред. E 61 , 895–905 (2000).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 50.

    Betz, H.-D. Зарядовые состояния и сечения перезарядки быстрых тяжелых ионов, проникающих через газовые и твердые среды. Ред. Мод. Phys. 44 , 465–539 (1972).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 51.

    Логан, Б. Г., Перкинс, Л. Дж. И Барнард, Дж. Дж. Инерционный синтез пучка тяжелых ионов с прямым приводом при высокой эффективности взаимодействия. Физика плазмы 15 (2008).

  • 52.

    Кайзер Т., Кербель Г. и Прасад М. Реализация ионных пучков в Кулле и Гидре, неопубликованная презентация LLNL (1999).

  • 53.

    Fleck, J. A. Jr. и Cummings, J. D. Неявная схема Монте-Карло для расчета нелинейного переноса излучения, зависящего от времени и частоты. J. Comput. Phys. 8 , 313–342 (1971).

    ADS MathSciNet Статья МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • В чем разница между проводимостью, конвекцией и излучением?

    Скачать статью в формате PDF

    Теплообмен — это физический акт обмена тепловой энергией между двумя системами за счет рассеивания тепла.Температура и поток тепла являются основными принципами теплопередачи. Количество доступной тепловой энергии определяется температурой, а тепловой поток представляет собой движение тепловой энергии.

    В микроскопическом масштабе кинетическая энергия молекул находится в прямой зависимости от тепловой энергии. С повышением температуры молекулы увеличиваются в тепловом возбуждении, проявляющемся в линейном движении и вибрации. Области с более высокой кинетической энергией передают энергию областям с более низкой кинетической энергией.Проще говоря, теплопередачу можно разделить на три большие категории: теплопроводность, конвекция и излучение.

    % {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df2771cf6d5f267ee281b51» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Machinedesign Com Sites Machinedesign com Files Uploads 2015 03 Convetion Conduction Radiation Web «data-embed-src =» https://base.imgix.net/files/base/ebm/machinedesign/image/2015/10/machinedesign_com_sites_machinedesign.com_files_uploads_2015_03_Convetion_Convetion_Convetion_Convetion_Convetion_Convetion_Convetion_Convetionpng? auto = format & fit = max & w = 1440 «data-embed-caption =» «]}% На изображении выше, предоставленном НАСА, показано, как все три метода теплопередачи (теплопроводность, конвекция и излучение) работают в одинаковых условиях. .

    Проводимость

    Проводимость передает тепло путем прямого столкновения молекул. Область с большей кинетической энергией будет передавать тепловую энергию области с более низкой кинетической энергией. Частицы с более высокой скоростью будут сталкиваться с частицами с более низкой скоростью.В результате частицы с более низкой скоростью увеличивают кинетическую энергию. Электропроводность — это наиболее распространенная форма передачи тепла, которая происходит при физическом контакте. Примеры: положить руку на окно или положить металл в открытое пламя.

    Процесс теплопроводности зависит от следующих факторов: градиента температуры, поперечного сечения материала, длины пути прохождения и физических свойств материала. Температурный градиент — это физическая величина, которая описывает направление и скорость распространения тепла.Температурный поток всегда будет происходить от самого горячего к самому холодному или, как указывалось ранее, от более высокой к более низкой кинетической энергии. Как только между двумя разностями температур установится тепловое равновесие, теплопередача прекращается.

    Поперечное сечение и путь движения играют важную роль в проводимости. Чем больше размер и длина объекта, тем больше энергии требуется для его нагрева. И чем больше открытая поверхность, тем больше тепла теряется. Меньшие объекты с малым поперечным сечением имеют минимальные тепловые потери.

    Физические свойства определяют, какие материалы передают тепло лучше других. В частности, коэффициент теплопроводности указывает на то, что металлический материал будет проводить тепло лучше, чем ткань, когда дело доходит до проводимости. Следующее уравнение рассчитывает скорость проводимости:

    Q = [k · A · (T горячий — T холодный )] / d

    где Q = тепло, передаваемое за единицу времени; k = теплопроводность барьера; A = площадь теплопередачи; T hot = температура горячей области; T холодный = температура холодного региона; и d = толщина барьера.

    % {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df2771cf6d5f267ee281b53» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Machinedesign Com Sites Machinedesign com Загрузка файлов 2015 03 Ultra Fast Conduction Promo «data-embed-src =» https://base.imgix.net/files/base/ebm/machinedesign/image/2015/10/machinedesign_com_sites_machinedesign.com_files_uploads_2015_03_Ultrang_fast_Conduction = max & w = 1440 «data-embed-caption =» «]}% Др.Гюн-Мин Чой из Университета Иллинойса. Доктор Чой использует спиновой ток для создания крутящего момента, передаваемого при вращении. Момент передачи спина — это передача спинового углового момента, генерируемого электронами проводимости, намагниченности ферромагнетика. Вместо использования магнитных полей это позволяет манипулировать наномагнетиками с помощью спиновых токов. (С любезного разрешения Алекса Хереса, Группа технологий обработки изображений, Институт Бекмана)

    Конвекция

    Когда жидкость, такая как воздух или жидкость, нагревается, а затем удаляется от источника, она переносит тепловую энергию.Такой тип теплопередачи называется конвекцией. Жидкость над горячей поверхностью расширяется, становится менее плотной и поднимается вверх.

    На молекулярном уровне молекулы расширяются при введении тепловой энергии. По мере того как температура данной массы жидкости увеличивается, объем жидкости должен увеличиваться во столько же раз. Это воздействие на жидкость вызывает смещение. Когда горячий воздух сразу поднимается вверх, он выталкивает более плотный и холодный воздух вниз. Эта серия событий показывает, как образуются конвекционные токи.Уравнение для скорости конвекции рассчитывается следующим образом:

    Q = h c · A · (T s — T f )

    где Q = тепло, передаваемое за единицу времени; h c = коэффициент конвективной теплопередачи; A = площадь теплообмена поверхности; T s = температура поверхности; и T f = температура жидкости.

    % {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df2771cf6d5f267ee281b55» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Machinedesign Com Sites Machinedesign com Загрузка файлов 2015 03 Convection Web «data-embed-src =» https: // base.imgix.net/files/base/ebm/machinedesign/image/2015/10/machinedesign_com_sites_machinedesign.com_files_uploads_2015_03_Convection_web.png?auto=format&fit=max&w=1440 «data-embed-caption% A space,» это классическая конвекция, это классическое пространство. Пример. По мере того как обогреватель нагревает воздух, окружающий его около пола, температура воздуха повышается, расширяется и поднимается к верху комнаты. Это заставляет более холодный воздух опускаться вниз, так что он нагревается, создавая конвекционный поток. .

    Излучение

    Тепловое излучение возникает из-за испускания электромагнитных волн.Эти волны уносят энергию от излучающего объекта. Излучение происходит через вакуум или любую прозрачную среду (твердую или жидкую). Тепловое излучение является прямым результатом случайных движений атомов и молекул в веществе. Движение заряженных протонов и электронов приводит к испусканию электромагнитного излучения.

    Все материалы излучают тепловую энергию в зависимости от их температуры. Чем горячее объект, тем сильнее он будет излучать. Солнце — яркий пример теплового излучения, которое переносит тепло через солнечную систему.При нормальной комнатной температуре объекты излучают инфракрасные волны. Температура объекта влияет на длину и частоту излучаемых волн. При повышении температуры длины волн в спектрах испускаемого излучения уменьшаются и излучают более короткие длины волн с более высокочастотным излучением. Тепловое излучение рассчитывается по закону Стефана-Больцмана:

    P = e · σ · A · (T r 4 — T c 4 )

    , где P = полезная излучаемая мощность; A = излучающая область; Tr = температура радиатора; Tc = температура окружающей среды; e = коэффициент излучения; и σ = постоянная Стефана.

    Коэффициент излучения для идеального излучателя имеет значение 1. Обычные материалы имеют более низкие значения коэффициента излучения. Анодированный алюминий имеет коэффициент излучения 0,9, а меди — 0,04.

    % {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df2771cf6d5f267ee281b57» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Machinedesign Com Sites Machinedesign com. Загрузка файлов 2015 03 Промо по солнечным панелям «data-embed-src =» https://base.imgix.net/files/base/ebm/machinedesign/image/2015/10/machinedesign_com_sites_machinedesign.com_files_uploads_2015_03_Solar_Panels_promo.png? auto = format & fit = max & w = 1440 «data-embed-caption =» «]}% Солнечный или фотоэлектрический элемент преобразует энергию света в электричество с помощью фотоэлектрического эффекта. Свет поглощается и возбуждает электрический ток. более высокое энергетическое состояние и электрический потенциал создаются за счет разделения зарядов. Эффективность солнечных панелей выросла в последние годы. Фактически, те, которые в настоящее время производятся SolarCity, компанией, соучредителем которой является Илон Маск, составляют 22%.

    Коэффициент излучения определяется как способность объекта испускать энергию в виде теплового излучения. Это отношение при данной температуре теплового излучения от поверхности к излучению от идеальной черной поверхности, определяемое законом Стефана-Больцмана.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *