Сравнить теплопроводность строительных материалов таблица: Страница не найдена — Remoo.RU

Коэффициент теплового сопротивления материалов. Сравнение теплопроводности строительных материалов

Термин «теплопроводность» применяется к свойствам материалов пропускать тепловую энергию от горячих участков к холодным. Теплопроводность основана на движении частиц внутри веществ и материалов. Способность передавать энергию тепла в количественном измерении – это коэффициент теплопроводности. Круговорот тепловой энергопередачи, или тепловой обмен, может проходить в любых веществах с неравнозначным размещением разных температурных участков, но коэффициент теплопроводности зависим от давления и температуры в самом материале, а также от его состояния – газообразного, жидкого или твердого.

Физически теплопроводность материалов равняется количеству тепла, которое перетекает через однородный предмет установленных габаритов и площади за определенный временной отрезок при установленной температурной разнице (1 К). В системе СИ единичный показатель, который имеет коэффициент теплопроводности, принято измерять в Вт/(м К).

Как рассчитать теплопроводность по закону Фурье

В заданном тепловом режиме плотность потока при передаче тепла прямо пропорциональна вектору максимального увеличения температуры, параметры которой изменяются от одного участка к другим, и по модулю с одинаковой скоростью увеличения температуры по направлению вектора:

q → = − ϰ х grad х (T), где:

• q → – направление плотности предмета, передающего тепло, или объем теплового потока, который протекает по участку за заданную временную единицу через определенную площадь, перпендикулярный всем осям;
• ϰ – удельный коэффициент теплопроводности материала;
• T – температура материала.

При применении закона Фурье не принимают во внимание инерционность перетекания тепловой энергии, а это значит, что имеется в виду мгновенная передача тепла из любой точки на любое расстояние. Поэтому формулу нельзя использовать для расчетов передачи тепла при протекании процессов, имеющих высокую частоту повторения.

Это ультразвуковое излучение, передача тепловой энергии волнами ударного или импульсного типа и т.д. Существует решение по закону Фурье с релаксационным членом:

τ х ∂ q / ∂ t = − (q + ϰ х ∇T) .

Если ре­лак­са­ция τ мгновенная, то формула превращается в закон Фурье.

Ориентировочная таблица теплопроводности материалов:

Основа	Значение теплопроводности, Вт/(м К)
Жесткий графен	4840 + / – 440 – 5300 + / – 480
Алмаз	1001-2600
Графит	278,4-2435
Бора арсенид	200-2000
SiC	490
Ag	430
Cu	401
BeO	370
Au	320
Al	202-236
AlN	200
BN	180
Si	150
Cu 3 Zn 2	97-111
Cr	107
Fe	92
Pt	70
Sn	67
ZnO	54
Черная сталь	47-58
Pb	35,3
Нержавейка	Теплопроводность стали – 15
SiO2	8
Высококачественные термостойкие пасты	5-12
Гранит (состоит из SiO 2 68-73 %; Al 2 O 3 12,0-15,5 %; Na 2 O 3,0-6,0 %; CaO 1,5-4,0 %; FeO 0,5-3,0 %; Fe 2 O 3 0,5-2,5 %; К 2 О 0,5-3,0 %; MgO 0,1-1,5 %; TiO 2 0,1-0,6 %)	2,4
Бетонный раствор без заполнителей	1,75
Бетонный раствор со щебнем или с гравием	1,51
Базальт (состоит из SiO 2 – 47-52%, TiO 2 – 1-2,5%, Al2O 3 – 14-18%, Fe 2 O 3 – 2-5%, FeO – 6-10%, MnO – 0,1-0,2%, MgO – 5-7%, CaO – 6-12%, Na 2 O – 1,5-3%, K 2 O – 0,1-1,5%, P 2 O 5 – 0,2-0,5 %)	1,3
Стекло (состоит из SiO 2 , B 2 O 3 , P 2 O 5 , TeO 2 , GeO 2 , AlF 3 и т. д.)	1-1,15
Термостойкая паста КПТ-8	0,7
Бетонный раствор с наполнителем из песка, без щебня или гравия	0,7
Вода чистая	0,6
Силикатный или красный кирпич	0,2-0,7
Масла на основе силикона	0,16
Пенобетон	0,05-0,3
Газобетон	0,1-0,3
Дерево	Теплопроводность дерева – 0,15
Масла на основе нефти	0,125
Снег	0,10-0,15
ПП с группой горючести Г1	0,039-0,051
ЭППУ с группой горючести Г3, Г4	0,03-0,033
Стеклянная вата	0,032-0,041
Вата каменная	0,035-0,04
Воздушная атмосфера (300 К, 100 кПа)	0,022
Гель на основе воздуха	0,017
Аргон (Ar)	0,017
Вакуумная среда	0

Приведенная таблица теплопроводности учитывает теплопередачу посредством теплового излучения и теплообмена частиц. Так как вакуум не передает тепло, то оно перетекает при помощи солнечного излучения или другого типа генерации тепла. В газовой или жидкой среде слои с разной температурой смешиваются искусственно или естественным способом.

Проводя расчет теплопроводности стены, необходимо принимать во внимание, что теплопередача сквозь стеновые поверхности меняется от того, что температура в здании и на улице всегда разная, и зависит от площади всех поверхностей дома и от теплопроводности стройматериалов.

Чтобы количественно оценить теплопроводность, ввели такое значение, как коэффициент теплопроводности материалов. Он показывает, как тот или иной материал способен передавать тепло. Чем выше это значение, например, коэффициент теплопроводности стали, тем эффективнее сталь будет проводить тепло.

• При утеплении дома из древесины рекомендуется выбирать стройматериалы с низким коэффициентом.
• Если стена кирпичная, то при значении коэффициента 0,67 Вт/(м2 К) и толщине стены 1 м при ее площади 1 м 2 при разнице наружной и внутридомовой температуры 1 0 С кирпич будет пропускать 0,67 Вт энергии. При разнице температур 10 0 С кирпич будет пропускать 6,7 Вт и т.д.

Стандартное значение коэффициента теплопроводимости теплоизоляции и других строительных материалов верно для толщины стены 1 м. Чтобы провести расчет теплопроводности поверхности другой толщины, следует коэффициент поделить на выбранное значение толщины стены (метры).

В СНиП и при проведении расчетов фигурирует термин «тепловое сопротивление материала», он означает обратную теплопроводность. То есть при теплопроводности листа пенопласта 10 см и его теплопроводности 0,35 Вт/(м 2 К) тепловое сопротивление листа – 1 / 0,35 Вт/(м 2 К) = 2,85 (м 2 К)/Вт.

Ниже – таблица теплопроводности для востребованных строительных материалов и теплоизоляторов:

Стройматериалы	Коэффициент теплопроводимости, Вт/(м 2 К)
Плиты из алебастра	0,47
Al	230
Шифер асбоцементный	0,35
Асбест (волокно, ткань)	0,15
Асбоцемент	1,76
Асбоцементные изделия	0,35
Асфальт	0,73
Асфальт для напольного покрытия	0,84
Бакелит	0,24
Бетон с заполнителем щебнем	1,3
Бетон с заполнителем песком	0,7
Пористый бетон – пено- и газобетон	1,4
Сплошной бетон	1,75
Термоизоляционный бетон	0,18
Битумная масса	0,47
Бумажные материалы	0,14
Рыхлая минвата	0,046
Тяжелая минвата	0,05
Вата – теплоизолятор на основе хлопка	0,05
Вермикулит в плитах или листах	0,1
Войлок	0,046
Гипс	0,35
Глиноземы	2,33
Гравийный заполнитель	0,93
Гранитный или базальтовый заполнитель	3,5
Влажный грунт, 10%	1,75
Влажный грунт, 20%	2,1
Песчаники	1,16
Сухая почва	0,4
Уплотненный грунт	1,05
Гудроновая масса	0,3
Доска строительная	0,15
Фанерные листы	0,15
Твердые породы дерева	0,2
ДСП	0,2
Дюралюминиевые изделия	160
Железобетонные изделия	1,72
Зола	0,15
Известняковые блоки	1,71
Раствор на песке и извести	0,87
Смола вспененная	0,037
Природный камень	1,4
Картонные листы из нескольких слоев	0,14
Каучук пористый	0,035
Каучук	0,042
Каучук с фтором	0,053
Керамзитобетонные блоки	0,22
Красный кирпич	0,13
Пустотелый кирпич	0,44
Полнотелый кирпич	0,81
Сплошной кирпич	0,67
Шлакокирпич	0,58
Плиты на основе кремнезема	0,07
Латунные изделия	110
Лед при температуре 0 0 С	2,21
Лед при температуре -20 0 С	2,44
Лиственное дерево при влажности 15%	0,15
Медные изделия	380
Мипора	0,086
Опилки для засыпки	0,096
Сухие опилки	0,064
ПВХ	0,19
Пенобетон	0,3
Пенопласт марки ПС-1	0,036
Пенопласт марки ПС-4	0,04
Пенопласт марки ПХВ-1	0,05
Пенопласт марки ФРП	0,044
ППУ марки ПС-Б	0,04
ППУ марки ПС-БС	0,04
Лист из пенополиуретана	0,034
Панель из пенополиуретана	0,024
Облегченное пеностекло	0,06
Тяжелое вспененное стекло	0,08
Пергаминовые изделия	0,16
Перлитовые изделия	0,051
Плиты на цементе и перлите	0,085
Влажный песок 0%	0,33
Влажный песок 0%	0,97
Влажный песок 20%	1,33
Обожженный камень	1,52
Керамическая плитка	1,03
Плитка марки ПМТБ-2	0,035
Полистирол	0,081
Поролон	0,04
Раствор на основе цемента без песка	0,47
Плита из натуральной пробки	0,042
Легкие листы из натуральной пробки	0,034
Тяжелые листы из натуральной пробки	0,05
Резиновые изделия	0,15
Рубероид	0,17
Сланец	2,100
Снег	1,5
Хвойная древесина влажностью 15%	0,15
Хвойная смолистая древесина влажностью 15%	0,23
Стальные изделия	52
Стеклянные изделия	1,15
Утеплитель стекловата	0,05
Стекловолоконные утеплители	0,034
Стеклотекстолитовые изделия	0,31
Стружка	0,13
Тефлоновое покрытие	0,26
Толь	0,24
Плита на основе цементного раствора	1,93
Цементно-песчаный раствор	1,24
Чугунные изделия	57
Шлак в гранулах	0,14
Шлак зольный	0,3
Шлакобетонные блоки	0,65
Сухие штукатурные смеси	0,22
Штукатурный раствор на основе цемента	0,95
Эбонитовые изделия	0,15

Кроме того, необходимо учитывать теплопроводность утеплителей из-за их струйных тепловых потоков. В плотной среде возможно «переливание» квазичастиц из одного нагретого стройматериала в другой, более холодный или более теплый, через поры субмикронных размеров, что помогает распространять звук и тепло, даже если в этих порах будет абсолютный вакуум.

Отправим материал вам на e-mail

Любые строительные работы начинаются с создания проекта. При этом планируется как расположение комнат в здании, так и рассчитываются главные теплотехнические показатели. От данных значений зависит, насколько будущая постройка будет теплой, долговечной и экономичной. Позволит определить теплопроводность строительных материалов – таблица, в которой отображены основные коэффициенты. Правильные расчеты являются гарантией удачного строительства и создания благоприятного микроклимата в помещении.

Чтобы дом был теплым без утеплителя потребуется определенная толщина стен, которая отличается в зависимости от вида материала

Теплопроводность представляет собой процесс перемещения тепловой энергии от прогретых частей к холодным. Обменные процессы происходят до полного равновесия температурного значения.

Процесс теплопередачи характеризуется промежутком времени, в течение которого выравниваются температурные значения. Чем больше времени проходит, тем ниже теплопроводность строительных материалов, свойства которых отображает таблица. Для определения данного показателя применяется такое понятие как коэффициент теплопроводности. Он определяет, какое количество тепловой энергии проходит через единицу площади определенной поверхности. Чем данный показатель больше, тем с большей скоростью будет остывать здание. Таблица теплопроводности нужна при проектировании защиты постройки от теплопотерь. При этом можно снизить эксплуатационный бюджет.

Поэтому при возведении постройки стоит использовать дополнительные материалы. При этом значение имеет теплопроводность строительных материалов, таблица показывает все значения.

Полезная информация! Для построек из древесины и пенобетона не обязательно использовать дополнительное утепление. Даже применяя низкопроводной материал, толщина сооружения не должна быть менее 50 см.

Особенности теплопроводности готового строения

Планируя проект будущего дома, нужно обязательно учесть возможные потери тепловой энергии. Большая часть тепла уходит через двери, окна, стены, крышу и полы.

Если не выполнять расчеты по теплосбережению дома, то в помещении будет прохладно. Рекомендуется постройки из , бетона и камня дополнительно утеплять.

Полезный совет! Перед тем как утеплять жилище, необходимо продумать качественную гидроизоляцию. При этом даже повышенная влажность не повлияет на особенности теплоизоляции в помещении.

Разновидности утепления конструкций

Теплое здание получится при оптимальном сочетании конструкции из прочных материалов и качественного теплоизолирующего слоя. К подобным сооружениям можно отнести следующие:

• здание из стандартных материалов: шлакоблоков или кирпича. При этом утепление часто проводится по наружной стороне.

Как определить коэффициенты теплопроводности строительных материалов: таблица

Помогает определить коэффициент теплопроводности строительных материалов – таблица. В ней собраны все значения самых распространенных материалов. Используя подобные данные, можно рассчитать толщину стен и используемый утеплитель. Таблица значений теплопроводности:

Чтобы определить величину теплопроводности используются специальные ГОСТы. Значение данного показателя отличается в зависимости от вида бетона. Если материал имеет показатель 1,75, то пористый состав обладает значением 1,4. Если раствор выполнен с применением каменного щебня, то его значение 1,3.

Потери через потолочные конструкции значительны для проживающих на последних этажах. К слабым участкам относится пространство между перекрытиями и стеной. Подобные участки считаются мостиками холода. Если над квартирой присутствует технический этаж, то при этом потери тепловой энергии меньше.

На верхнем этаже производится снаружи. Также потолок можно утеплить внутри квартиры. Для этого применяется пенополистирол или теплоизоляционные плиты.

Прежде чем утеплять любые поверхности, стоит узнать теплопроводность строительных материалов, таблица СНиПа поможет в этом. Утеплять напольное покрытие не так сложно как другие поверхности. В качестве утепляющих материалов применяются такие материалы как керамзит, стекловата ил пенополистирол.

Прочный и теплый дом – это основное требование, которое предъявляется проектировщикам и строителям. Поэтому еще на стадии проектирования зданий в конструкцию закладываются две разновидности стройматериалов: конструкционные и теплоизоляционные. Первые обладают повышенной прочностью, но большой теплопроводностью, и именно их чаще всего и используют для возведения стен, перекрытий, оснований и фундаментов. Вторые – это материалы с низкой теплопроводностью. Их основное назначение – закрыть собой конструкционные материалы, чтобы понизить их показатель тепловой проводимости. Поэтому для облегчения расчетов и выбора используется таблица теплопроводности строительных материалов.

Читайте в статье:

Что такое теплопроводность

Законы физики определяют один постулат, который гласит, что тепловая энергия стремится от среды с высокой температурой к среде с низкой температурой. При этом, проходя через строительный материал, тепловая энергия затрачивает какое-то время. Переход не состоится лишь в том случае, если температура на разных сторонах от стройматериала одинаковая.

То есть, получается так, что процесс перехода тепловой энергии, к примеру, через стену, это время проникновения тепла. И чем больше времени на это затрачивается, тем ниже теплопроводность стены. Вот такое соотношение. К примеру, теплопроводность различных материалов:

• бетон –1,51 Вт/м×К;
• кирпич – 0,56;
• древесина – 0,09-0,1;
• песок – 0,35;
• керамзит – 0,1;
• сталь – 58.

Чтобы было понятно, о чем идет речь, надо обозначить, что бетонная конструкции не будет ни под каким предлогом пропускать через себя тепловую энергию, если ее толщина будет в пределах 6 м. Понятно, что это просто невозможно в домостроении. А значит, придется для снижения теплопроводности использовать другие материалы, у которых показатель ниже. И ими облицовывать бетонное сооружение.

Что такое коэффициент теплопроводности

Коэффициент теплоотдачи или теплопроводности материалов, который также обозначен в таблицах, это характеристика тепловой проводимости. Он обозначает количество тепловой энергии, проходящий через толщу стройматериала за определенный промежуток времени.

В принципе, коэффициент обозначает именно количественный показатель. И чем он меньше, тем теплопроводность материала лучше. Из сравнения выше видно, что стальные профили и конструкции обладают самым высоким коэффициентом. А значит, они практически не держат тепло. Из строительных материалов,сдерживающих тепло, которые используются для сооружения несущих конструкций, это древесина.

Но надо обозначить и другой момент. К примеру, все та же сталь. Этот прочный материал используют для отведения тепла, где есть необходимость сделать быстрый перенос. К примеру, радиаторы отопления. То есть, высокий показатель теплопроводности – это не всегда плохо.

Что влияет на теплопроводность строительных материалов

Есть несколько параметров, которые сильно влияют на тепловую проводимость.

1. Структура самого материала.
2. Его плотность и влажность.

Что касается структуры, то здесь огромное разнообразие: однородная плотная, волокнистая, пористая, конгломератная (бетон), рыхлозернистая и прочее. Так вот надо обозначить, что чем неоднороднее структура у материала, тем ниже у него теплопроводность. Все дело в том, что проходить сквозь вещество, в котором большой объем занимают поры разного размера, тем сложнее энергии через нее перемещаться. А ведь в данном случае тепловая энергия – это излучение. То есть, оно не проходит равномерно, а начинает изменять направления, теряя силу внутри материала.

Теперь о плотности. Этот параметр обозначает, на каком расстоянии между собой располагаются частички материала внутри его самого. Исходя из предыдущей позиции, можно сделать вывод: чем меньше это расстояние, а значит, больше плотность, тем тепловая проводимость выше. И наоборот. Тот же пористый материал имеет плотность меньше, чем однородный.

Влажность – это вода, которая имеет плотную структуру. И ее теплопроводность равна 0,6 Вт/м*К. Достаточно высокий показатель, сравнимый с коэффициентом теплопроводности кирпича. Поэтому когда она начинает проникать в структуру материала и заполнять собой поры, это увеличение тепловой проводимости.

Коэффициент теплопроводности строительных материалов: как применяется на практике и таблица

Практические значение коэффициента – это правильно проведенный расчет толщины несущих конструкций с учетом используемых утеплителей. Необходимо отметить, что возводимое здание – это несколько ограждающих конструкций, через которые происходит утечка тепла. И у каждой их них свой процент теплопотерь.

• через стены уходит до 30% тепловой энергии общего расхода.
• Через полы – 10%.
• Через окна и двери – 20%.
• Через крышу – 30%.

То есть, получается так, что если неправильно рассчитать теплопроводность всех ограждений, то проживающим в таком доме людям придется довольствоваться лишь 10% тепловой энергии, которое выделяет отопительная система. 90% – это, как говорят, выброшенные на ветер деньги.

Мнение эксперта

Инженер-проектировщик ОВиК (отопление, вентиляция и кондиционирование) ООО «АСП Северо-Запад»

Спросить у специалиста

“Идеальный дом должен быть построен из теплоизоляционных материалов, в котором все 100% тепла будут оставаться внутри. Но по таблице теплопроводности материалов и утеплителей вы не найдете тот идеальный стройматериал, из которого можно было бы возвести такое сооружение. Потому что пористая структура – это низкие несущие способности конструкции. Исключением может быть древесина, но и она не идеал.”

Поэтому при строительстве домов стараются использовать разные строительные материалы, дополняющие друг друга по теплопроводности. При этом очень важно соотносить толщину каждого элемента в общей строительной конструкции. В этом плане идеальным домом можно считать каркасный. У него деревянная основа, уже можно говорить о теплом доме, и утеплители, которые закладываются между элементами каркасной постройки. Конечно, с учетом средней температуры региона придется точно рассчитать толщину стен и других ограждающих элементов. Но, как показывает практика, вносимые изменения не столь значительны, чтобы можно было бы говорить о больших капитальных вложениях.

Рассмотрим несколько часто используемых строительных материалов и проведем сравнение их теплопроводность по толщине.

Теплопроводность кирпича: таблица по разновидностям

Фото	Вид кирпича	Теплопроводность, Вт/м*К
	Керамический полнотелый	0,5-0,8
	Керамический щелевой	0,34-0,43
	Поризованный	0,22
	Силикатный полнотелый	0,7-0,8
	Силикатный щелевой	0,4
	Клинкерный	0,8-0,9

Теплопроводность дерева: таблица по породам

Коэффициент теплопроводности пробкового дерева самый низкий из всех пород древесины. Именно пробка часто используется в качестве теплоизоляционного материала при проведении утеплительных мероприятий.

Теплопроводность металлов: таблица

Данный показатель у металлов изменяется с изменением температуры, в которой они применяются. И здесь соотношение такое – чем выше температура, тем ниже коэффициент. В таблице покажем металлы, которые используются в строительной сфере.

Теперь, что касается соотношения с температурой.

• У алюминия при температуре -100°С теплопроводность составляет 245 Вт/м*К. А при температуре 0°С – 238. При +100°С – 230, при +700°С – 0,9.
• У меди: при -100°С –405, при 0°С – 385, при +100°С – 380, а при +700°С – 350.

Таблица теплопроводности других материалов

В основном нас будет интересовать таблица теплопроводности изоляционных материалов. Необходимо отметить, что если у металлов данный параметр зависит от температуры, то у утеплителей от их плотности. Поэтому в таблице будут расставлены показатели с учетом плотности материалом.

Теплоизоляционный материал	Плотность, кг/м³	Теплопроводность, Вт/м*К
Минеральная вата (базальтовая)	50	0,048
	100	0,056
	200	0,07
Стекловата	155	0,041
	200	0,044
Пенополистирол	40	0,038
	100	0,041
	150	0,05
Пенополистирол экструдированный	33	0,031
Пенополиуретан	32	0,023
	40	0,029
	60	0,035
	80	0,041

И таблица теплоизоляционных свойств строительных материалов. Основные из них уже рассмотрены, обозначим те, которые в таблицы не вошли, и которые относятся к категории часто используемых.

Строительный материал	Плотность, кг/м³	Теплопроводность, Вт/м*К
Бетон	2400	1,51
Железобетон	2500	1,69
Керамзитобетон	500	0,14
Керамзитобетон	1800	0,66
Пенобетон	300	0,08
Пеностекло	400	0,11

Коэффициент теплопроводности воздушной прослойки

Всем известно, что воздух, если его оставить внутри строительного материала или между слоями стройматериалов, это великолепный утеплитель. Почему так происходит, ведь сам воздух, как таковой, не может сдерживать тепло. Для этого надо рассмотреть саму воздушную прослойку, огражденную двумя слоями стройматериалов. Один из них соприкасается с зоной положительных температур, другой с зоной отрицательный.

Тепловая энергия движется от плюса к минусу, и встречает на своем пути слой воздуха. Что происходит внутри:

1. Конвекция теплого воздуха внутри прослойки.
2. Тепловое излучение от материала с плюсовой температурой.

Поэтому сам тепловой поток – это сумма двух факторов с добавлением теплопроводности первого материала. Необходимо сразу отметить, что излучение занимает большую часть теплового потока. Сегодня все расчеты теплосопротивления стен и других несущих ограждающих конструкций проводят на онлайн-калькуляторах. Что касается воздушной прослойки, то такие расчеты провести сложно, поэтому берутся значения, которые в 50-х годах прошлого столетия были получены лабораторными исследованиями.

В них четко оговаривается, что если разница температур стен, ограниченных воздухом, составляет 5°С, то излучение возрастает с 60% до 80%, если увеличить толщину прослойки с 10 до 200 мм. То есть, общий объем теплового потока остается тот же, излучение вырастает, а значит, теплопроводность стены падает. И разница значительная: с 38% до 2%. Правда, возрастает конвекция с 2% до 28%. Но так как пространство замкнутое, то движение воздуха внутри него никак не действует на внешние факторы.

Расчет толщины стены по теплопроводности вручную по формулам или калькулятором

Рассчитать толщину стены не так просто. Для этого нужно сложить все коэффициенты теплопроводности материалов, которые были использованы для сооружения стены. К примеру, кирпич, штукатурный раствор снаружи, плюс наружная облицовка, если такая будет использоваться. Внутренние выравнивающие материалы, это может быть все та же штукатурка или гипсокартонные листы, другие плитные или панельные покрытия. Если есть воздушная прослойка, то учитывают и ее.

Есть так называемая удельная теплопроводность по регионам, которую берут за основу. Так вот расчетная величина не должна быть больше удельной. В таблице ниже по городам дана удельная тепловая проводимость.

То есть, чем южнее, тем общая теплопроводность материалов должна быть меньше. Соответственно, можно уменьшать и толщину стены. Что касается онлайн-калькулятора, то предлагаем ниже посмотреть видео, на котором разбирается, как правильно пользоваться таким расчетным сервисом.

Если у вас возникли вопросы, на которые, как вам показалось, вы не нашли ответы в этой статье, пишите их в комментариях. Наша редакция постарается на них ответить.

Теплопроводность строительных материалов (таблица ее значений будет приведена в статье ниже) – это очень важный критерий, на который категорически нужно обращать внимание, во время такого этапа организации строительных работ, как: закупка сырья.

Этот показатель следует учитывать не только при возведении какого-либо объекта с нуля, а и при ремонтных работах, включающих в себя установку стен (как внешних, так и внутренних).

В основном, от теплопроводности выбранных материалов, зависит будущий уровень комфорта внутри помещения. Однако, данный критерий влияет и на некоторые технические показатели, о чем можно узнать более детально в этой статье.

Теплопроводность – определение

Перед тем, как определять коэффициент теплопроводности того, или иного материала, важно заранее знать: а что вообще представляет из себя данный термин.

Как правило, под определением «теплопроводность», принято понимать уровень теплообмена определенного материала, выраженный в ваттах/метр кельвина.

Более простым языком, данный коэффициент показывает способность получения материалом энергии от более нагретых тел, и уровень отдачи его энергии телам, с пониженной температурой. Как правило, этот показатель рассчитывается по одной, из двух основных формул: q = x*grad(T) или P=-x*.

Что влияет на теплопроводность

Коэффициент теплопроводности каждого строительного материала определяется строго индивидуально, на что следует обратить особое внимание, и зависит он от нескольких основных критериев:

• плотности;
• уровня пористости;
• строения и формы пор;
• природной температуры;
• уровня влажности;
• химической структуры (атомной группы).

К примеру, при наличии в структуре материала большого количества мелких пор, замкнутого типа, его уровень теплопроводности существенно понизится. Однако, при варианте с крупными порами, данный коэффициент будет наоборот повышен, за счет возникновения в порах конвективных воздушных потоков.

Таблица

Как было сказано ранее: каждый строительный материал имеет индивидуальный коэффициент теплопроводности, который рассчитывается исходя из некоторых характерных критериев.

Для более ясной картины, приведем в таблице примеры теплопроводности некоторых, самых распространенных материалов, используемых в строительстве:

Материал	Плотность (кг*м3)	Теплопроводность (Вт\(м*К))
Железобетон	2500	1,69
Бетон	2400	1,51
Керамзитобетон	1800	0,66
Пенобетон	1000	0,29
Минеральная вата	От 50 до 200	От 0,04 до 0,07 соответственно
Пенополистирол	От 33 до 150	От 0,03 до 0,05 соответственно
	От 30 до 80	От 0,02 до 0,04 соответственно
Керамзит	800	0,18
Пеностекло	400	0,11

Разновидности утепления конструкций

Вермикулит

Подбор материала для утепления любой конструкции, в первую очередь осуществляется исходя из ее типа: наружная или внутренняя. В первом варианте, в качестве утеплителя хорошо подойдут вещества, не поддающиеся воздействию погодных условий, и других внешних факторов, а именно:

• керамзит;
• перлитовый щебень.

Для большего эффекта, утеплитель можно наносить в два слоя, где вышеперечисленные материалы будут считаться защитным слоем, а в качестве основы, вполне смогут выступить:

• пенопласт;
• пеноизол;
• пенополистирол;
• пенополиуретан.

Пеноизол

Что же касается исключительно внутреннего варианта утепления конструкций, то для этого вполне сгодятся такие материалы:

• минеральная вата;
• стекловата;
• вата из базальтового волокна;

Помимо сферы применения, утеплители значительно отличаются между собой и своей стоимость, теплопроводностью, герметичностью, а также сроком службы, на что следует обратить внимание при их выборе.

При выборе утеплителя, в первую очередь, важно обращать внимание на сферу его применения. К примеру, подбирая материал утепления для наружной отделки объекта, следите за тем, чтоб его плотность была достаточно высокой, а его структура имела надежную защиту от перепадов температуры, попадания влаги, физического воздействия и т.д.

Также, старайтесь подбирать такие материалы, вес которых будет не очень большим, дабы не разрушать основу постройки. Ведь не редко, утеплитель приходится крепить на глиняную поверхность, или же поверх обычной «шубы», что вполне может стать причиной быстрого его разрушения.

Подводя итог, можно сделать вывод, что подборка подходящего материала для утепления какой-либо конструкции – процесс весьма тяжелый, требующий повышенного внимания. Помните, что в данном вопросе, лучше всего полагаться только на себя, и на свои знания, так как в большинстве случаев, консультанты магазинов могут советовать

Вам приобрести качественный дорогой утеплитель туда, где и без него вполне можно обойтись (к примеру, под линолеум, или на внутренние стенки). Поэтому, осуществляйте выбор самостоятельно, опираясь на характеристики материала, и на его качество. Также, важно помнить, что цена – это далеко не всегда важный критерий, на который стоит ориентироваться при выборе.

Смотрите в следующем видео пояснения таблицы теплопроводности материалов с примерами:

• 16 января, 2006
• Опубликовано: Строительные технологии и материалы

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:

Страница в разработке

Утеплённая Шведская Плита

Утеплённая Шведская плита (УШП) — один из видов мелкозаглублённого фундамента. Технология пришла с Европы.Данный тип фундамента имеет два основных слоя. Нижний, теплоизоляционный слой, препятствует промерзанию грунта под домом. Верхний слой…

Фильм — пошаговая инструкция по технологии СФТК («мокрый фасад»)

При поддержке компании СИБУР, Ассоциации Производителей и Продавцов Пенополистирола, а также при сотрудничестве с компаниями «КРАЙЗЕЛЬ РУС», «ТЕРМОКЛИП» и «АРМАТ-ТД» создан уникальный обучающий фильм по технологии производства штукатурных теплоизоляционных фасадных…

В феврале 2015 года выпущен очередной обучающий видеофильм по фасадным системам. Как правильно изготавливать декор-элементы для украшения коттеджа — об этом пошагово в видеофильме.

• При поддержке СИБУРа состоялась I практическая конференция «Полимеры в теплоизоляции»

  27 мая в Москве состоялась I практическая конференция «Полимеры в теплоизоляции», организованная информационно-аналитическим центром Rupec и журналом «Нефтегазовая вертикаль» при поддержке СИБУРа. Главными темами конференции стали тенденции в области нормативной…

• Справочник — вес, диаметр, ширина чёрного металлопроката (арматура, уголок, швеллер, двутавр, трубы)

  1. Справочник: диаметр, вес погонного метра арматуры, сечение, класс стали

• Системы «БОЛАРС ТВД-1» и «БОЛАРС ТВД-2» абсолютно пожаробезопасны!

  Системы «БОЛАРС ТВД-1» и «БОЛАРС ТВД-2» абсолютно пожаробезопасны!К такому выводу пришли специалисты, проведя огневые испытания на фасадных теплоизоляционных системах ТМ «БОЛАРС». Системам присвоен класс пожарной опасности К0 – самые безопасные. Огромную…

Prev Next

Сравнительные характеристики стеновых строительных материалов

Некоторые свойства стеновых материалов в таблице: Наименование материала Плотность ρ кг/м3 Прочность R МПа Коэффициент теплопроводности λ Вт/(м °С) Бетоны:       керамзитобетон 1000 7,5-10 0,33 керамзитопенобетон 800 5,0-7,5 0,21 ячеистый 800 5,0-7,5 0,21 газосиликат 600 2,5-3,5 0,14 газобетон 400 1,0-1,5 0,1 пенобетон 700 2,5-5,0 0,16 монолитной укладки * 300 0,5 0,07 Кирпич:       силикатный 1800 7,5-15 0,70 керамический 1800 7,5-10 0,56 Базальтовые плиты 250 0,5 0,052 Базальтоволокнистые плиты Parok 100 0,8 0,037 Пенопласт ПБС 25 0,08 0,036 Пенокерамика 300 1,0 0,085 Ракушечник 1200. ..1800 — 0,46…0,73 Шлакоблок 1200 5…10 0,47 Древесина 500 — 0,09 * Мобильные установки в строительных условиях Сравнительные характеристики теплопроводности стен из различных материалов Плотность керамического кирпича 1650 кг/м3 Плотность силикатного кирпича 1850 кг/м3 Ширина стены (см) 12 18 20 24 30 36 40 48 60 72 84 96 Теплопроводность (ВТ/м*час*· 0С) Коэф. на 1 метр Тепропроводность стены Керамический кирпич 0,81 6,75 4,5 4,05 3,37 2,70 2,25 2,02 1,68 1,35 1,13 0,96 0,84 Силикатный кирпич 0,90 7,50 5,00 4,50 3,75 3,00 2,50 2,25 1,87 1,50 1,25 1,07 0,93 Ячеистый бетон D 600 (газобетон) 0,14 1,16 0,77 0,70 0,58 0,46 0,38 0,35 0,29 0,23 0,19 0,16 0,14 Ячеистый бетон D 500 (газобетон) 0,12 1,0 0,66 0,60 0,50 0,40 0,33 0,30 0,25 0,20 0,16 0,14 0,12 Ячеистый бетон D 400 (газобетон) 0,10 0,8 0,55 0,50 0,41 0,33 0,27 0,25 0,20 0,16 0,13 0,12 0,10 Примечание: чем ниже коэффициент теплопроводности, тем выше теплоизоляция стены, тем больше экономия средств (зимой для обогрева, летом для охлаждения). Инструкция по кладке наружних и внутренних стен из газобетонных блоков Статья с сайта aerocrete.com

Коэффициент теплопроводности строительных материалов. Таблица значений

Комфорт в построенном здании зависит от многих факторов. На микроклимат в помещении, к примеру, оказывает влияние коэффициент теплопроводности строительных материалов. Таблица данных параметров позволит выбрать наиболее подходящий материал для создания комфортных условий в доме.

Благодаря правильно приозведенному расчету, в дальнейшем можно сэкономить на отоплении дома. Даже если на начальном этапе строительство производить из более дорогих материалов, со временем они полностью окупятся. В случае если для строительства используются материалы, интенсивно пропускающие тепло, необходимо проводить дополнительный объем работ по утеплению дома. Его осуществляют и снаружи, и внутри зданий. Но в любом случае это несет дополнительные затраты и времени, и средств.

Понятие теплопроводности

В физике под теплопроводностью понимают передачу теплоты от более нагретых частиц к менее нагретым в результате их непосредственного соприкосновения. Под частицами здесь понимают атомы, молекулы или свободные электроны.

Если говорить простым языком, то теплопроводность – это способность конкретного материала пропускать тепло. Стоит отметить, что перемещение тепла будет продолжаться, пока не наступит равновесие температур.

Потери тепла для разных участков зданий различны. Если говорить о частном доме, до теплопотери будут происходить:

• через крышу — до 30 процентов;

• через дымоходы, естественную вентиляцию и так далее — до 25 процентов;

• через стены — до 15 процентов;

• через пол — до 15 процентов;

• через окна — до 15 процентов;

• через примыкание — до 15 процентов.

Для многоквартирных домов эти показатели немного отличаются. Потери через крышу и стены будут ниже. А вот через окна будет уходить гораздо больше тепла.

Коэффициент теплопроводности

Теплопроводность материала характеризуется временным интервалом, в течение которого температурные показатели достигнут равновесия. Об этом свидетельствует коэффициент теплопроводности строительных материалов. Таблица показывает, что между временем и теплопроводностью в данном случае существует обратная зависимость. То есть чем меньше времени уходит на передачу тепла, тем больше значение теплопроводности.

На практике это значит, что здание будет остывать быстрее, если больше будет коэффициент теплопроводности строительных материалов. Таблица значений в данном случае просто необходима. В ней видно, сколько тепла потеряет здание через единицу площади.

Рассмотрим пример. Кирпич обладает теплопроводностью 0,67 кВт/(м²*К) (значение взято из соответствующих таблиц). Это значит, что 1 квадратный метр поверхности с толщиной один метр будет пропускать 0,67 ватт тепла. Это значение будет при условии, что разница в температурах двух поверхностей составляет один градус. При увеличении разности до 10 градусов теплопотери составят уже 6,7 ватт. В таких условиях при уменьшении толщины стены в 10 раз (то есть до 10 сантиметров), потери тепла составят 67 ват.

Изменение теплопроводности

На коэффициенты теплопроводности строительных материалов оказывают влияние различного рода факторы. Основными параметрами являются:

• Плотность материала. Если плотность выше, значит, частицы внутри материала взаимодействуют друг с другом сильнее. Соответственно, передача тепловой энергии и установление равновесия температур произойдет быстрее. Следовательно, чем больше плотность, тем лучше материал пропускает тепло.

• Пористость. Здесь наблюдается противоположная ситуация. Материалы с большой пористостью обладают неоднородной структурой. Большую часть объема занимает воздух, обладающий минимальным коэффициентом. Передача тепловой энергии через маленькие поры затруднена. Соответственно, теплопроводность будет увеличиваться.

• Влажность. С увеличением влажности будет выше и коэффициент теплопроводности строительных материалов.

Таблица, приведенная выше, показывает точные значения для некоторых материалов.

Сравнение теплопроводности материалов на практике

Неопытному человеку сложно понять, что же собой представляют коэффициенты теплопроводности строительных материалов. СНиП дает точные значения, которые содержатся в таблице.

Чтобы лучше понять разницу данных значений, рассмотрим пример. Сравним несколько различных материалов. Количество пропускаемого ими тепла можно сделать одинаковым, если изменять толщину стены. Так, стена из бетонных панелей (с утеплителем) толщиной 14 сантиметров будет соответствовать деревянной стене с толщиной 15 сантиметров. То же значение теплопроводности будет характерно для керамзитобетона толщиной 30 сантиметров, пустотелого кирпича толщиной 51 сантиметр. Если брать обычный кирпич, то для получения данной теплопроводности необходимо построить стену толщиной 64 сантиметра.

Государственные стандарты

Определяется коэффициент теплопроводности строительных материалов (таблица) СНиП и другими документами. Так, для составления таблицы, которая размещена выше, были использованы такие документы, как СНиП 11-3-79, СНиП 23-02-2003, СП 50.13330.2012.

Если стандарты не дают значения коэффициента теплопроводности необходимого строительного материала, его можно узнать у производителя. Посмотрите на упаковке, не указан ли данный параметр там. Еще один выход – зайти на официальный сайт производителя.

Как видно, расчет теплопотерь играет важную роль в процессе строительства зданий. От этого будет зависеть уровень комфортного нахождения внутри помещения. Поэтому еще на этапе проектирования необходимо со всей тщательностью подходить к вопросу выбора строительных материалов. Это позволит снизить расход финансовых средств на отопление. При этом толщина выбранного материала для каждого региона будет отличаться. И зависеть она будет от климатических условий зоны проживания.

Таблица теплопроводности строительных материалов

Теплопроводность материалов, из которых строится здание — это важный показатель, от значения которого зависит, насколько хорошо будет сберегаться тепло в вашем доме. Особенно стоит обращать внимание на теплоизоляционные свойства продуктов, применяемых для возведения наружных стен, так как они защищают внутреннюю часть строения от потери тепла зимой. Чем этот показатель ниже, тем дольше сохраняется тепло, а следовательно, снижаются затраты на обогрев жилья.

Таблица теплопроводности

Теплопроводность — это способность материи проводить тепло и принимать температуру окружающих ее объектов. Единицей измерения коэффициента показателя тепла является величина Вт/(мК). В таблице, представленной ниже, указана теплопроводность основных стеновых материалов, которые наиболее часто применяются при строительстве и утеплении фасадных стен.

Материал	Плотность материала (кг/м3)	Коэффициент теплопроводности
Кирпич керамический полнотелый	1800	0,56
Кирпич силикатный	1800	0,7
Раствор цементно-песчаный		0,58
Раствор известково-песчаный		0,47
Газобетон, пенобетон на цементе	1000	0. 29
Газобетон, пенобетон на извести	1000	0,31
Газобетон, пенобетон на цементе	600	0,14
Газобетон, пенобетон на извести	600	0,15
Арболит		О,07-0,17
железобетон	2500	1,69
Бетон	2400	1,51
Пенополиуретан	40	0,029
Пенополиуретан	80	0,041
Известняк	2000	0,93
Известняк	1400	0,33
Пенополистирол экструдированный	35	0.029
Минеральная вата каменная	180	0,038
Минеральная вата стеклянная	85	0,044

На коэффициент любой величины может влиять влажность воздуха, так как его значения, хотя и незначительно, изменяются в зависимости от времени года и климатических условий. Там, где в таблице не указана плотность материала, значение не является решающим в показателях проводимости тепла.

Теплопроводность материала определяется его химическим составом, степенью и характером пористости, а также условиями, при которых происходит передача теплоты влажностью и температурой воздуха. Материалы, имеющие волокнистую и слоистую структуру строения, могут по-разному проводить тепло. Например, изделия из древесины, с поперечным сечением волокон обладают большей степенью теплопроводности, чем с продольным сечением.

Так как воздух очень слабо передает тепло (0,023Вт/м-⁰C), пористые материалы с воздушными ячейками обладают меньшими теплоизоляционными свойствами. Но если продукт напитан влагой, его теплопроводность увеличивается, потому что вода проводит тепло быстрее, чем воздух, в 25 раз.

К содержанию ↑

Сравнительная характеристика

Исходя из данных таблицы, которые взяты из СНИП от 2003 года, наименьшей теплопроводностью обладают пористые стеновые материалы, такие как пенобетон и газобетон (см. Что лучше пенобетон или газобетон) на основе извести и арболит. Но у ячеистой структуры есть большой недостаток: поры быстро насыщаются влагой из окружающей среды, в результате чего увеличивается их теплопроводность.

К тому же, напитываясь влагой, после нескольких циклов замерзания и размораживания, пористые структуры начинают терять свою прочность, что ведет к разрушению материала. Для сохранения морозостойкости газобетона и пеноблоков, используют влагоустойчивую отделку для наружных работ.

Стены дома из кирпичной кладки обладают большей теплопроводностью, поэтому для лучшего сбережения тепла их толщина должна быть около 40, а то и 50 см. Такой расход ведет к удорожанию строения, поэтому в последнее время кирпич все чаще применяется как облицовочный материал.

Им обкладывают стены из легких блоков, защищая их от разрушающего действия влаги. К тому же, кирпичный дом выглядит красиво и не требует дополнительной отделки. При желании между кирпичной кладкой и бетонными блоками крепится утеплитель, что еще увеличивает сохранность тепла в доме.

К содержанию ↑

Виды утеплителей

Из утеплителей меньшей теплопроводностью обладают пенополистирол и экструдированный пенополиуретан. Это жесткие, хрупкие материалы, выпускающиеся в плитах, и имеющие ячеистую структуру. Но нужно учесть, что при увеличении плотности структуры материала, увеличивается и его способность пропускать тепло.

Минеральные утеплители кроме хорошей сохранности тепла, обладают отличными звукоизоляционными свойствами: они гасят звуки, не позволяя им проникнуть в помещение.

Производится минвата в виде плит или в рулонах. Плитами обкладываются стены, кровля, пол. Рулонный утеплитель пригоден для укрытия труб водоснабжения и отопления.

Читайте также:

Теплопроводность строительных материалов. Теплопроводность основных строительных материалов Теплопроводность железобетонной плиты

Строительство коттеджа или дачного дома — это сложный и трудоемкий процесс. И для того, чтобы будущее строение простояло не один десяток лет, нужно соблюдать все нормы и стандарты при его возведении. Поэтому каждый этап строительства требует точных расчетов и качественного выполнения необходимых работ.

Одним из самых важных показателей при строительстве и отделке строения является теплопроводность строительных материалов. СНИП (строительные нормы и правила) дает полный спектр информации по данному вопросу. Ее необходимо знать, чтобы будущее здание было комфортным для проживания как в летний, так и в зимний период.

Идеальный теплый дом

От конструктивных особенностей строения и применяемых при его возведении материалов зависит комфорт и экономичность проживания в нем. Комфорт заключается в создании оптимального микроклимата внутри вне зависимости от внешних погодных условий и температуры окружающей среды. Если материалы подобраны правильно, а котельное оборудование и вентиляция установлены согласно нормам, то в таком доме будет комфортная прохладная температура летом и тепло зимой. К тому же если все материалы, используемые при строительстве, обладают хорошими теплоизоляционными свойствами, то расходы на энергоносители при отоплении помещений будут минимальны.

Понятие теплопроводности

Теплопроводность — это передача тепловой энергии между непосредственно соприкасающимися телами или средами. Простыми словами теплопроводность — это способность материала проводить температуру. То есть, попадая в какую-то среду с отличающейся температурой, материал начинает принимать температуру этой среды.

Этот процесс имеет большое значение и в строительстве. Так, в доме с помощью отопительного оборудования поддерживается оптимальная температура (20-25°C). Если температура на улице будет ниже, то когда отключается отопление, все тепло из дома через некоторое время выйдет на улицу, и температура понизится. Летом происходит обратная ситуация. Чтобы сделать температуру в доме ниже уличной, приходится использовать кондиционер.

Коэффициент теплопроводности

Потеря тепла в доме неизбежна. Она происходит постоянно, когда температура снаружи меньше, чем в помещении. А вот ее интенсивность — это переменная величина. Она зависит от множества факторов, главными среди которых являются:

• Площадь поверхностей, участвующих в теплообмене (крыша, стены, перекрытия, пол).
• Показатель теплопроводности строительных материалов и отдельных элементов здания (окна, двери).
• Разница между температурами на улице и внутри дома.
• И другие.

Для количественной характеристики теплопроводности строительных материалов используют специальный коэффициент. Используя этот показатель, можно довольно просто рассчитать необходимую теплоизоляцию для всех частей дома (стены, крыша, перекрытия, пол). Чем выше коэффициент теплопроводности строительных материалов, тем больше интенсивность потери тепла. Таким образом, для постройки теплого дома лучше применять материалы с более низким показателем этой величины.

Коэффициент теплопроводности строительных материалов, как и любых других веществ (жидких, твердых или газообразных), обозначается греческой буквой λ. Единицей его измерения является Вт/(м*°C). При этом расчет ведется на один квадратный метр стены толщиной в один метр. Разница температур здесь берется 1°. Практически в любом строительном справочнике имеется таблица теплопроводности строительных материалов, в которой можно посмотреть значение этого коэффициента для различных блоков, кирпичей, бетонных смесей, пород дерева и других материалов.

Определение потерь тепла

Потери тепла в любом здании всегда есть, но в зависимости от материала они могут изменять свое значение. В среднем потеря тепла происходит через:

• Крышу (от 15 % до 25 %).
• Стены (от 15 % до 35 %).
• Окна (от 5 % до 15 %).
• Дверь (от 5 % до 20 %).
• Пол (от 10 % до 20 %).

Для определения потерь тепла применяют специальный тепловизор, который определяет наиболее проблемные места. Они выделяются на нем красным цветом. Меньшая потеря тепла происходит в желтых зонах, далее — в зеленых. Зоны с наименьшей потерей тепла выделяются синим цветом. А определение теплопроводности строительных материалов должно проводиться в специальных лабораториях, о чем должен свидетельствовать сертификат качества, прилагаемый к продукции.

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 м 2 . Температуру внутри помещения будем считать равную 25°C, а на улице -15°C. Вычисляем площадь всех поверхностей, через которые происходит потеря тепла:

• Окна — 10 м 2 .
• Пол — 150 м 2 .
• Стены — 300 м 2 .
• Крыша (со скатами по длинной стороне) — 160 м 2 .

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

Аналогично считаются стены, окна и кровля. Материал — ячеистый бетон (газобетон), толщина 30 см. В таком случае R=3,75 (м 2 *°C)/Вт. Тепловое сопротивление пластового окна — 0,4 (м 2 *°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.

Материалы для внешних стен

На сегодняшний день существует множество стеновых строительных материалов. Но наибольшей популярностью в частном домостроении по-прежнему пользуются строительные блоки, кирпичи и дерево. Основные отличия — это плотность и теплопроводность строительных материалов. Сравнение дает возможность выбрать золотую середину в соотношении плотность/теплопроводность. Чем выше плотность материала, тем выше его несущая способность, а следовательно, и прочность конструкции в целом. Но при этом ниже его тепловое сопротивление, а как следствие, расходы на энергоносители выше. С другой стороны, чем выше тепловое сопротивление, тем ниже плотность материала. Меньшая плотность, как правило, подразумевает наличие пористой структуры.

Чтобы взвесить все за и против, необходимо знать плотность материала и его коэффициент теплопроводности. Следующая таблица теплопроводности строительных материалов для стен дает значение этого коэффициента и его плотность.

Материал	Теплопроводность, Вт/(м*°C)	Плотность, т/м 3
Железобетон
Керамзитобетонные блоки
Керамический кирпич
Силикатный кирпич
Газобетонные блоки

Утеплители для стен

При недостаточной тепловой сопротивляемости внешних стен могут применяться различные утеплители. Так как значения теплопроводности строительных материалов для утепления могут иметь весьма низкий показатель, то чаще всего толщины в 5-10 см будет достаточно для создания комфортной температуры и микроклимата в помещениях. Широкое применение на сегодняшний день получили такие материалы, как минеральная вата, пенополистирол, пенопласт, пенополиуритан и пеностекло.

Следующая таблица теплопроводности строительных материалов, используемых для утепления наружных стен, дает значение коэффициента λ.

Особенности применения стеновых утеплителей

Применение утеплителей для наружных стен имеет некоторые ограничения. Это прежде всего связанно с таким параметром, как паропроницаемость. Если стена сделана из пористого материала, такого как газобетон, пенобетон или керамзитобетон, то применять лучше минеральную вату, так как этот параметр у них практически одинаковый. Использование пенополистирола, пенополиуритана или пеностекла возможно только при наличии специального вентиляционного зазора между стеной и утеплителем. Для дерева это также критично. А вот для кирпичных стен данный параметр не так критичен.

Теплая кровля

Утепление кровли позволяет избежать ненужных перерасходов при отоплении дома. Для этого могут применяться все виды утеплителей как листового формата, так и напыляемые (пенополиуритан). При этом не следует забывать про пароизоляцию и гидроизоляцию. Это весьма важно, так как мокрый утеплитель (минеральная вата) теряет свои свойства по тепловой сопротивляемости. Если же кровля не утепляется, то необходимо основательно утеплить перекрытие между чердаком и последним этажом.

Пол

Утепление пола весьма важный этап. При этом также необходимо применять пароизоляцию и гидроизоляцию. В качестве утеплителя используется более плотный материал. Он, соответственно, имеет более высокий коэффициент теплопроводности, чем кровельный. Дополнительной мерой для утепления пола может послужить подвал. Наличие воздушной прослойки позволяет повысить тепловую защиту дома. А оборудование системы теплого пола (водяного или электрического) дает дополнительный источник тепла.

Заключение

При строительстве и отделке фасада необходимо руководствоваться точными расчетами по тепловым потерям и учитывать параметры используемых материалов (теплопроводность, паропроницаемость и плотность).

Строительство любого дома, будь то коттедж или скромный дачный домик, должно начинаться с разработки проекта. На этом этапе закладывается не только архитектурный облик будущего строения, но и его конструктивные и теплотехнические характеристики.

Основной задачей на этапе проекта будет не только разработка прочных и долговечных конструктивных решений, способных поддерживать наиболее комфортный микроклимат с минимальными затратами. Помочь определиться с выбором может сравнительная таблица теплопроводности материалов.

Понятие теплопроводности

В общих чертах процесс теплопроводности характеризуется передачей тепловой энергии от более нагретых частиц твердого тела к менее нагретым. Процесс будет идти до тех пор, пока не наступит тепловое равновесие. Другими словами, пока не сравняются температуры.

Применительно к ограждающим конструкциям дома (стены, пол, потолок, крыша) процесс теплопередачи будет определяться временем, в течение которого температура внутри помещения сравняется с температурой окружающей среды.

Чем более продолжителен по времени будет этот процесс, тем помещение будет более комфортным по ощущениям и экономичным по эксплуатационным расходам.

Численно процесс переноса тепла характеризуется коэффициентом теплопроводности. Физический смысл коэффициента показывает, какое количество тепла за единицу времени проходит через единицу поверхности. Т.е. чем выше значение этого показателя, тем лучше проводится тепло, значит, тем быстрее будет происходить процесс теплообмена.

Соответственно, на этапе проектных работ необходимо спроектировать конструкции, теплопроводность которых должна иметь по возможности наименьшее значение.

Вернуться к оглавлению

Факторы, влияющие на величину теплопроводности

Теплопроводность материалов, используемых в строительстве, зависит от их параметров:

1. Пористость — наличие пор в структуре материала нарушает его однородность. При прохождении теплового потока часть энергии передается через объем, занятый порами и заполненный воздухом. Принято за отсчетную точку принимать теплопроводность сухого воздуха (0,02 Вт/(м*°С)). Соответственно, чем больший объем будет занят воздушными порами, тем меньше будет теплопроводность материала.
2. Структура пор — малый размер пор и их замкнутый характер способствуют снижению скорости теплового потока. В случае использования материалов с крупными сообщающимися порами в дополнение к теплопроводности в процессе переноса тепла будут участвовать процессы передачи тепла конвекцией.
3. Плотность — при больших значениях частицы более тесно взаимодействуют друг с другом и в большей степени способствуют передаче тепловой энергии. В общем случае значения теплопроводности материала в зависимости от его плотности определяются либо на основе справочных данных, либо эмпирически.
4. Влажность — значение теплопроводности для воды составляет (0,6 Вт/(м*°С)). При намокании стеновых конструкций или утеплителя происходит вытеснение сухого воздуха из пор и замещение его каплями жидкости или насыщенным влажным воздухом. Теплопроводность в этом случае значительно увеличится.
5. Влияние температуры на теплопроводность материала отражается через формулу:

λ=λо*(1+b*t), (1)

где, λо — коэффициент теплопроводности при температуре 0 °С, Вт/м*°С;

b — справочная величина температурного коэффициента;

t — температура.

Вернуться к оглавлению

Практическое применение значения теплопроводности строительных материалов

Из понятия теплопроводности напрямую вытекает понятие толщины слоя материала для получения необходимого значения сопротивления теплового потока. Тепловое сопротивление — нормируемая величина.

Упрощенная формула, определяющая толщину слоя, будет иметь вид:

где, H — толщина слоя, м;

R — сопротивление теплопередаче, (м2*°С)/Вт;

λ — коэффициент теплопроводности, Вт/(м*°С).

Данная формула применительно к стене или перекрытию имеет следующие допущения:

• ограждающая конструкция имеет однородное монолитное строение;
• используемые стройматериалы имеют естественную влажность.

При проектировании необходимые нормируемые и справочные данные берутся из нормативной документации:

• СНиП23-01-99 — Строительная климатология;
• СНиП 23-02-2003 — Тепловая защита зданий;
• СП 23-101-2004 — Проектирование тепловой защиты зданий.

Вернуться к оглавлению

Теплопроводность материалов: параметры

Принято условное разделение материалов, применяемых в строительстве, на конструкционные и теплоизоляционные.

Конструкционные материалы применяются для возведения ограждающих конструкций (стен, перегородок, перекрытий). Они отличаются большими значениями теплопроводности.

Значения коэффициентов теплопроводности сведены в таблицу 1:

Таблица 1

Подставляя в формулу (2) данные, взятые из нормативной документации, и данные из Таблицы 1, можно получить требуемую толщину стен для конкретного климатического района.

При выполнении стен только из конструкционных материалов без использования теплоизоляции их необходимая толщина (в случае использования железобетона) может достигать нескольких метров. Конструкция в этом случае получится непомерно большой и громоздкой.

Допускают возведение стен без использования дополнительного утепления, пожалуй, только пенобетон и дерево. И даже в этом случае толщина стены достигает полуметра.

Теплоизоляционные материалы имеют достаточно малые величины значения коэффициента теплопроводности.

Основной их диапазон лежит в пределах от 0,03 до 0,07 Вт/(м*°С). Наиболее распространенные материалы — это экструдированный пенополистирол, минеральная вата, пенопласт, стекловата, утепляющие материалы на основе пенополиуретана. Их использование позволяет значительно снизить толщину ограждающих конструкций.

Теплопроводность — способность материала передавать тепло от одной своей части к другой в силу теплового движения молекул. Передача тепла в материале осуществляется кондукцией (путем контакта частиц материала), конвекцией (движением воздуха или другого газа в порах материала) и лучеиспусканием.

Теплопроводность зависит от средней плотности материала, его структуры, пористости, влажности и средней температуры слоя материала. С увеличением средней плотности материала, теплопроводность возрастает. Чем выше пористость, т.е. меньше средняя плотность материала, тем ниже теплопроводность. С увеличением влажности материала теплопроводность резко возрастает, при этом понижаются его теплоизоляционные свойства. Поэтому все теплоизоляционные материалы в теплоизоляционной конструкции защищают от попадания влаги покровным слоем — пароизоляция.

Сравнительные данные строительных материалов с одинаковой теплопроводностью

Коэффициент теплопроводности материалов

Материал	Коэффициент теплопроводности, Вт/м*К
Алебастровые плиты	0,47
Асбест (шифер)	0,35
Асбест волокнистый	0,15
Асбестоцемент	1,76
Асбоцементные плиты	0,35
Бетон термоизоляционный	0,18
Битум	0,47
Бумага	0,14
Вата минеральная легкая	0,045
Вата минеральная тяжелая	0,055
Вата хлопковая	0,055
Вермикулитовые листы	0,1
Войлок шерстяной	0,045
Гипс строительный	0,35
Глинозем	2,33
Гравий (наполнитель)	0,93
Гранит, базальт	3,5
Грунт 10% воды	1,75
Грунт 20% воды	2,1
Грунт песчаный	1,16
Грунт сухой	0,4
Грунт утрамбованный	1,05
Гудрон	0,3
Древесина — доски	0,15
Древесина — фанера	0,15
Древесина твердых пород	0,2
Древесно-стружечная плита ДСП	0,2
Зола древесная	0,15
Ипорка (вспененная смола)	0,038
Камень	1,4
Картон строительный многослойный	0,13
Каучук вспененный	0,03
Каучук натуральный	0,042
Каучук фторированный	0,055
Керамзитобетон	0,2
Кирпич кремнеземный	0,15
Кирпич пустотелый	0,44
Кирпич силикатный	0,81
Кирпич сплошной	0,67
Кирпич шлаковый	0,58
Кремнезистые плиты	0,07
Опилки — засыпка	0,095
Опилки древесные сухие	0,065
ПВХ	0,19
Пенобетон	0,3
Пенопласт	0,037
Пенополистирол ПС-Б	0,04
Пенополиуретановые листы	0,035
Пенополиуретановые панели	0,025
Пеностекло легкое	0,06
Пеностекло тяжелое	0,08
Пергамин	0,17
Перлит	0,05
Перлито-цементные плиты	0,08
Песок
0% влажности	0,33
10% влажности	0,97
20% влажности	1,33
Песчаник обожженный	1,5
Плитка облицовочная	105
Плитка термоизоляционная	0,036
Полистирол	0,082
Поролон	0,04
Пробковая плита	0,043
Пробковые листы легкие	0,035
Пробковые листы тяжелые	0,05
Резина	0,15
Рубероид	0,17
Сосна обыкновенная, ель, пихта (450. ..550 кг/куб.м, 15% влажности)	0,15
Сосна смолистая (600…750 кг/куб.м, 15% влажности)	0,23
Стекло	1,15
Стекловата	0,05
Стекловолокно	0,036
Стеклотекстолит	0,3
Толь бумажный	0,23
Цементные плиты	1,92
Цемент-песок раствор	1,2
Чугун	56
Шлак гранулированный	0,15
Шлак котельный	0,29
Шлакобетон	0,6
Штукатурка сухая	0,21
Штукатурка цементная	0,9
Эбонит	0,16
Эбонит вспученный	0,03
Липа, береза, клен, дуб (15% влажности)	0,15

Последние годы при строительстве дома или его ремонте большое внимание уделяется энергоэффективности. При уже существующих ценах на топливо это очень актуально. Причем похоже что дальше экономия будет приобретать все большую важность. Чтобы правильно подобрать состав и толщин материалов в пироге ограждающих конструкций (стены, пол, потолок, кровля) необходимо знать теплопроводность строительных материалов. Эта характеристика указывается на упаковках с материалами, а необходима она еще на стадии проектирования. Ведь надо решить из какого материала строить стены, чем их утеплять, какой толщины должен быть каждый слой.

Что такое теплопроводность и термическое сопротивление

При выборе строительных материалов для строительства необходимо обращать внимание на характеристики материалов. Одна из ключевых позиций — теплопроводность. Она отображается коэффициентом теплопроводности. Это количество тепла, которое может провести тот или иной материал за единицу времени. То есть, чем меньше этот коэффициент, тем хуже материал проводит тепло. И наоборот, чем выше цифра, тем тепло отводится лучше.

Материалы с низкой теплопроводностью используются для утепления, с высокой — для переноса или отвода тепла. Например, радиаторы делают из алюминия, меди или стали, так как они хорошо передают тепло, то есть имеют высокий коэффициент теплопроводности. Для утепления используются материалы с низким коэффициентом теплопроводности — они лучше сохраняют тепло. В случае если объект состоит из нескольких слоев материала, его теплопроводность определяется как сумма коэффициентов всех материалов. При расчетах, рассчитывается теплопроводность каждой из составляющих «пирога», найденные величины суммируются. В общем получаем теплоизоляцонную способность ограждающей конструкции (стен, пола, потолка).

Есть еще такое понятие как тепловое сопротивление. Оно отображает способность материала препятствовать прохождению по нему тепла. То есть, это обратная величина по отношению к теплопроводности. И, если вы видите материал с высоким тепловым сопротивлением, его можно использовать для теплоизоляции. Примером теплоизоляционных материалов может случить популярная минеральная или базальтовая вата, пенопласт и т.д. Материалы с низким тепловых сопротивлением нужны для отведения или переноса тепла. Например, алюминиевые или стальные радиаторы используют для отопления, так как они хорошо отдают тепло.

Таблица теплопроводности теплоизоляционных материалов

Чтобы в доме было проще сохранять тепло зимой и прохладу летом, теплопроводность стен, пола и кровли должна быть не менее определенной цифры, которая рассчитывается для каждого региона. Состав «пирога» стен, пола и потолка, толщина материалов берутся с таким учетом чтобы суммарная цифра была не меньше (а лучше — хоть немного больше) рекомендованной для вашего региона.

При выборе материалов надо учесть, что некоторые из них (не все) в условиях повышенной влажности проводят тепло гораздо лучше. Если при эксплуатации возможно возникновение такой ситуации на продолжительный срок, в расчетах используют теплопроводность для этого состояния. Коэффициенты теплопроводности основных материалов, которые используются для утепления, приведены в таблице.

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

Часть информации взята нормативов, которые прописывают характеристики определенных материалов (СНиП 23-02-2003, СП 50. 13330.2012, СНиП II-3-79* (приложение 2)). Те материал, которые не прописаны в стандартах, найдены на сайтах производителей. Так как стандартов нет, у разных производителей они могут значительно отличаться, потому при покупке обращайте внимание на характеристики каждого покупаемого материала.

Таблица теплопроводности строительных материалов

Стены, перекрытия, пол, делать можно из разных материалов, но так повелось, что теплопроводность строительных материалов обычно сравнивают с кирпичной кладкой. Этот материал знаю все, с ним проще проводить ассоциации. Наиболее популярны диаграммы, на которых наглядно продемонстрирована разница между различными материалами. Одна такая картинка есть в предыдущем пункте, вторая — сравнение кирпичной стены и стены из бревен — приведена ниже. Именно потому для стен из кирпича и другого материала с высокой теплопроводностью выбирают теплоизоляционные материалы. Чтобы было проще подбирать, теплопроводность основных строительных материалов сведена в таблицу.

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

Древесина — один из строительных материалов с относительно невысокой теплопроводностью. В таблице даны ориентировочные данные по разным породам. При покупке обязательно смотрите плотность и коэффициент теплопроводности. Далеко не у всех они такие, как прописаны в нормативных документах.

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

Металлы очень хорошо проводят тепло. Именно они часто являются мостиком холода в конструкции. И это тоже надо учитывать, исключать прямой контакт используя теплоизолирующие прослойки и прокладки, которые называются термическим разрывом. Теплопроводность металлов сведена в другую таблицу.

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

Как рассчитать толщину стен

Для того чтобы зимой в доме было тепло, а летом прохладно, необходимо чтобы ограждающие конструкции (стены, пол, потолок/кровля) должны иметь определенное тепловое сопротивление. Для каждого региона эта величина своя. Зависит она от средних температур и влажности в конкретной области.

Термическое сопротивление ограждающих
конструкций для регионов России

Для того чтобы счета за отопление не были слишком большими, подбирать строительные материалы и их толщину надо так, чтобы их суммарное тепловое сопротивление было не меньше указанного в таблице.

Расчет толщины стены, толщины утеплителя, отделочных слоев

Для современного строительства характерна ситуация, когда стена имеет несколько слоев. Кроме несущей конструкции есть утепление, отделочные материалы. Каждый из слоев имеет свою толщину. Как определить толщину утеплителя? Расчет несложен. Исходят из формулы:

R — термическое сопротивление;

p — толщина слоя в метрах;

k — коэффициент теплопроводности.

Предварительно надо определиться с материалами, которые вы будете использовать при строительстве. Причем, надо знать точно, какого вида будет материал стен, утепление, отделка и т. д. Ведь каждый из них вносит свою лепту в теплоизоляцию, и теплопроводность строительных материалов учитывается в расчете.

Сначала считается термическое сопротивление конструкционного материала (из которого будет строится стена, перекрытие и т.д.), затем «по остаточному» принципу подбирается толщина выбранного утеплителя. Можно еще принять в расчет теплоизоляционных характеристики отделочных материалов, но обычно они идут «плюсом» к основным. Так закладывается определенный запас «на всякий случай». Этот запас позволяет экономить на отоплении, что впоследствии положительно сказывается на бюджете.

Пример расчета толщины утеплителя

Разберем на примере. Собираемся строить стену из кирпича — в полтора кирпича, утеплять будем минеральной ватой. По таблице тепловое сопротивление стен для региона должно быть не меньше 3,5. Расчет для этой ситуации приведен ниже.

Если бюджет ограничен, минеральной ваты можно взять 10 см, а недостающее покроется отделочными материалами. Они ведь будут изнутри и снаружи. Но, если хотите, чтобы счета за отопление были минимальными, лучше отделку пускать «плюсом» к расчетной величине. Это ваш запас на время самых низких температур, так как нормы теплового сопротивления для ограждающих конструкций считаются по средней температуре за несколько лет, а зимы бывают аномально холодными. Потому теплопроводность строительных материалов, используемых для отделки просто не принимают во внимание.

Таблица теплопроводности строительных материалов необходима при проектировании защиты здания от теплопотерь согласно нормативам СНиП от 2003 года под номером 23-02. Этими мероприятиями обеспечивается снижение эксплуатационного бюджета, поддержание круглогодичного комфортного микроклимата внутри помещений. Для удобства пользователей все данные сведены в таблицы, даны параметры для нормальной эксплуатации, условий повышенной влажности, так как, некоторые материалы при увеличении этого параметра резко снижают свойства.

Теплопроводность является одним из способов потерь тепла жилыми помещениями. Эта характеристика выражается количеством тепла, способным проникнуть сквозь единицу площади материала (1 м 2) за секунду при стандартной толщине слоя (1 м). Физики объясняют выравнивание температур различных тел, объектов путем теплопроводности природным стремлением к термодинамическому равновесию всех материальных веществ.

Таким образом, каждый индивидуальный застройщик, отапливая помещение в зимний период, получает потери тепловой энергии, уходящей из жилища сквозь наружные стены, полы, окна, кровлю. Чтобы сократить расход энергоносителя для обогрева помещений, сохранив внутри них комфортный для эксплуатации микроклимат, необходимо рассчитать толщину всех ограждающих конструкций на этапе проектирования. Это позволит сократить бюджет строительства.

Таблица теплопроводности строительных материалов позволяет использовать точные коэффициенты для стеновых конструкционных материалов. Нормативы СНиП регламентируют сопротивление фасадов коттеджа передаче тепла холодному воздуху улицы в пределах 3,2 единиц. Перемножив эти значения, можно получить необходимую толщину стены, чтобы определиться с количеством материала.

Например, при выборе ячеистого бетона с коэффициентом 0,12 единиц достаточно кладки в один блок длиной 0,4 м. используя более дешевые блоки из этого же материала с коэффициентом 0,16 единиц, потребуется сделать стену толще – 0,52 м. Коэффициент теплопроводности сосны, ели составляет 0,18 единиц. Поэтому, для соблюдения условия сопротивления теплопередаче 3,2, потребуется 57 см брус, которого не существует в природе. При выборе кирпичной кладки с коэффициентом 0,81 единица толщина наружных стен грозит увеличением до 2,6 м, железобетонных конструкций – до 6,5 м.

На практике стены изготавливают многослойными, закладывая внутрь слой утеплителя или обшивая теплоизолятором наружную поверхность. У этих материалов коэффициент теплопроводности гораздо ниже, что позволяет уменьшить толщину многократно. Конструкционный материал обеспечивает прочность здания, теплоизолятор снижает теплопотери до приемлемого уровня. Современные облицовочные материалы, используемые на фасадах, внутренних стенах, так же обладают сопротивлением теплопотерям. Поэтому, в расчетах учитываются все слои будущих стен.

Вышеуказанные расчеты будут неточными если не учесть наличие в каждой стене коттеджа светопрозрачных конструкций. Таблица теплопроводности строительных материалов в нормативах СНиП обеспечивает легкий доступ к коэффициентам теплопроводности данных материалов.

Пример расчета толщины стены по теплопроводности

При выборе типового или индивидуального проекта застройщик получает комплект документации, необходимый для возведения стен. Силовые конструкции в обязательном порядке просчитаны на прочность с учетом ветровых, снеговых, эксплуатационных, конструкционных нагрузок. Толщина стен учитывает характеристики материала каждого слоя, поэтому, теплопотери гарантированно будут ниже допустимых норм СНиП. В этом случае заказчик может предъявить претензии организации, занимавшейся проектированием, при отсутствии необходимого эффекта в процессе эксплуатации жилища.

Однако, при строительстве дачи, садового домика многие владельцы предпочитают экономить на приобретении проектной документации. В этом случае расчеты толщины стен можно произвести самостоятельно. Специалисты не рекомендуют пользоваться сервисами на сайтах компаний, реализующих конструкционные материалы, утеплители. Многие из них завышают в калькуляторах значения коэффициентов теплопроводности стандартных материалов для представления собственной продукции в выгодном свете. Подобнее ошибки в расчетах чреваты для застройщика снижением комфортности внутренних помещений в холодный период.

Самостоятельный расчет не представляет сложностей, используется ограниченное количество формул, нормативных значений:

• теплосопротивление стены – 3,5 либо больше этого числа (согласно СНиП), является суммой теплосопротивлений всех слоев, из которых состоит несущая стена
• коэффициент теплопроводности строительных материалов – каждый производитель конструкционного материала, светопрозрачных конструкций, утеплителя указывает его в обязательном порядке, однако, лучше дополнительно свериться с таблицей в нормативах СНиП
• теплосопротивление отдельного слоя стены – вычисляется путем умножения толщины слоя (м) на коэффициент теплопроводности материала

Например, чтобы привести толщину кирпичной стены в соответствие с нормативным теплосопротивлением, потребуется умножить коэффициент для этого материала, взятый из таблицы на нормативное теплосопротивление:

0,76 х 3,5 = 2,66 м

Подобная крепость излишне затратна для любого застройщика, поэтому, следует снизить толщину кладки до приемлемых 38 см, добавив утеплитель:

• облицовка в полкирпича 12,5 см
• внутренняя стена в кирпич 25 см

Теплосопротивление кирпичной кладки в этом случае составит 0,38/0,76 = 0,5 единиц. Вычитая из нормативного параметра полученный результат, получаем необходимое теплосопротивление слоя утеплителя:

3,5 – 0,5 = 3 единицы

При выборе базальтовой ваты с коэффициентом 0,039 единиц, получаем слой толщиной:

3 х 0,039 = 11,7 см

Отдав предпочтение экструдированному пенополистиролу с коэффициентом 0,037 единиц, снижаем слой утеплителя до:

3 х 0,037 = 11,1 см

На практике, можно выбрать 12 см для гарантированного запаса либо обойтись 10 см, учитывая наружные, внутренние облицовки стен, так же обладающие теплосопротивлением. Необходимый запас можно добрать без использования конструкционных материалов либо утеплителей, изменив конструкцию кладки. Замкнутые пространства воздушных прослоек внутри некоторых типов облегченных кладок так же обладают теплосопротивлением.

Их теплопроводность можно узнать из нижеприведенной таблицы, находящейся в СНиП.

У каких строительных материалов выше коэффициент теплопроводности

Теплоизоляция необходима в любом помещении, где температура в какое-либо время года не должна быть равной температуре окружающей среды.

Оптимальная температура в помещении достигается с помощью работы обогревательных или охлаждающих устройств.

Чтобы искусственно настроенная температура внутри здания не изменялась из-за диффузии неодинаково нагретых частей внутри и снаружи здания, используют строительные материалы с наименьшим коэффициентом теплопроводности.

Что такое теплопроводность?

Теплопроводность — физическое свойство тела (тел) обменивать внутреннюю энергию с помощью диффузии атомов и молекул, которые хаотически перемещаются от более нагретых частей к более холодным.

Атомы и молекулы двигаются в хаотичном порядке до тех пор, пока температура по всему занимаемому объёму не выровняется.

Чем больше теплопроводность вещества, тем быстрее сквозь него передаётся более высокая или более низкая температура.

Теплопроводность определяется количеством теплоты в Дж, которая, при разнице температур в противоположно расположенных параллельных плоскостях в 1 К, проходит через 1 м² за 1 ч.

Коэффициент теплопроводности выражают в Вт/м*К.

Роль коэффициента теплопроводности при принятии архитектурно-строительного решения

Теплопроводность твёрдых тел, каковыми являются все строительные материалы, проявляется за счёт переноса тепла, происходящего в результате колебаний кристаллической решётки.

Большая теплопроводность строительного материала недопустима для возведения архитектурных сооружений. Чем больше теплопроводность, тем меньше теплоизоляционные качества материала, необходимые для поддержания в помещении температуры, отличной от температуры окружающей среды.

Строительные материалы с низкой теплопроводностью помогают сохранить достигнутый градус в помещении вне зависимости от погодных условий, благодаря минимальному поддержанию диффузии между разными по температуре частицами.

Чем меньше коэффициент теплопроводности материала, тем лучше его теплоизоляционные качества.

Хорошая теплоизоляция избавит от сквозняков, холодных стен, быстрого остывания, промерзания или нагрева помещения, позволит существенно сэкономить на устройствах обогрева или охлаждения.

Хотите узнать о конструкции ленточного фундамента?

Или почитайте ЗДЕСЬ об установке пластиковых окон своими руками.

Конструкционные материалы и их теплопроводность

Теплопроводность вещества зависит от его плотности. Чем больше плотность вещества, тем выше теплопроводность. С увеличением пористости понижается ее коэффициент.

Низкий коэффициент теплопроводности материала определяет его хорошие теплоизоляционные качества.

Бетон

• Плотность: 500 кг/м³–2 500 кг/м³. Показатель зависит от состава смеси.
• Теплопроводность: 1,28–1,51 Вт/м*К. Показатель меняется в зависимости от консистенции бетона.

Бетонная смесь используется для заливки монолитного фундамента, а бетонные блоки – для закладки фундамента и возведения стен.

Железобетон

• Плотность: 2 500 кг/м3; бетонная смесь без вибрирования (применения глубинного вибратора) – 2 400 кг/м3.
• Теплопроводность: 1,69 Вт/м*К.

Лёгкий бетон на пористых заполнителях называют ячеистым бетоном.

Используют в качестве конструкционного и теплоизоляционного материала. Самые распространённые строительные материалы из бетона на пористых заполнителях — газобетон, пенобетон, керамзитобетон.

Данные материалы применяются для возведения многоэтажных, частных домов и для дополнительных пристроек: бань, гаражей, сараев.

Керамзитобетон

Полнотелые керамзитобетонные блоки производятся с помощью вибропрессования. Не имеют пустот и отверстий. Часто используются для кладки несущих стен или закладки фундамента.

Пустотелые керамзитобетонные блоки делают с применением специальных форм, позволяющих при заливке смеси сформировать герметичные или сквозные пустоты.

Обладают меньшей прочностью по сравнению с полнотелыми керамзитобетонными блоками. Имеют меньшую теплопроводность, что делает их оптимальным материалом для возведения нетяжёлых конструкций с требуемой высокой теплоизоляцией.

• Плотность: 500 кг/м³–1 800 кг/м³.
• Теплопроводность: 0,14–0,66 Вт/м*К.

Газобетон

Изготавливается из газосиликата. С помощью специализированных газообразователей внутри блока формируют приблизительно сферические поры (пустоты), их диаметр 1–3 мм.

• Плотность: 300–800 кг/м3. Зависит от количества и размера пустот.
• Теплопроводность: 0,1–0,3 Вт/м*К.

Пенобетон

Изготавливается с применением пенообразующих добавок. Имеет пористую структуру.

• Плотность: 600–1 000 кг/м3.
• Теплопроводность: 0,1–0,38 Вт/м*К.

Саманный кирпич

Изготавливается из глины и наполнителя.

• Плотность: 500 кг/м³–1 900 кг/м³;
• Теплопроводность: 0,1–0,4 Вт/м*К.

Керамический кирпич

Изготавливается из обожжённой глины.

• Плотность: полнотелый – 1 600 кг/м³–1 900 кг/м³; пустотелый – 1 100 кг/м³–1 400 кг/м³;
• Теплопроводность: полнотелый – 0,56–0,86 Вт/м*К; пустотелый–0,35–0,41 Вт/м*К.

Силикатный кирпич

Изготавливается из песка и извести.

• Плотность: 1 100 кг/м³–1 900 кг/м³;
• Теплопроводность: 0,81–0,87 Вт/м*К.

Дерево

• Плотность: 150 кг/м³–2 100 кг/м³;
• Теплопроводность: 0,2–0,23 Вт/м*К.

Строительные конструкционные материалы, даже с низкой теплопроводностью, нуждаются в дополнительном утеплении.

Хотите узнать о материалах для черновой отделки помещения?

Или почитайте ЗДЕСЬ о несъемной опалубке из пенополистирола.

А в этой статье вы узнаете, как выбрать лотки для ливневки: http://realconstruct.ru/engineer/water/lotki-livnevka.html

Утеплители и их теплопроводность

Используются для утепления фундамента, пола, стен здания внутри и снаружи, потолка и крыши.

Пенопласт

• Плотность: 15 кг/м³–50 кг/м³;
• Теплопроводность: 0,31–0,33 Вт/м*К.

Пенополистирол

• Плотность: 15 кг/м³–50 кг/м³;
• Теплопроводность: 0,028–0,035 Вт/м*К.

Минеральная вата

Минеральная вата имеет способность впитывать влагу. Вода легко накапливается, но очень долго испаряется из данного звуко- и теплоизоляционного материала.

Если минвата перенасытится влагой, то потеряет свои основные изоляционные свойства. Чтобы не допустить впитывание влаги, минвату с двух сторон герметично закупоривают слоем гидроизоляции.

Стекловата

• Плотность: 15 кг/м³–45 кг/м³;
• Теплопроводность: 0,038–0,046 Вт/м*К.

Базальтовая (каменная) вата

• Плотность: 30 кг/м³–200 кг/м³;
• Теплопроводность: 0,035–0,042 Вт/м*К.

Эковата

• Плотность: 30 кг/м³–110 кг/м³;
• Теплопроводность: 0,032–0,041 Вт/м*К.

Сравнительные характеристики теплопроводности конструкционных строительных материалов и утеплителей необходимо проанализировать, выбрав для постройки или дополнительной теплоизоляции самый подходящий материал.

Видео о характеристиках теплоизоляционных материалов

Теплопроводность бетона таблица

Теплопроводность материалов. Таблица

Очень часто домашнему мастеру приходится выбирать, какой материал выбрать для той или иной работы. Одним из основных параметров материалов, в том числе и строительных, является их теплопроводность.

Чтобы быстро найти ответ, какой теплопроводностью обладает конкретный материал, или сравнить между собой различные материалы, очень удобно воспользоваться таблицей теплопроводности материалов.

В таблице собраны, конечно, далеко не все материалы. Но по большинству самых распространенных материалов вы с можете найти в ней значение теплопроводности.

Коэффициенты теплопроводности основных строительных материалов в размерности Вт/(м*К)=Вт/(м*С) и плотность.

	Плотность (для сыпучих – насыпная плотность), кг/м3	Коэффициент теплопроводности, Вт/ (м*К)
Алюминий	2600-2700	203,5-221 растет с ростом плотности
Асбест	600	0,151
Асфальтобетон	2100	1,05
АЦП асбесто-цементные плиты	1800	0,35
Бетон см. также Железобетон	2300-2400	1,28-1,51 растет с ростом плотности
Битум	1400	0,27
Бронза	8000	64
Винипласт	1380	0,163
Вода при температурах выше 0 градусов С	~1000	~0,6
Войлок шерстяной	300	0,047
Гипсокартон	800	0,15
Гранит	2800	3,49
Дерево, дуб — вдоль волокон	700	0,23
Дерево, дуб — поперек волокон	700	0,1
Дерево, сосна или ель — вдоль волокон	500	0,18
Дерево, сосна или ель — поперек волокон	500	0,10—0,15 растет с ростом плотности и влажности
ДСП, ОСП; древесно- или ориентированно-стружечная плита	1000	0,15
Железобетон	2500	1,69
Картон облицовочный	1000	0,18
Керамзит	200	0,1
Керамзит	800	0,18
Керамзитобетон	1800	0,66
Керамзитобетон	500	0,14
Кирпич керамический пустотелый (брутто1000)	1200	0,35
Кирпич керамический пустотелый (брутто1400)	1600	0,41
Кирпич красный глиняный	1800	0,56
Кирпич, силикатный	1800	0,7
Кладка из изоляционного кирпича	600	0,116—0,209 растет с ростом плотности
Кладка из обыкновенного кирпича	600–1700	0,384—0,698—0,814 растет с ростом плотности
Кладка из огнеупорного кирпича	1840	1,05 (при 800—1100°С)
Краска масляная	—	0,233
Латунь	8500	93
Лед при температурах ниже 0 градусов С	920	2,33
Линолеум	1600	0,33
Литье каменное	3000	0,698
Магнезия 85% в порошке	216	0,07
Медь	8500-8800	384-407 растет с ростом плотности
Минвата	100	0,056
Минвата	50	0,048
Минвата	200	0,07
Мрамор	2800	2,91
Накипь, водяной камень	—	1,163—3,49 растет с ростом плотности
Опилки древесные	230	0,070—0,093 растет с ростом плотности и влажности
Пакля сухая	150	0,05
Пенобетон	1000	0,29
Пенобетон	300	0,08
Пенопласт	30	0,047
Пенопласт ПВХ	125	0,052
Пенополистирол	100	0,041
Пенополистирол	150	0,05
Пенополистирол	40	0,038
Пенополистирол экструдированый	33	0,031
Пенополиуретан	32	0,023
Пенополиуретан	40	0,029
Пенополиуретан	60	0,035
Пенополиуретан	80	0,041
Пеностекло	400	0,11
Пеностекло	200	0,07
Песок сухой	1600	0,35
Песок влажный	1900	0,814
Полимочевина	1100	0,21
Полиуретановая мастика	1400	0,25
Полиэтилен	1500	0,3
Пробковая мелочь	160	0,047
Ржавчина (окалина)	—	1,16
Рубероид, пергамин	600	0,17
Свинец	11400	34,9
Совелит	450	0,098
Сталь	7850	58
Сталь нержавеющая	7900	17,5
Стекло оконное	2500	0,698—0,814
Стеклянная вата (стекловата)	200	0,035—0,070 растет с ростом плотности
Текстолит	1380	0,244
Торфоплиты	220	0,064
Фанера клееная	600	0,12
Фаолит	1730	0,419
Чугун	7500	46,5—93,0
Шлаковая вата	250	0,076
Эмаль	2350	0,872—1,163

postrojka. pp.ua

Стройдокс: Таблица теплопроводности строительных материалов

Теплопроводность — это процесс переноса энергии от теплой части материала к холодной частицами этого материала (т.е. молекулами). Надо помнить, что это только один из «источников» потерь тепла: хотя, например, вакуум имеет нулевую теплопроводность, энергия может передаваться излучением.

Основные значения коэффициентов теплопроводности я взял из СНиП II-3-79* (приложение 2) и из СП 50.13330.2012 СНиП 23-02-2003. Таблицу я дополнил значениями теплопроводности, которые взял с сайтов производителей строительных материалов (например, для ККБ, пеностекла и других).

Теплопроводность некоторых (но не всех) строительных материалов может значительно меняться в зависимости от их влажности. Первое значение в таблице — это значение для сухого состояния. Второе и третье значения — это значения теплопроводности для условий эксплуатации А и Б согласно приложению С СП 50.13330.2012. Условия эксплуатации зависят от климата региона и влажности в помещении. Проще говоря А — это обычная «средняя» эксплуатация, а Б — это влажные условия.

Материал	Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·°C)
В сухом состоянии	Условия А («обычные»)	Условия Б («влажные»)
Пенополистирол (ППС)	0,036 — 0,041	0,038 — 0,044	0,044 — 0,050
Пенополистирол экструдированный (ЭППС, XPS)	0,029	0,030	0,031
Войлок шерстяной	0,045
Цементно-песчаный раствор (ЦПР)	0,58	0,76	0,93
Известково-песчаный раствор	0,47	0,7	0,81
Гипсовая штукатурка обычная	0,25
Минеральная вата каменная, 180 кг/м3	0,038	0,045	0,048
Минеральная вата каменная, 140-175 кг/м3	0,037	0,043	0,046
Минеральная вата каменная, 80-125 кг/м3	0,036	0,042	0,045
Минеральная вата каменная, 40-60 кг/м3	0,035	0,041	0,044
Минеральная вата каменная, 25-50 кг/м3	0,036	0,042	0,045
Минеральная вата стеклянная, 85 кг/м3	0,044	0,046	0,05
Минеральная вата стеклянная, 75 кг/м3	0,04	0,042	0,047
Минеральная вата стеклянная, 60 кг/м3	0,038	0,04	0,045
Минеральная вата стеклянная, 45 кг/м3	0,039	0,041	0,045
Минеральная вата стеклянная, 35 кг/м3	0,039	0,041	0,046
Минеральная вата стеклянная, 30 кг/м3	0,04	0,042	0,046
Минеральная вата стеклянная, 20 кг/м3	0,04	0,043	0,048
Минеральная вата стеклянная, 17 кг/м3	0,044	0,047	0,053
Минеральная вата стеклянная, 15 кг/м3	0,046	0,049	0,055
Пенобетон и газобетон на цементном вяжущем, 1000 кг/м3	0,29	0,38	0,43
Пенобетон и газобетон на цементном вяжущем, 800 кг/м3	0,21	0,33	0,37
Пенобетон и газобетон на цементном вяжущем, 600 кг/м3	0,14	0,22	0,26
Пенобетон и газобетон на цементном вяжущем, 400 кг/м3	0,11	0,14	0,15
Пенобетон и газобетон на известняковом вяжущем, 1000 кг/м3	0,31	0,48	0,55
Пенобетон и газобетон на известняковом вяжущем, 800 кг/м3	0,23	0,39	0,45
Пенобетон и газобетон на известняковом вяжущем, 600 кг/м3	0,15	0,28	0,34
Пенобетон и газобетон на известняковом вяжущем, 400 кг/м3	0,13	0,22	0,28
Сосна, ель поперек волокон	0,09	0,14	0,18
Сосна, ель вдоль волокон	0,18	0,29	0,35
Дуб поперек волокон	0,10	0,18	0,23
Дуб вдоль волокон	0,23	0,35	0,41
Медь	382 — 390
Алюминий	202 — 236
Латунь	97 — 111
Железо	92
Олово	67
Сталь	47
Стекло оконное	0,76
Свежий снег	0,10 — 0,15
Вода жидкая	0,56
Воздух (+27 °C, 1 атм)	0,026
Вакуум	0
Аргон	0,0177
Ксенон	0,0057
Арболит (подробнее здесь)	0,07 — 0,17
Пробковое дерево	0,035
Железобетон плотностью 2500 кг/м3	1,69	1,92	2,04
Бетон (на гравии или щебне) плотностью 2400 кг/м3	1,51	1,74	1,86
Керамзитобетон плотностью 1800 кг/м3	0,66	0,80	0,92
Керамзитобетон плотностью 1600 кг/м3	0,58	0,67	0,79
Керамзитобетон плотностью 1400 кг/м3	0,47	0,56	0,65
Керамзитобетон плотностью 1200 кг/м3	0,36	0,44	0,52
Керамзитобетон плотностью 1000 кг/м3	0,27	0,33	0,41
Керамзитобетон плотностью 800 кг/м3	0,21	0,24	0,31
Керамзитобетон плотностью 600 кг/м3	0,16	0,2	0,26
Керамзитобетон плотностью 500 кг/м3	0,14	0,17	0,23
Крупноформатный керамический блок (тёплая керамика)	0,14 — 0,18
Кирпич керамический полнотелый, кладка на ЦПР	0,56	0,7	0,81
Кирпич силикатный, кладка на ЦПР	0,70	0,76	0,87
Кирпич керамический пустотелый (плотность 1400 кг/м3 с учетом пустот), кладка на ЦПР	0,47	0,58	0,64
Кирпич керамический пустотелый (плотность 1300 кг/м3 с учетом пустот), кладка на ЦПР	0,41	0,52	0,58
Кирпич керамический пустотелый (плотность 1000 кг/м3 с учетом пустот), кладка на ЦПР	0,35	0,47	0,52
Кирпич силикатный, 11 пустот (плотность 1500 кг/м3), кладка на ЦПР	0,64	0,7	0,81
Кирпич силикатный, 14 пустот (плотность 1400 кг/м3), кладка на ЦПР	0,52	0,64	0,76
Гранит	3,49	3,49	3,49
Мрамор	2,91	2,91	2,91
Известняк, 2000 кг/м3	0,93	1,16	1,28
Известняк, 1800 кг/м3	0,7	0,93	1,05
Известняк, 1600 кг/м3	0,58	0,73	0,81
Известняк, 1400 кг/м3	0,49	0,56	0,58
Туф, 2000 кг/м3	0,76	0,93	1,05
Туф, 1800 кг/м3	0,56	0,7	0,81
Туф, 1600 кг/м3	0,41	0,52	0,64
Туф, 1400 кг/м3	0,33	0,43	0,52
Туф, 1200 кг/м3	0,27	0,35	0,41
Туф, 1000 кг/м3	0,21	0,24	0,29
Песок сухой строительный (ГОСТ 8736-77*), 1600 кг/м3	0,35
Фанера клееная	0,12	0,15	0,18
ДСП, ДВП, 1000 кг/м3	0,15	0,23	0,29
ДСП, ДВП, 800 кг/м3	0,13	0,19	0,23
ДСП, ДВП, 600 кг/м3	0,11	0,13	0,16
ДСП, ДВП, 400 кг/м3	0,08	0,11	0,13
ДСП, ДВП, 200 кг/м3	0,06	0,07	0,08
Пакля	0,05	0,06	0,07
Гипсокартон (листы гипсовые обшивочные), 1050 кг/м3	0,15	0,34	0,36
Гипсокартон (листы гипсовые обшивочные), 800 кг/м3	0,15	0,19	0,21
Линолеум из ПВХ на теплоизолирующей подоснове, 1800 кг/м3	0,38	0,38	0,38
Линолеум из ПВХ на теплоизолирующей подоснове, 1600 кг/м3	0,33	0,33	0,33
Линолеум из ПВХ на тканевой подоснове, 1800 кг/м3	0,35	0,35	0,35
Линолеум из ПВХ на тканевой подоснове, 1600 кг/м3	0,29	0,29	0,29
Линолеум из ПВХ на тканевой подоснове, 1400 кг/м3	0,2	0,23	0,23
Эковата	0,037 — 0,042
Перлит вспученный, песок, плотность 75 кг/м3	0,043 — 0,047
Перлит вспученный, песок, плотность 100 кг/м3	0,052
Перлит вспученный, песок, плотность 150 кг/м3	0,052 — 0,058
Перлит вспученный, песок, плотность 200 кг/м3	0,07
Пеностекло, насыпное, плотность 100 — 150 кг/м3	0,043 — 0,06
Пеностекло, насыпное, плотность 151 — 200 кг/м3	0,06 — 0,063
Пеностекло, насыпное, плотность 201 — 250 кг/м3	0,066 — 0,073
Пеностекло, насыпное, плотность 251 — 400 кг/м3	0,085 — 0,1
Пеностекло, блоки, плотность 100 — 120 кг/м3	0,043 — 0,045
Пеностекло, блоки, плотность 121 — 170 кг/м3	0,05 — 0,062
Пеностекло, блоки, плотность 171 — 220 кг/м3	0,057 — 0,063
Пеностекло, блоки, плотность 221 — 270 кг/м3	0,073
Керамзит, гравий, плотность 250 кг/м3	0,099 — 0,1	0,11	0,12
Керамзит, гравий, плотность 300 кг/м3	0,108	0,12	0,13
Керамзит, гравий, плотность 350 кг/м3	0,115 — 0,12	0,125	0,14
Керамзит, гравий, плотность 400 кг/м3	0,12	0,13	0,145
Керамзит, гравий, плотность 450 кг/м3	0,13	0,14	0,155
Керамзит, гравий, плотность 500 кг/м3	0,14	0,15	0,165
Керамзит, гравий, плотность 600 кг/м3	0,14	0,17	0,19
Керамзит, гравий, плотность 800 кг/м3	0,18
Гипсоплиты, плотность 1350 кг/м3	0,35	0,50	0,56
Гипсоплиты, плотность 1100 кг/м3	0,23	0,35	0,41
Перлитобетон, плотность 1200 кг/м3	0,29	0,44	0,5
Перлитобетон, плотность 1000 кг/м3	0,22	0,33	0,38
Перлитобетон, плотность 800 кг/м3	0,16	0,27	0,33
Перлитобетон, плотность 600 кг/м3	0,12	0,19	0,23
Пенополиуретан (ППУ), плотность 80 кг/м3	0,041	0,042	0,05
Пенополиуретан (ППУ), плотность 60 кг/м3	0,035	0,036	0,041
Пенополиуретан (ППУ), плотность 40 кг/м3	0,029	0,031	0,04
Пенополиэтилен сшитый	0,031 — 0,038

Если в таблице у материала нет значений для условий А и Б, значит в СП 50. 13330.2012 или на сайтах производителей нет соответствующих значений либо для этого материала это не имеет смысла.

Теплопроводность некоторых (но не всех) строительных материалов может значительно меняться в зависимости от их влажности.

Если в таблице у материала нет значений для условий А и Б, значит в СП 50.13330.2012 или на сайтах производителей нет соответствующих значений либо для этого материала это не имеет смысла.

Обратите внимание на рост теплопроводности в зависимости от условий влажности. Например, у пенобетона значительно растёт теплопроводность при росте влажности, а, например, у ППС такого не наблюдается.

stroydocs.ru

Коэффициент теплопроводности материала. Теплопроводность строительных материалов: таблица

Процесс передачи энергии от более нагретой части тела к менее нагретой называется теплопроводностью. Числовое значение такого процесса отражает коэффициент теплопроводности материала. Это понятие является очень важным при строительстве и ремонте зданий. Правильно подобранные материалы позволяют создать в помещении благоприятный микроклимат и сэкономить на отоплении существенную сумму.

Понятие теплопроводности

Теплопроводность – процесс обмена тепловой энергией, который происходит за счет столкновения мельчайших частиц тела. Причем этот процесс не прекратится, пока не наступит момент равновесия температур. На это уходит определенный промежуток времени. Чем больше времени затрачивается на тепловой обмен, тем ниже показатель теплопроводности.

Данный показатель выражают как коэффициент теплопроводности материалов. Таблица содержит уже измеренные значения для большинства материалов. Расчет производится по количеству тепловой энергии, прошедшей сквозь заданную площадь поверхности материала. Чем больше вычисленное значение, тем быстрее объект отдаст все свое тепло.

Факторы, влияющие на теплопроводность

Коэффициент теплопроводности материала зависит от нескольких факторов:

• Плотность материала. При повышении данного показателя взаимодействие частиц материала становится прочнее. Соответственно, они будут передавать температуру быстрее. А это значит, что с повышением плотности материала улучшается передача тепла.

• Пористость вещества. Пористые материалы являются неоднородными по своей структуре. Внутри них находится большое количество воздуха. А это значит, что молекулам и другим частицами будет сложно перемещать тепловую энергию. Соответственно, коэффициент теплопроводности повышается.

• Влажность также оказывает влияние на теплопроводность. Мокрые поверхности материала пропускают большее количество тепла. В некоторых таблицах даже указывается расчетный коэффициент теплопроводности материала в трех состояниях: сухом, среднем (обычном) и влажном.

Выбирая материал для утепления помещений, важно учитывать также условия, в которых он будет эксплуатироваться.

Понятие теплопроводности на практике

Теплопроводность учитывается на этапе проектирования здания. При этом берется во внимание способность материалов удерживать тепло. Благодаря их правильному подбору жильцам внутри помещения всегда будет комфортно. Во время эксплуатации будут существенно экономиться денежные средства на отопление.

Утепление на стадии проектирования является оптимальным, но не единственным решением. Не составляет трудности утеплить уже готовое здание путем проведения внутренних или наружных работ. Толщина слоя изоляции будет зависеть от выбранных материалов. Отдельные из них (к примеру, дерево, пенобетон) могут в некоторых случаях использоваться без дополнительного слоя термоизоляции. Главное, чтобы их толщина превышала 50 сантиметров.

Особенное внимание следует уделить утеплению кровли, оконных и дверных проемов, пола. Сквозь эти элементы уходит больше всего тепла. Зрительно это можно увидеть на фотографии в начале статьи.

Конструкционные материалы и их показатели

Для строительства зданий используют материалы с низким коэффициентом теплопроводности. Наиболее популярными являются:

• Бетон. Его теплопроводность находится в пределах 1,29-1,52Вт/м*К. Точное значение зависит от консистенции раствора. На этот показатель также влияет плотность исходного материала, которая составляет 500-2500 кг/м3. Используют данный материал в виде раствора для фундаментов, в виде блоков – для возведения стен и фундамента.

• Железобетон, значение теплопроводности которого составляет 1,68Вт/м*К. Плотность материала достигает 2400-2500 кг/м3.

• Древесина, издревле использующаяся как строительный материал. Ее плотность и теплопроводность в зависимости от породы составляют 150-2100 кг/м3 и 0,2-0,23Вт/м*К соответственно.

Еще один популярный строительный материал – кирпич. В зависимости от состава он обладает следующими показателями:

• саманный (изготовленный из глины): 0,1-0,4 Вт/м*К;

• керамический (изготовленный методом обжига): 0,35-0,81 Вт/м*К;

• силикатный (из песка с добавлением извести): 0,82-0,88 Вт/м*К.

Материалы из бетона с добавлением пористых заполнителей

Коэффициент теплопроводности материала позволяет использовать последний для постройки гаражей, сараев, летних домиков, бань и других сооружений. В данную группу можно отнести:

• Пенобетон. Производится с добавлением пенообразующих веществ, за счет которых характеризуется пористой структурой с плотностью 500-1000 кг/м3. При этом способность передавать тепло определяется значением 0,1-0,37Вт/м*К.

• Керамзитобетон, показатели которого зависят от его вида. Полнотелые блоки не имеют пустот и отверстий. С пустотами внутри изготавливают пустотелые блоки, которые менее прочные, нежели первый вариант. Во втором случае теплопроводность будет ниже. Если рассматривать общие цифры, то плотность керамзитобетона составляет 500-1800кг/м3. Его показатель находится в интервале 0,14-0,65Вт/м*К.

• Газобетон, внутри которого образуются поры размером 1-3 миллиметра. Такая структура определяет плотность материала (300-800кг/м3). За счет этого коэффициент достигает 0,1-0,3 Вт/м*К.

Показатели теплоизоляционных материалов

Коэффициент теплопроводности теплоизоляционных материалов, наиболее популярных в наше время:

• пенопласт, который обладает плотностью 15-50кг/м3, при теплопроводности – 0,031-0,033Вт/м*К;

• пенополистирол, плотность которого такая же, как и у предыдущего материала. Но при этом коэффициент передачи тепла находится на уровне 0,029-0,036Вт/м*К;

• стекловата. Характеризуется коэффициентом, равным 0,038-0,045Вт/м*К;

• каменная вата с показателем 0,035-0,042Вт/м*К.

Таблица показателей

Для удобства работы коэффициент теплопроводности материала принято заносить в таблицу. В ней кроме самого коэффициента могут быть отражены такие показатели как степень влажности, плотность и другие. Материалы с высоким коэффициент теплопроводности сочетаются в таблице с показателями низкой теплопроводности. Образец данной таблицы приведен ниже:

Использование коэффициента теплопроводности материала позволит возвести желаемую постройку. Главное: выбрать продукт, отвечающий всем необходимым требованиями. Тогда здание получится комфортным для проживания; в нем будет сохраняться благоприятный микроклимат.

Правильно подобранный изоляционный материал снизит потери тепла, по причине чего больше не нужно будет «отапливать улицу». Благодаря этому финансовые затраты на отопление существенно снизятся. Такая экономия позволит в скором времени вернуть все деньги, которые будут затрачены на приобретение теплоизолятора.

fb.ru

Сравнительная таблица теплопроводности современных строительных материалов

• Дата: 11-04-2018
• Просмотров: 263
• Комментариев:
• Рейтинг: 64

Оглавление: [скрыть]

• Понятие теплопроводности
• Факторы, влияющие на величину теплопроводности
• Практическое применение значения теплопроводности строительных материалов
• Теплопроводность материалов: параметры
• Теплопроводность при строительстве

Строительство любого дома, будь то коттедж или скромный дачный домик, должно начинаться с разработки проекта. На этом этапе закладывается не только архитектурный облик будущего строения, но и его конструктивные и теплотехнические характеристики.

Схема теплопроводности и толщины материалов.

Основной задачей на этапе проекта будет не только разработка прочных и долговечных конструктивных решений, способных поддерживать наиболее комфортный микроклимат с минимальными затратами. Помочь определиться с выбором может сравнительная таблица теплопроводности материалов.

Понятие теплопроводности

В общих чертах процесс теплопроводности характеризуется передачей тепловой энергии от более нагретых частиц твердого тела к менее нагретым. Процесс будет идти до тех пор, пока не наступит тепловое равновесие. Другими словами, пока не сравняются температуры.

Коэффициент теплопроводности кирпичей.

Применительно к ограждающим конструкциям дома (стены, пол, потолок, крыша) процесс теплопередачи будет определяться временем, в течение которого температура внутри помещения сравняется с температурой окружающей среды.

Чем более продолжителен по времени будет этот процесс, тем помещение будет более комфортным по ощущениям и экономичным по эксплуатационным расходам.

Численно процесс переноса тепла характеризуется коэффициентом теплопроводности. Физический смысл коэффициента показывает, какое количество тепла за единицу времени проходит через единицу поверхности. Т.е. чем выше значение этого показателя, тем лучше проводится тепло, значит, тем быстрее будет происходить процесс теплообмена.

Соответственно, на этапе проектных работ необходимо спроектировать конструкции, теплопроводность которых должна иметь по возможности наименьшее значение.

Вернуться к оглавлению

Теплопроводность материалов, используемых в строительстве, зависит от их параметров:

Зависимость теплопроводности газобетона от плотности.

1. Пористость – наличие пор в структуре материала нарушает его однородность. При прохождении теплового потока часть энергии передается через объем, занятый порами и заполненный воздухом. Принято за отсчетную точку принимать теплопроводность сухого воздуха (0,02 Вт/(м*°С)). Соответственно, чем больший объем будет занят воздушными порами, тем меньше будет теплопроводность материала.
2. Структура пор – малый размер пор и их замкнутый характер способствуют снижению скорости теплового потока. В случае использования материалов с крупными сообщающимися порами в дополнение к теплопроводности в процессе переноса тепла будут участвовать процессы передачи тепла конвекцией.
3. Плотность – при больших значениях частицы более тесно взаимодействуют друг с другом и в большей степени способствуют передаче тепловой энергии. В общем случае значения теплопроводности материала в зависимости от его плотности определяются либо на основе справочных данных, либо эмпирически.
4. Влажность – значение теплопроводности для воды составляет (0,6 Вт/(м*°С)). При намокании стеновых конструкций или утеплителя происходит вытеснение сухого воздуха из пор и замещение его каплями жидкости или насыщенным влажным воздухом. Теплопроводность в этом случае значительно увеличится.
5. Влияние температуры на теплопроводность материала отражается через формулу:

λ=λо*(1+b*t), (1)

где, λо – коэффициент теплопроводности при температуре 0 °С, Вт/м*°С;

b – справочная величина температурного коэффициента;

t – температура.

Вернуться к оглавлению

Из понятия теплопроводности напрямую вытекает понятие толщины слоя материала для получения необходимого значения сопротивления теплового потока. Тепловое сопротивление – нормируемая величина.

Упрощенная формула, определяющая толщину слоя, будет иметь вид:

Таблица теплопроводности утеплителей.

H=R/λ, (2)

где, H – толщина слоя, м;

R – сопротивление теплопередаче, (м2*°С)/Вт;

λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м*°С).

Данная формула применительно к стене или перекрытию имеет следующие допущения:

• ограждающая конструкция имеет однородное монолитное строение;
• используемые стройматериалы имеют естественную влажность.

При проектировании необходимые нормируемые и справочные данные берутся из нормативной документации:

• СНиП23-01-99 – Строительная климатология;
• СНиП 23-02-2003 – Тепловая защита зданий;
• СП 23-101-2004 – Проектирование тепловой защиты зданий.

Вернуться к оглавлению

Принято условное разделение материалов, применяемых в строительстве, на конструкционные и теплоизоляционные.

Конструкционные материалы применяются для возведения ограждающих конструкций (стен, перегородок, перекрытий). Они отличаются большими значениями теплопроводности.

Значения коэффициентов теплопроводности сведены в таблицу 1:

Таблица 1

Материал	Коэффициент теплопроводности, Вт/(м*°С).
Пенобетон	(0,08 – 0,29) – в зависимости от плотности
Древесина ели и сосны	(0,1 – 0,15) – поперек волокон 0,18 – вдоль волокон
Керамзитобетон	(0,14-0,66) – в зависимости от плотности
Кирпич керамический пустотелый	0,35 – 0,41
Кирпич красный глиняный	0,56
Кирпич силикатный	0,7
Железобетон	1,29

Подставляя в формулу (2) данные, взятые из нормативной документации, и данные из Таблицы 1, можно получить требуемую толщину стен для конкретного климатического района.

При выполнении стен только из конструкционных материалов без использования теплоизоляции их необходимая толщина (в случае использования железобетона) может достигать нескольких метров. Конструкция в этом случае получится непомерно большой и громоздкой.

Допускают возведение стен без использования дополнительного утепления, пожалуй, только пенобетон и дерево. И даже в этом случае толщина стены достигает полуметра.

Теплоизоляционные материалы имеют достаточно малые величины значения коэффициента теплопроводности.

Основной их диапазон лежит в пределах от 0,03 до 0,07 Вт/(м*°С). Наиболее распространенные материалы – это экструдированный пенополистирол, минеральная вата, пенопласт, стекловата, утепляющие материалы на основе пенополиуретана. Их использование позволяет значительно снизить толщину ограждающих конструкций.

Вернуться к оглавлению

Схема сравнения теплопроводности стен из газобетона и кирпича.

При проектировании и производстве строительных работ необходимо учитывать возможные пути теплопотерь:

• 30-40% потерь тепла приходится на поверхность стен;
• 20-30% – через межэтажные перекрытия и крышу;
• около 20% потерь приходится на поверхность, занимаемую оконными и дверными проемами;
• приблизительно 10% тепла уходит из помещения через плохо утепленные полы.

Важным фактором при учете теплопроводности в строительстве является обеспечение надлежащей ветро- и пароизоляции. В наибольшей степени это справедливо для пористых утеплителей. Т.е. при ограничении доступа влаги внутрь конструкций (как извне, так и снаружи) сопротивление теплопередачи будет выше. Утеплитель будет более эффективно работать, соответственно, потребуется меньшая толщина конструкций.

В идеале стены и перекрытия должны выполняться из теплоизоляционных материалов. Однако они обладают низкой конструкционной прочностью, что ограничивает широту их применения. Возникает необходимость выполнять основные несущие конструкции из кирпича, дерева, пенобетонных блоков и т.п.

Наиболее распространенным вариантом конструкций домов, встречающимся на практике, является комбинация несущей конструкции и теплоизоляции.

Здесь можно различить:

Сравнение теплопроводности соломобетонных блоков с другими материалами.

1. Каркасный вариант строительства – основной каркас, обеспечивающий пространственную жесткость, выполняется из деревянных досок или брусьев. Утеплитель укладывается в межстоечное пространство. В некоторых случаях для достижения требуемых показателей по энергоэффективности осуществляется дополнительное утепление снаружи каркаса.
2. Возведение стен дома из кирпича, пористых бетонных блоков, дерева – утепление осуществляется по наружной поверхности. Слой утеплителя компенсирует избыточную теплопроводность основного стенового материала. С другой стороны материал основной стены несет на себе нагрузки, компенсируя малую механическую прочность утеплителя.

Аналогичные закономерности будут справедливы при возведении межэтажных перекрытий и кровельных конструкций.

Таким образом, используя комбинацию материалов с требуемыми значениями коэффициентов теплопроводности, можно получить оптимальные по свойствам и толщине ограждающие конструкции здания.

ostroymaterialah.ru

Термическое отставание — расчет потерь тепла в землю

Эта страница посвящена тепловому отставанию и тепловой массе. Их полезно понимать для любых подземных построек, и в нашем случае это включает в себя дублирующийся подвал в центре города, жилые постройки Earthbag Village (Pod 1), тропический атриум, а также постройки Aquapini и Walipinis.

В соответствии с нашей философией открытого исходного кода и желанием помочь другим, заинтересованным в устойчивом строительстве, мы делимся здесь результатами нашего исследования по этой теме в следующих разделах:

 

СВЯЗАННЫЕ СТРАНИЦЫ (нажмите на значки, чтобы просмотреть полные страницы)

 

ЧТО ТАКОЕ ТЕПЛОВАЯ МАССА И ТЕПЛОВАЯ ЗАДЕРЖКА

Термическая масса — это сопротивление материала изменению температуры и способность поглощать и накапливать тепловую энергию.Термическая задержка — это название, данное задержке высвобождения накопленного тепла из материала при снижении температуры окружающей среды. Таким образом, тепловая масса — это материал, который хранит энергию, и то, как долго эта энергия может храниться при изменении температуры окружающей среды, называется тепловым отставанием.

Для материала, обеспечивающего соответствующий уровень теплоемкости, требуется сочетание трех основных свойств:

1. Высокая удельная теплоемкость – максимальная тепловая энергия/кг
2. Высокая плотность – чем плотнее материал, тем больше тепла он может хранить
3. Умеренная теплопроводность — поэтому скорость поступления тепла в материал и выхода из него примерно соответствует ежедневному циклу нагрева и охлаждения здания

Термическое отставание будет зависеть от эффективности тепловой массы и от того, насколько экстремальны колебания температуры окружающей среды.Чем лучше тепловая масса удерживает тепло от более жарких частей дня и чем менее экстремальны колебания температуры окружающей среды, тем медленнее тепловое отставание и тем легче регулировать температуру внутри конструкций путем понимания и использования как тепловой массы, так и тепловое отставание.

 

ПОЧЕМУ ВАЖНЫ ТЕПЛОВАЯ МАССА И

ТЕПЛОВАЯ ОТСТАВКА

Тепловая масса и тепловое запаздывание особенно полезны при большой разнице между дневной и ночной температурой наружного воздуха.Тепловая масса может использоваться для хранения тепла, когда оно теплое, чтобы затем эта энергия могла быть высвобождена/использована при падении температуры. Понимание того, как это работает и как это связано с тепловой задержкой, особенно полезно в случае заглубленных конструкций и/или строительства климатических батарей. В нашем случае цоколь Duplicable City Center, жилые строения Earthbag Village (Pod 1), тропический атриум, а также конструкции Aquapini и Walipinis предназначены для заглубленного строительства. Все они также включают климатические батареи, поэтому мы потратили значительное количество времени на изучение и понимание как тепловой массы, так и теплового отставания.Мы делимся здесь всем, что узнали, в соответствии с нашей философией открытого исходного кода и желанием помочь другим, заинтересованным в применении того, что мы узнали.

 

СПОСОБОВ РАЗВИТИЯ ЭТОГО КОМПОНЕНТА УСТОЙЧИВОСТИ ВМЕСТЕ С НАМИ

ПРЕДЛОЖЕНИЯ     ●     КОНСУЛЬТАЦИИ     ●     ЧЛЕНСТВО     ●     ДРУГИЕ ВАРИАНТЫ

КОНСУЛЬТАНТЫ ПО ТЕПЛОВОМУ ОТСТАВАНИЮ

Вамси Пулугурта: инженер-механик

 

НАЖМИТЕ НА ЭТИ ЗНАЧКИ, ЧТОБЫ ПРИСОЕДИНИТЬСЯ К НАМ ЧЕРЕЗ СОЦИАЛЬНЫЕ СЕТИ

 

ДЕТАЛИ ТЕПЛОВОЙ МАССЫ И ТЕПЛОВОЙ ЗАДЕРЖКИ

Тепловая масса и тепловая задержка обсуждаются в этом разделе.При рассмотрении тепловой массы и теплового запаздывания имейте в виду следующее:

• Надлежащее использование тепловой массы не только обеспечит комфорт, но и поможет сократить расходы на отопление и охлаждение.
• Термическая масса не заменяет изоляцию. Материал с высокой теплоемкостью обычно не является хорошим теплоизолятором.
• Основной функцией тепловой массы является накопление и выделение тепловой энергии. Тремя наиболее важными факторами являются излучательная способность, теплоемкость и теплопроводность.
• В общих чертах, тепловая масса и тепловая задержка наиболее полезны, когда наружная температура выше и ниже желаемой температуры в помещении в течение нормального 24-часового цикла. Если температура наружного воздуха остается выше или ниже, чем температура в помещении, лучше всего сосредоточить внимание на изоляции. Это связано с тем, что основная функция изоляционного материала состоит в том, чтобы препятствовать или замедлять передачу тепла, которая может происходить посредством любой комбинации трех основных способов передачи тепла: проводимости, конвекции и излучения.Надлежащим образом изолированное здание останавливает поток тепла в здание или из него.

Теперь давайте углубимся в тепловую массу и тепловое отставание в следующих разделах:

 

ПОНИМАНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ

Как указывалось ранее, тепловая масса наиболее уместна в климате с большим диапазоном дневных (день-ночь) температур. Для нашего конкретного местоположения желательна конструкция с высокой тепловой массой и высокой изоляцией, поскольку суточный диапазон/колебание превышает 50ºF (10°C). Используя Duplicable City Center в качестве примера, у нас есть подземный/покрытый землей подвал, который защищает подвал от солнечного излучения и обеспечивает дополнительную тепловую массу за счет заземления для стабилизации температуры внутреннего воздуха, поэтому идеальное сочетание тепловой массы и изоляции может быть использовано для обеспечивают требуемый тепловой комфорт очень экономично.

Тепловые свойства бетона, изоляции из пенополистирола и других материалов были исследованы и представлены в таблице ниже.

Временные задержки для отдельных материалов определенной толщины указаны в таблице ниже.

Имея в виду приведенные выше таблицы, вот два критических фактора, определяющих способность любого материала накапливать тепло:

1. Время, необходимое тепловой волне для распространения от внешней поверхности к внутренней поверхности, называемое временным запаздыванием.
2. Коэффициент убывания его амплитуды, называемый коэффициентом декремента. Иными словами, коэффициент декремента — это отношение амплитуды температуры в помещении к амплитуде температуры снаружи.

В зависимости от требуемых комбинаций материалов и толщин временной лаг можно рассчитать непосредственно из приведенной выше таблицы. Вы можете сделать это, умножив свой материал в дюймах на соответствующую временную задержку:

Материал(ы) (дюймы) x соответствующее время задержки (часы) на дюйм = общее время задержки

Пример: Итак, если у вас есть 8-дюймовая изоляция из пенополистирола и 4-дюймовый бетон, используя приведенную выше таблицу, мы можем рассчитать временную задержку для каждого из них и сложить их вместе для получения общей суммы.

• 8 дюймов EPS будет 528 минут (что составляет 8 дюймов * соответствующее время задержки на дюйм 66 минут (1,1 часа = 66 минут))
• 4-дюймовый бетон это будет 96 минут (что составляет 4 дюйма * соответствующее время задержки на дюйм 24 (0,4 часа = 24 минуты)) 
• 528+96 = 624 минуты (10,4 часа)

На основе анализа конечных элементов (МКЭ), который мы провели для котельной Duplicable City Center (подробности ниже), средняя желаемая температура в котельной была оценена в 85 ° F. Учитывая, что это наша идеальная комнатная температура, большие суточные колебания температуры снаружи (в среднем от 20ºF до 90ºF) и наш план построить под землей и иметь рядом подвальное хранилище для сухих продуктов при целевой комнатной температуре 70ºF, 10 дюймов Изоляция из пенополистирола дает временную задержку в 11 часов (10 x 1,1 часа на дюйм), а 8 дюймов бетона дают дополнительную временную задержку в 3,2 часа (8 x 0,4 часа (24 минуты) на дюйм). Таким образом, общее время задержки составит 14,2 часа.

 

ПОНИМАНИЕ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ПОЧВ

Температура воздуха изменяется в течение 24-часовых циклов.Температура почвы проходит через аналогичные циклы, но на больших глубинах изменения температуры почвы все больше и больше отстают от температуры воздуха, и в конечном итоге величина изменения температуры становится намного меньше. Имея это в виду, среднегодовая температура поверхности в любом месте зависит от трех важных факторов:

1. Точная глубина, на которой вы измеряете температуру.
2. Близость источников геотермального тепла.
3. Близость грунтовых вод.

Когда мы говорим о годовой температуре почвы, самым важным фактором из этих трех является глубина.На глубине около пяти футов температура земли на три месяца отстает от сезонной температуры воздуха. Отставание продолжает увеличиваться по мере того, как вы продолжаете углубляться, и достигает шести месяцев на глубине 15 футов. Идя еще дальше, на 30 футов ниже температуры почвы постоянны и более или менее равны среднегодовой температуре воздуха в этом месте в течение года. Дальше вниз, на высоте более 150 футов и более, наблюдается устойчивое повышение температуры на 2,6 ° C на каждые 320 футов (100 метров).

Типы почвы также играют важную роль, потому что разные типы почвы имеют разное количество воды и, следовательно, разные уровни теплопроводности.Теплопроводность измеряется в ваттах на метр-кельвин (Вт/м·К). Поэтому помните о теплопроводности почвы также при строительстве подземных сооружений и/или сооружении климатических батарей. Вот диаграмма, которая поможет понять различия в теплопроводности различных типов почвы.

ПОНИМАНИЕ ГОДОВОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ

Теперь давайте рассмотрим круглогодичные температуры и их связь с материалами. Ранее мы указывали, что временной лаг (часы) — это задержка по времени от достижения пиковой максимальной температуры наружного воздуха до пиковой максимальной температуры в помещении.Мы также поделились тем, что коэффициент декремента представляет собой отношение амплитуды температуры внутри помещения к амплитуде температуры наружного воздуха.

Если мы посмотрим на температуры в течение года для нашего местоположения на юго-западе, дневные температуры могут колебаться от 20º F до 90º F с сезонными максимумами до 105° F и минимумами -10° F.  Этот широкий диапазон температур гарантирует тепловую массу, интегрированную с надежными методами проектирования, что означает наличие соответствующих областей остекления, обращенных в соответствующих направлениях, с соответствующими уровнями затенения, вентиляции, изоляции и тепловой массы.

Собрав все это вместе, вы получите приведенный ниже график, показывающий взаимосвязь между колебаниями температуры наружного воздуха и их влиянием на температуру внутри помещений конструкций, построенных только из древесины, древесины с дополнительной внешней изоляцией и древесины с дополнительной внешней изоляцией и частично засыпанной землей. .

 

НАДЗЕМНОЕ ЗДАНИЕ И ПОДЗЕМНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Объединив всю приведенную выше информацию и продолжив наш пример с дублирующимся подвалом в центре города, давайте рассмотрим разницу между надземным и подземным зданиями.Это тематическое исследование становится еще более интересным и сложным, если добавить особенности котельной, которая также будет находиться на цокольном этаже. Эта котельная будет постоянно производить тепло (2390 БТЕ/ч), и мы хотим поддерживать ее на уровне 80–90°F, чтобы максимально повысить эффективность котлов. Прилегающий подвал предназначен для хранения продуктов и имеет желаемую среднюю температуру

.

Для начала нам нужно разобраться с материалами самого подвала:

Детали подвала в центре города – нажмите, чтобы увеличить

Для котельной сделаны следующие предположения:

• На основании предыдущего анализа, проведенного в котельной, было установлено, что средняя температура пола котельной составляет от 95° до 100°F.
• В текущем исследовании предполагается, что пол котельной имеет температуру 95°F для контроля потерь тепла в землю.
• Под полом рассматриваются три различных материала.

Предположения котельной – Нажмите, чтобы увеличить

Вот результаты анализа конечных элементов котельной (FEA), основанные на этой информации:

Результаты МКЭ котельной – нажмите, чтобы увеличить

• Изменения температуры становятся очевидными по мере того, как мы углубляемся в землю.
• Скорость падения температуры напрямую зависит от температуры окружающей почвы, которая, в свою очередь, зависит от глубины и соответствующей температуры воздуха над землей.

Вот результаты FEA пола котельной:

Результаты МКЭ пола котельной – нажмите, чтобы увеличить

• Когда мы смотрим на контуры температуры на полу, уходящие в землю, видно, что температура падает примерно на 2º F (с 95º F) к тому времени, когда она достигает изоляционного слоя XPS.
• От изоляционного слоя XPS непосредственно перед тем, как достичь заполнителя, температура падает примерно на 20º F.
• К тому времени, когда мы достигнем основания агрегата, температура упадет на 40º F.

Теперь, когда мы разобрались с котельной, давайте добавим остальную часть подвала с целевой средней температурой в подвале 70ºF:

Подвал плюс котельная – нажмите, чтобы увеличить

Мы проанализировали как подвал, так и пристроенный котел, используя экстремальную температуру грунта 35ºF и фактическую ожидаемую среднюю температуру грунта 50ºF.Это было сделано, чтобы изучить разницу между средней температурой грунта в этих двух комнатах:

Сравнение температуры подвала и котла с температурой окружающей почвы 35ºF и 50ºF – Нажмите, чтобы увеличить

Здесь представлены только температуры подвала с предельной температурой земли 35ºF и нашей фактической ожидаемой средней температурой земли 50ºF. Обратите также внимание на тепло, исходящее из котельной справа.

Сравнение средней температуры подвала с температурой окружающей почвы 35ºF и 50ºF

 

ПРОНИКНОВЕНИЕ ТЕПЛА В ПОЧВУ

Затем мы провели моделирование, чтобы показать разницу в проникновении тепла через саму почву.Итак, выше вы видите тепло внутри помещения, далее мы хотели увидеть, как отапливаемое помещение будет передавать тепло различным типам почв при разных температурах. Для этого мы приняли постоянную кондиционируемую температуру подвала 70ºF и температуру в котельной 95ºF. ​​Температура грунта была принята равной 35ºF или 50ºF.

Подвал с условиями запуска котла – нажмите, чтобы увеличить

Затем мы выбрали три различных варианта теплопроводности для представления различных типов почвы:

Были выбраны три уровня проводимости:

1. 0.22 Вт/м для сухих песчаных почв
2. 2,5 Вт/м для плотных и твердых почв
3. 3,5 Вт/м для влажных песчаных почв

Вот результаты, продемонстрированные на глубине 32 фута ниже конструкции и при начальной температуре окружающего грунта 35ºF (слева) и 50ºF (справа).

Теплопередача через разные типы почвы при разных температурах – Нажмите, чтобы увеличить

• Это показывает разницу в теплоотдаче для разных типов почвы с разными тепловыми свойствами.Для типов почвы в более низком диапазоне теплопроводности (0,22 Вт/м) мы можем наблюдать большее сохранение тепла в почве. Для типов почвы в диапазоне более высокой теплопроводности (3,5 Вт/м) мы можем наблюдать гораздо большее рассеивание тепла по сравнению с почвой с более низкой теплопроводностью.
• Больше проводимость = больше теплопередача. Таким образом, на обоих изображениях температура в самом нижнем слое почвы (на высоте 32 фута) была принята равной 35ºF и 50ºF. Тепло идет вниз из котельной и рассеивается в более холодную почву под зданием.Таким образом, для самых верхних изображений с более низкой проводимостью тепло, исходящее от здания, удерживается в почве более эффективно, чем самые нижние изображения с более высокой проводимостью, которые быстрее передают и отдают это тепло в окружающие почвы.

Примечание. На рисунках выше показано устойчивое состояние, означающее, что граничные условия (температура подвала, температура окружающего грунта) поддерживаются постоянными и работают достаточно долго, чтобы достичь момента, когда распределение температуры в грунте и стенах подвала не изменяется. дольше заметно меняется.Если бы изображения показывали переменное состояние, более быстрое рассеивание тепла было бы видно (и показано в большем размере) в грунтах с более высокой проводимостью.

 

ЗДАНИЕ НАД ПРОТИВ ЗДАНИЯ В ЗЕМЛЕ

Затем мы выполнили анализ методом конечных элементов (МКЭ) для этого подвала при построении наземных и подземных сооружений.

• Изображение и детали слева показывают распределение температуры, когда здание находится над землей.
• Изображение и детали справа показывают то же самое при строительстве под землей.
• Анализ жаркого дня при температуре наружного воздуха 95°F.
• Выбранный тип почвы был где-то между средним и грубым песком, поэтому проводимость 3,5 Вт/м.
• Анализ был выполнен без утепления стен.

МКЭ подвала в центре города Сравнение надземной и подземной конструкции – Нажмите, чтобы увеличить

В этом примере при сравнении одного и того же помещения с бетонными стенами и без дополнительной изоляции наблюдалась разница в 15°F при сравнении надземной и заглубленной конструкций.Таким образом, в зависимости от требуемой температуры, которую необходимо поддерживать в помещении, строительство в земле дает значительные преимущества, но следует рассмотреть дополнительные подходы для поддержания желаемой более низкой внутренней температуры. К ним относится изоляция наружных стен, стен котельной и любых других источников тепла, которые могут существовать.

 

ЗДАНИЕ НАД ПРОТИВ ЗДАНИЯ В ЗЕМЛЕ С ИЗОЛЯЦИЕЙ

Вот как выглядели результаты после того, как мы добавили изоляцию и снова запустили симуляции, чтобы сравнить наземные и подземные условия:

Анализ надземной и подземной конструкции с добавлением изоляции – нажмите, чтобы увеличить

• В верхней части изображения выше, подземное строительство с изоляцией по сравнению с отсутствием дает среднюю разницу температур в помещении 12º F.
• В нижней части изображения выше изоляция по сравнению с отсутствием изоляции в надземных конструкциях показала снижение температуры на 13ºF при измерении на расстоянии 3,5 метра от той же стены с температурой 95ºF с добавлением 10 дюймов изоляции из пенополистирола.

Вот диаграмма, добавляющая к нашим данным результаты для конструкций, заглубленных в землю, по сравнению с надземными конструкциями при различных температурах наружного воздуха:

Конструкции, заглубленные в землю, и наземные конструкции при различных температурах наружного воздуха — нажмите, чтобы увеличить

 

ВЫВОДЫ

Мы можем четко наблюдать разницу в рассеивании температуры для разных типов почвы с разными тепловыми свойствами.Для типов грунта в более низком диапазоне теплопроводности (0,22 Вт/м) мы можем наблюдать более высокий уровень сохранения тепла по мере передачи тепла от здания в грунт. Для типов грунта с более высокой теплопроводностью (3,5 Вт/м) мы можем наблюдать более низкий уровень сохранения тепла, поскольку теплопередача/рассеивание/потери намного выше по сравнению с грунтом с более низкой теплопроводностью. (Справочная графика)

В зависимости от типа почвы и внешних температур мы можем получить очень хорошее представление о том, сколько тепла рассеивается в землю из этих данных.

Подземные конструкции/сцепление с землей обеспечивают жильцам результирующую внутреннюю температуру, которая намного более стабильна. (Справочная графика)

Вот рисунок, демонстрирующий структуры от наименьшего к наибольшему использованию тепловой массы для стабилизации их температуры. Наш процесс МКЭ подтвердил это и для нашей конструкции.

Примеры зданий, использующих тепловую массу для стабилизации температуры, от наименьшего к большему – нажмите, чтобы увеличить

 

РЕСУРСЫ И ССЫЛКИ

Связанные ресурсы можно найти ниже:

Каталожные номера:

1. Ахмед Т.(2012). Исследование воздействия тепловой массы. Университет Райерсона.
2. Асан, Х. (2005). Численный расчет временных задержек и коэффициентов декремента для различных строительных материалов
   . Кафедра машиностроения, Технический университет Карадениз, 61080
   Трабзон, Турция.
3. Х. Асан, Ю. С. (1997). Влияние теплофизических свойств стены на временной лаг и коэффициент декремента
   . Кафедра машиностроения, Технический университет Карадениз, 61080 Трабзон,
   Турция.
4. Хади Рамин, П. Х. (2015). Определение оптимальной толщины изоляции в различных ориентациях стен
   и в разных местах в Иране. Достижения в области исследований в области энергетики зданий.
5. Миталас, Г. (1982). Исследования теплопотерь подвала. Документ DBR № 1045 отдела
   строительных исследований.
6. Ши, С. М. (2013). Оценка эффективности конструкций тепловых оболочек современных зданий в
   полузасушливом континентальном климате Тегерана. http://www.mdpi.com/journal/buildings/.
7. Шривастава, Б.С. (2008). Влияние теплоизоляции на кондуктивную теплопередачу через потолочную конструкцию крыши
   . Центральный научно-исследовательский институт строительства (CBRI).

Веб-сайты:

1. Статья: Дизайн пассивного дома с использованием тепловой массы
2. Артикул: Термический обогрев
3. Статья: В чем разница между изоляцией и тепловой массой?
4. Статья: Тепловая масса и изоляция: выбор материалов
5. Статья: Початок, тюк соломы или мешок с землей: что лучше?
6. Артикул: Autodesk.com – Тепловые свойства материалов
7. Статья: Британская геологическая служба (BGS.ac.uk) – Геотермальные тепловые насосы
8. Статья: Температура грунта в зависимости от местоположения, времени года и глубины

 

ОБЗОР

Анализ температуры окружающего воздуха/почвы внутри и вокруг проектируемых нами конструкций дает нам очень четкое представление о том, что происходит. Имея информацию о тепловой массе и тепловой задержке, можно принимать точные и обоснованные решения для создания устойчивых конструкций и конструкций.Использование тепловой массы в наших интересах означает, что в наших зданиях будет гораздо более высокая средняя температура зимой и более низкая средняя температура летом, что значительно снижает наши расходы на отопление и охлаждение в течение года.

 

ЧАСТО ОТВЕЧАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

В: В чем разница между тепловой задержкой и тепловой массой?

Термическая масса — это сопротивление материала изменению температуры и способность поглощать и накапливать тепловую энергию.Термическая задержка — это название, данное задержке высвобождения накопленного тепла из материала при снижении температуры окружающей среды.

В: Каков контекст подвала и котельной в рамках более крупного проекта One Community?

Подвал и котельная являются частью проекта Duplicable City Center с открытым исходным кодом. Посетите центр с открытым исходным кодом Duplicable City Center, чтобы узнать все подробности.

 

Аэрогели как перспективные теплоизоляционные материалы: обзор

Аэрогели представляют собой твердые тела с высокой пористостью (<100 нм) и, следовательно, обладают чрезвычайно низкой плотностью ( ~ 0.003 г/см ³ ) и очень низкой электропроводностью ( ∼ 10 мВт/мК). В последние годы аэрогели привлекают все больше внимания благодаря своим удивительным свойствам, а также их существующим и потенциальным применениям в широком диапазоне технологических областей. Здесь представлен обзор аэрогелей и их применения в качестве компонентов ограждающих конструкций, а также соответствующих улучшений с точки зрения энергоэффективности, включая производительность. В этом обзоре рассматриваются теплоизоляционные свойства аэрогелей и исследования конструктивных особенностей, которые будут полезны для ограждающих конструкций зданий.Усовершенствования систем теплоизоляции имеют в будущем перспективы значительной экономии потребления первичной энергии. Можно сделать вывод, что аэрогели имеют большой потенциал в широком диапазоне применений, таких как энергоэффективная изоляция, окна, акустика и т.д.

1. Введение

Дефицит поставок, ограниченная доступность и рост стоимости энергии во всем мире подчеркивают необходимость немедленной экономии энергии как в богатых нефтью, так и в нефтедобывающих странах. Эффективным способом экономии энергии является улучшение теплоизоляции зданий, особенно в жарком климате, где потребность в энергии для охлаждения с помощью кондиционирования воздуха сравнительно выше.В дополнение к необходимости энергосбережения высокие изоляционные материалы дополнительно оправдываются повышенным уровнем комфорта и увеличением срока службы здания. Тепловые характеристики в значительной степени зависят от теплопроводности стенок ячеек и матрикса ячеек, а также излучения и конвекции, при этом матрикс ячеек является наиболее существенным фактором, определяющим общие характеристики теплообмена. Тепловые свойства некоторых общедоступных изоляционных материалов приведены в таблице 1.Номер Материал -Value (на дюйм) -Value (на дюйм) Green90

---

1 -319 -31 Да № не тают или поддержка сгорания 2 Fiberglass 9039 Да № 3 3 — 4 № Да Трудно использовать вокруг недостатков; может стать дорогостоящим 4 Пенополиуретан —6. 3 NO NO Да делает отличный звуковой изолятор 5 -3 -3 -3.7 Да Да Содержит наибольшую сумму переработанного контента

---

Теплопроводность меняется со временем из-за изменений в составе клеточного матрикса. Температура окружающего воздуха и наружных поверхностей зданий в жарком климате Азии и Африки значительно выше, чем в холодном климате Австралии, Европы и Америки, при расчете теплопроводности при старении следует учитывать температуру 38°С.В дополнение к специфическому для продукта параметру изменения теплопроводности, средняя температура и водопоглощение также являются другими важными влияющими факторами.

Согласно IUPAC, аэрогель определяется как гель, состоящий из микропористого твердого вещества, в котором дисперсной фазой является газ [1]. Эгертер и др. определили аэрогели как гели, в которых жидкость заменена воздухом, с очень умеренной усадкой твердой сетки [2]. Аэрогель в основном представляет собой синтетический пористый сверхлегкий материал, полученный из геля, в котором жидкий компонент геля заменен газом; например, графеновые аэрогели настолько легкие, что могут лежать на листе травы.Сочетание высокой пористости и чрезвычайно малых пор обеспечивает аэрогелям их экстремальные свойства: твердые тела с чрезвычайно низкой плотностью и низкой теплопроводностью [3]. Аэрогели иногда также известны под разными названиями, такими как застывший дым, твердый дым, твердый воздух или синий дым из-за полупрозрачной природы и способа рассеяния света в материале [4]. Типичная структура аэрогеля показана на рисунке 1.

Аэрогели вместе с вакуумными изоляционными панелями являются одним из новых многообещающих высокоэффективных тепло- и звукоизоляционных материалов для возможных применений в строительстве и в настоящее время являются основным рынком для аэрогелей, в то время как для других применений, таких как возможны также абсорбенты, амортизаторы, хранилища ядерных отходов, аккумуляторы и катализаторы [5–13]. Список имеющихся в продаже аэрогелей с их торговыми названиями приведен в таблице 2. Рекомендации

---

1 1 Cabot

6 (i) Пеллеты, Композиты
(II) День Освещение Приложения
(III) Нефтегазовая трубопроводная изоляция
(IV) Cryoinsulation [73, 74]

---

2 2 Aspen Aerogels (I) Строительные материалы
(II) Гибкие одеяло Изоляция
(III) Нефтегазовый трубопровод
(IV) Аэрокосмическое, Одежда [74-76]

---

3 Nanopore (i) Вакуумные изоляционные панели
(II) Доставка контейнеров
(III) Холодие
(IV) Одежда [74]

---

Аэрогели обычно характеризуются низкой плотностью твердого вещества, низким оптическим показателем преломления, низкой теплопроводностью, низкой скоростью звука через материалы, высокой площадь поверхности и низкая диэлектрическая проницаемость.

В этой статье авторы представили обзор аэрогелей и их применения в качестве компонентов ограждающих конструкций зданий, а также соответствующие усовершенствования с точки зрения энергоэффективности. Это охватывает теплоизоляционные свойства аэрогелей и исследования структурных особенностей, которые будут полезны для ограждающих конструкций зданий. Этот обзор состоит из двух частей: во-первых, общее обсуждение аэрогелей относительно того, почему они обладают такими высокими тепловыми свойствами и каковы их физические свойства, которые будут полезны при создании изоляционных материалов, и, во-вторых, их замечательные свойства, обусловленные исключительными физическими и химическими свойствами. Структура аэрогелей.

2. Аэрогели

Прохождение тепловой энергии через изоляционный материал происходит по трем механизмам: твердотельная проводимость, газовая проводимость и радиационная (инфракрасная) передача. Сумма этих трех составляющих дает общую теплопроводность материала. Электропроводность в твердом состоянии является неотъемлемым свойством конкретного материала. Повышение теплового сопротивления ограждающих конструкций может быть достигнуто за счет снижения теплопроводности.

Фрике и др.заметил, что как твердотельная проводимость, так и газовая проводимость пропорциональны плотности, как показано ниже: Хюммер и др. используя эти соотношения, получил следующее соотношение для лучистой проводимости, которое является относительным уравнением для теплопроводности аэрогелей непрозрачного кремнезема: где (кг/м ³ ) — плотность; , , , и (Вт/м·К) — полная проводимость, проводимость при газовой проводимости, проводимость при твердой проводимости и радиационная проводимость соответственно; – температура, а индекс 0 означает, что параметры относятся к эталонному материалу из аэрогеля [14].

Аэрогель состоит более чем на 90% из воздуха, имеет чрезвычайно малый вес, прозрачность и отличную теплопроводность. Благодаря всем этим свойствам аэрогель является идеальным материалом для теплоизоляции [15, 16]. Кроме того, их высокий коэффициент пропускания видимого солнечного света желателен для применения в окнах. Дальнейшее снижение теплопроводности аэрогеля можно наблюдать при вакуумировании ниже 50 гПа; теплопроводность уменьшилась из-за удаления порового газа. Суперизоляция с чрезвычайно низкой теплопроводностью может быть реализована с помощью вакуумированных высокопористых порошковых, волокнистых или гелевых прокладок.Из-за эффекта Кнудсена теплопроводность может стать ниже, чем у неподвижного воздуха, то есть даже меньше 25 мВт/м.К [17].

Например, аэрогель кремнезема представляет собой высокопористый материал с диаметром пор в диапазоне 10–100 нм. Пористость составляет более 90% при теплопроводности ниже, чем у воздуха, что делает эти аэрогели высокоизолирующим материалом. Пространство, не занятое твердыми телами в аэрогеле, обычно заполнено воздухом (или другим газом), если только материал не герметизирован под вакуумом.Эти газы также могут переносить тепловую энергию через аэрогель. Поры кремнеземного аэрогеля открыты и позволяют газу проходить через материал. Конечным видом теплового транспорта через аэрогели кремнезема является инфракрасное излучение [14]. Солеймани Дорче и Аббаси сообщили о синтезе прозрачных аэрогелей на основе наноструктурированного кремния с диаметром пор 20–40 нм [18].

Молекулы воды слабо взаимодействуют со стенками пор гидрофобного аэрогеля и, следовательно, не будут терять много энергии при столкновении со стенкой, и продвижение этих молекул не будет значительно замедлено.Соответственно, аэрогель обладает высокой воздухопроницаемостью, то есть высокой селективностью проникновения между парами воды и парами агента. Аэрогели титана продемонстрировали превосходную мезопористую структуру для применения в качестве фотоанодов сенсибилизированных красителем солнечных элементов с повышением эффективности преобразования энергии на 16% [19]. Кремнезем, полученный из золь-геля, нашел широкое применение в качестве биосовместимого каркаса для иммобилизации клеток. Впервые сообщается о новом методе быстрого, воспроизводимого и чувствительного обнаружения ризобий с помощью аэрогелей [20].

Теплоизоляционные свойства аэрогелей также тесно связаны с их акустическими свойствами. Акустическое распространение в аэрогелях зависит от природы междоузельного газа и давления, плотности и, в более общем случае, от текстуры [21]. Различные области применения аэрогелей представлены на рисунке 4.

3. Классификация аэрогелей

Аэрогели можно классифицировать на основании следующего [22]. (a) На основе внешнего вида (i) Монолит (ii) Порошок ( iii)Пленка/войлок(b)На основе методов приготовления(i)Аэрогель(ii)Ксерогель(iii)Криогель(iv)Другие материалы, родственные аэрогелю(c)На основе различных микроструктур(i)Микропористый аэрогель(ii )Мезопористый аэрогель –(iii)Смешанный пористый аэрогель(d)На основе химической структуры(i)Оксиды(ii)Полимеры(iii)Смешанный(iv)Гибрид(v)Композит.

4. Приготовление аэрогелей

Различные типы аэрогелей могут быть приготовлены с использованием оксида алюминия, хрома, оксида олова и углерода, но приготовление аэрогеля на основе диоксида кремния сравнительно проще и надежнее. Аэрогели синтезируются с помощью золь-гель процесса, состоящего из трех основных этапов [рис. 3].

(1) Подготовка геля . Твердые наночастицы сшиваются и, наконец, образуют трехмерную твердую сеть с порами, заполненными растворителем. Сначала создается гель в растворе, а затем жидкость осторожно удаляется, чтобы аэрогель остался нетронутым; первоначально происходит создание коллоидной взвеси твердых частиц, известной как «золь»; например, силикагели синтезируют путем гидролиза мономерных тетрафункциональных и трифункциональных предшественников алкоксидов кремния с использованием минеральной кислоты или основания в качестве катализатора [23, 24].Существует множество способов создания золь-гелей на основе диоксида кремния. Один из них заключается в смешивании тетраэтоксисилана Si(OC ₂ H ₅ ) ₄ с этанолом и водой для его полимеризации и, таким образом, получения силикагеля на водной основе, как показано в (3). Растворитель, такой как метанол, используется для извлечения и замены воды [25]:

(2) Старение геля . Придает прочность структуре геля. Приготовленный ранее гель выдерживается в маточном растворе [26]. Этот процесс старения укрепляет гель, поэтому на этапе сушки происходит минимальная усадка [27].После гелеобразования гель оставляют нетронутым в растворителе для завершения реакции. После завершения реакции образуется аэрогель. Неорганические аэрогели могут быть приготовлены с помощью золь-гель обработки, метода, который требует алкоксидов или солей металлов в спиртовых или водных растворах и подвергается сверхкритической сушке.

(3) Сушка . Растворитель должен быть удален при сохранении твердой сети аэрогеля. Это может быть сделано либо путем сверхкритической сушки, либо в условиях окружающей среды.Материалы аэрогеля обычно получают путем удаления растворителя, содержащегося в гелевой матрице, экстракцией в сверхкритической текучей среде. Это может быть достигнуто путем повышения температуры и давления системы гелевого растворителя выше ее критической температуры и последующего сброса давления выше критической температуры до тех пор, пока не останется только пар.

В качестве альтернативы система растворителей геля может быть экстрагирована из влажного геля подходящим растворителем. Жидкий диоксид углерода является наиболее популярным растворителем для экстракции, поскольку он недорог и имеет относительно низкие критические температуру и критическое давление [28–31].

Аэрогели кремнезема без трещин также могут быть получены путем замены растворителя и модификации поверхности влажных гелей с использованием изопропилового спирта, триметилхлорсилана или раствора н-гексана [32]. Физика и химия, связанные с синтезом аэрогелей, подробно описаны в литературе по аэрогелям [18, 23, 33–37].

Для плотного кремнезема теплопроводность твердого тела относительно высока (одно оконное стекло пропускает большое количество тепловой энергии). Однако аэрогели кремнезема содержат очень небольшую (~ 1–10%) долю твердого кремнезема.Кроме того, присутствующие твердые частицы состоят из очень мелких частиц, связанных в трехмерную сеть со многими «тупиками». Поэтому перенос тепла через твердую часть кремнеземного аэрогеля происходит очень извилистым путем и не особенно эффективен [38]. Использование сопрекурсора метилтриметоксисилана делает аэрогель гидрофобным и делает его способным удерживать капли воды на поверхности [39]. Пористость аэрогелей кремнезема определена гелиевой пикнометрией по следующей формуле и составила 1900 кг/м ³ [40]: где – насыпная плотность, – скелетная плотность.

Гидрофобные аэрогели также были получены методом сопрекурсоров, впервые предложенным Шмидтом и Швертфегером [13]. Было обнаружено, что скорости гидролиза и конденсации всех сопрекурсоров ниже, чем у ТЭОС, поскольку первый содержит одну или несколько нереакционноспособных алкильных/арильных групп, которые не гидролизуются, а трехмерная твердая сетка достигается в соответствии со следующей химической реакцией: Когда гидролизуется достаточное количество ТЭОС, силильные группы сопредшественника прикрепляются к кластерам кремнезема в результате следующих химических реакций: гидрофобный.Гидрофобность аэрогелей будет увеличиваться с увеличением количества алкильных/арильных групп, присоединенных к поверхности [41].

В случае органических аэрогелей, полученных золь-гель полимеризацией резорцина с формальдегидом, компоненты теплопроводности четко коррелируют со структурой аэрогеля; то есть проводимость твердого тела может определяться пористостью и связностью между частицами, в то время как на проводимость газа может влиять размер пор, а удельное массовое поглощение инфракрасного излучения строительными единицами влияет на перенос излучения [42].

Полимерные аэрогели были приготовлены из смесей, содержащих фиксированное стехиометрическое количество формальдегида и различные пропорции резорцина (РФ) и 2,4-дигидроксибензойной кислоты (ДГБАК) с целью объединения преимуществ большого объема мезопор и содержания твердых частиц в РФ-аэрогелях с ионообменной емкостью аэрогелей DHBAF, и результаты показывают, что свойства аэрогеля систематически изменяются при изменении условий синтеза. Установлено, что добавление R в смесь для синтеза приводит к увеличению значений площади поверхности, объема мезопор и среднего диаметра при одновременном сохранении ионообменной емкости влажного геля [43, 44].

В ТГ-ДТА некоторых образцов аэрогелей кремнезема наблюдается быстрое увеличение потери массы гидрофильных аэрогелей кремнезема при 50–100°C из-за испарения захваченных H ₂ O и спиртовых групп из гидрофильных аэрогелей кремнезема, которые получены по реакциям конденсации групп Si-OH и Si(OC ₂ H ₅ ), тогда как в случае гидрофобных аэрогелей процент потери массы незначителен вплоть до температуры термостабильности [42].

Влияние термической обработки на гидрофобность и удельную поверхность также изучалось несколькими исследователями.Результаты этих исследований свидетельствуют о том, что гидрофобность кремнеземного аэрогеля снижалась при повышении температуры нагрева до 350°С. При дальнейшем повышении температуры нагрева до 500°С аэрогель кремнезема становится полностью гидрофильным (рис. 2). Некоторые результаты для аэрогелей на основе сопрекурсоров МТЭС показывают, что гидрофобность кремнезема около 573 K, что соответствует окислению аэрогеля, может сохраняться до 350°C [45, 46].

5. Структурные особенности

Аэрогели имеют необычное сочетание высокой пористости и малого размера пор, что делает характеристику пористости с помощью традиционных методов, таких как внедрение ртути, термопорометрия и адсорбция/десорбция азота, очень сложным.Все эти методы основаны на применении капиллярных давлений к сети аэрогеля, что может вызвать большие объемные сжатия, приводящие к неверным значениям размера и объема пор [27]. Аэрогели характеризуются очень низкой проницаемостью, что можно объяснить размером пор, подходящим для переноса водяных паров/газов, но не для молекул воды [46]. Некоторые аэрогели, такие как углеродные аэрогели, могут быть получены в виде монолитов, шариков, порошков или тонких пленок и делают их перспективными материалами для применения в адсорбции и катализе [47, 48].Органические полимерные аэрогели являются важными нанопористыми материалами, и их структура нанопор может быть модифицирована химическими реакциями. Эти свойства позволяют аэрогелям с углеродными нанотрубками потенциально улучшить существующие углеродные аэрогели для таких приложений, как датчики, приводы, электроды и термоэлектрические устройства [49]. Пористость обеспечивает как молекулярную доступность, так и быстрый массоперенос посредством диффузии, и по этим причинам аэрогели уже более 50 лет являются частью области гетерогенных каталитических материалов.Высокая пористость и мезоскопический диаметр пор в структурах аэрогеля позволяют электролиту проникать во всю частицу аэрогеля [50].

Аэрогель обладает следующими характеристиками [22]. (1) Характеристики свойств (i) Сверхнизкая теплопроводность (ii) Сверхнизкий показатель преломления (iii) Сверхнизкая диэлектрическая проницаемость (iv) Большая площадь поверхности (v) Высокий показатель преломления (vi) Сверхнизкая относительная плотность(vii)Сверхвысокая пористость(2)Характеристики структуры(i)Гелеобразная структура на наноразмерных когерентных каркасах и порах(ii)Иерархическая и фрактальная микроструктура(iii)Макроскопический монолит(iv)Сетка случайных поперечных связей(v)Некристаллическое вещество.

6. Преимущества аэрогелей

На сегодняшний день аэрогели считаются одним из наиболее многообещающих высокоэффективных теплоизоляционных материалов для применения в строительстве. Обладая низкой теплопроводностью (~13 мВт/мК), они демонстрируют замечательные характеристики по сравнению с традиционными теплоизоляционными материалами. Также более высокие коэффициенты пропускания в солнечном спектре представляют большой интерес для строительного сектора. Еще одним преимуществом аэрогелей является их видимая прозрачность для изоляционных применений, что позволит использовать их в окнах и световых люках, что дает архитекторам и инженерам возможность заново изобретать архитектурные решения [51].Например, низкая теплопроводность, высокая солнечная энергия и коэффициент пропускания дневного света в монолитном кремнеземном аэрогеле делают его очень интересным материалом для использования в окнах с высокой энергоэффективностью [52]. Для криогенных систем предпочтительной является многослойная изоляция (MLI). Однако MLI требует высокого вакуума для оптимальной эффективности. Порошковые изоляционные материалы, такие как стеклянные микросферы и шарики аэрогеля, показали себя многообещающе в мягком вакууме и имеют конструктивное преимущество, заключающееся в том, что их гораздо проще устанавливать и обслуживать [53, 54].Благодаря пористой структуре и низкой плотности аэрогели могут улавливать космические снаряды, летящие с гиперскоростью (порядка км с ⁻¹ ). НАСА использовало аэрогель для улавливания частиц космической пыли и для теплоизоляции скафандров [55–57]. Одним из перспективных приложений, способствующих созданию высококачественного прозрачного аэрогеля кремнезема, было использование этого материала низкой плотности в физике в качестве черенковского детектора [58].

Окружающая среда наших помещений загрязнена выбросами многих загрязняющих веществ, таких как хлориды из водопроводной воды, летучие органические соединения из органических растворителей, формалин из мебели и красок, SO _x и NO _x в результате неполного сгорания газов и многих углеводородов. , и так далее.Загрязняющие вещества в воздухе ответственны за увеличение некоторых респираторных заболеваний и аллергии, таких как астма. Превращение переносимых по воздуху загрязняющих веществ в нетоксичные соединения является эффективным способом их удаления и защиты окружающей среды. Аэрогели также можно использовать для очистки воздуха путем удаления переносимых по воздуху загрязнителей и защиты окружающей среды от загрязняющих веществ [59]. Аэрогели потенциально более экологичны, чем катализаторы из благородных металлов, из-за негативного воздействия на окружающую среду, связанного с добычей и обработкой металлов [60].

Модификация аэрогелей необходима для достижения определенной функциональности, и эта адаптация может начаться во время процесса золь-гель либо после гелеобразования, либо после получения аэрогеля. Это можно сделать с помощью (а) функционализации поверхности аэрогелей для регулирования адсорбционной способности и (б) нанесения полимерного покрытия на поверхность аэрогеля. Гибридные аэрогели могут сочетать внутренние свойства аэрогелей (высокая пористость и площадь поверхности) с механическими свойствами неорганических компонентов, а также функциональностью и биоразлагаемостью биополимеров [61–63].

7. Ограничения аэрогелей

Широкое использование аэрогелевых материалов в настоящее время ограничено в основном из-за их (i) высоких производственных затрат, (ii) плохих механических свойств, (iii) проблем со здоровьем.

Сверхкритическая сушка является наиболее дорогостоящим и рискованным аспектом процесса изготовления аэрогеля [64]. Весьма желательной целью при приготовлении аэрогеля является исключение процесса сверхкритической сушки. Например, Guo и Guadalupe удалось синтезировать аэрогель на основе диоксида кремния из метастабильного ламеллярного композита за счет совместного взаимодействия между диоксидом кремния и поверхностно-активными веществами [65].Молекулы поверхностно-активного вещества, используемые для образования пор, могут быть удалены из сетки диоксида кремния с помощью обычной экстракции растворителем. Пористая структура стабильна во время этой процедуры, при которой не используется сверхкритическая экстракция [66]. Аэрогели кремнезема очень хрупкие, но прочность монолитов аэрогеля кремнезема была увеличена более чем в 100 раз за счет сшивания строительных блоков наночастиц предварительно сформированных гидрогелей кремнезема с поли(гексаметилендиизоцианатом). Эти композитные монолиты гораздо менее гигроскопичны, чем самородный кремнезем, и не разрушаются при контакте с жидкостями [67].

Аэрогели являются механическим раздражителем глаз, кожи, дыхательных путей и пищеварительной системы. Мелкие частицы аэрогеля потенциально могут вызывать силикоз и т. д. при вдыхании и вызывать сухость кожи, глаз и слизистых оболочек. Поэтому при работе с аэрогелями необходимо носить защитное снаряжение, включая средства защиты органов дыхания, перчатки и защитные очки [68].

8. Выводы

Краски и покрытия могут использоваться для теплоизоляции зданий, и работа была проведена также в CSIR-CBRI [69].Но аэрогели быстро становятся альтернативным материалом для теплоизоляции из-за их сверхнизкой теплопроводности. При приготовлении аэрогелей наиболее эффективным является процесс сверхкритической сушки. При обычном приготовлении аэрогелей используется дорогое сырье и сверхкритическая сушка, что препятствует коммерциализации. Понятно, что для крупномасштабного коммерческого производства аэрогеля стоимость и риск должны быть снижены. Аэрогели можно использовать в качестве строительного материала только в том случае, если мы сможем использовать их высокие теплоизоляционные свойства при легком весе и низкой стоимости.

Мало что можно сделать для уменьшения переноса тепла через твердую структуру аэрогелей. Можно приготовить аэрогели с более низкой плотностью (всего 0,003 г/см ³ ), что снижает количество присутствующего твердого вещества, но это приводит к механически более слабым аэрогелям. Кроме того, по мере уменьшения количества твердых частиц увеличивается средний диаметр пор (с увеличением газовой составляющей проводимости). Поэтому они, как правило, не подходят для применения в качестве изоляции.Углерод является эффективным поглотителем инфракрасного излучения и в некоторых случаях даже увеличивает механическую прочность аэрогеля. При атмосферном давлении добавление углерода снижает теплопроводность с 0,017 до 0,0135 Вт/мК [рис. 5]. Минимальное значение для углеродного композита ~0,0042 Вт/мК соответствует ~R30/дюйм. Отсюда можно сделать вывод, что аэрогели имеют большой потенциал в будущем в широком диапазоне применений, таких как энергоэффективная изоляция, окна, акустика и т. д. [41, 70, 71].

Хиральный мезопористый SiO ₂ (CMS), как показано на рисунке 6, может быть синтезирован с блок-сополимерами аминокислот, и их акустически индуцированные оптические эффекты Керра (AIOKE) оказались очень высокими по сравнению с нехиральным SiO ₂ и, следовательно, CMS. могут быть использованы в устройствах квантовой электроники с акустическим управлением [72]. Недавно были изготовлены аэрогели нанофибрилл целлюлозы (CNF) с превосходной устойчивостью к влаге и активируемым водой восстановлением формы без химического сшивания путем самосборки окисленных TEMPO CNF по шаблону кристаллов льда с помощью метода циклического замораживания-оттаивания.Основная проблема заключается в укреплении аэрогелей либо сшиванием с целлюлозными полимерами, либо введением нановолокон на основе целлюлозы. Другой проблемой является снижение себестоимости композитных/гибридных аэрогелевых материалов за счет сушки при комнатной температуре и технологии непрерывного производства.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Благодарность

Авторы благодарны директору CSIR-CBRI за его постоянное руководство и поддержку.

В чем разница между значением U и значением R?

Одним из наиболее важных показателей характеристик стекла является коэффициент теплопередачи, также известный как коэффициент теплопередачи, который измеряет изоляционные характеристики стекла, или степень теплового потока или потери тепла через стекло из-за разницы между внутренним и температуры наружного воздуха.

U-значения могут сказать вам, насколько хорошо стеклопакет (IGU) выдержит нагретый или охлажденный воздух. Чем меньше число, тем лучше теплоизоляционные характеристики.Значения U обычно находятся в диапазоне от 0,1 (очень небольшие потери тепла) до 1,0 (высокие потери тепла). Значение U окна измеряется количеством БТЕ, которые проходят через каждый квадратный фут площади на градус разницы температур с одной стороны окна на другую.

Итак, в чем разница между значением U и значением R? И как они используются по-разному? В то время как коэффициент теплопередачи используется для измерения характеристик таких конструкций, как стеклопакеты, коэффициент теплопроводности используется для измерения характеристик большинства других частей ограждающих конструкций, таких как стены, полы и крыши.

Существует взаимосвязь между значением U и значением R — они математически обратны друг другу. Таким образом, в то время как более низкие значения U указывают на лучшие изоляционные характеристики, более высокие значения R указывают на лучшее тепловое сопротивление.

Чтобы вычислить значение R, разделите 1 на значение значения U. Например, значение U, равное 0,10, равно значению R, равному 10 (1, деленное на 0,10). Чтобы рассчитать значение U, разделите 1 на значение R — значение R 3,45 равно значению U, равному 0,29.

Варианты и стратегии повышения U-ценности

Летнее дневное значение U и зимнее ночное значение U являются двумя распространенными производными от значения U.

Летнее дневное значение U измеряет условия окружающей среды при высокой температуре наружного воздуха и прямом солнечном свете. Более низкое летнее дневное значение U означает, что стекло лучше блокирует переизлучаемое тепло, что повышает эффективность систем кондиционирования воздуха.

Коэффициент теплопередачи зимой в ночное время измеряет условия окружающей среды при низкой температуре наружного воздуха и отсутствии солнечного света. Более низкое зимнее ночное значение U означает, что стекло лучше удерживает тепло внутри, повышая эффективность систем отопления.

Некоторые способы улучшения U-значения:

• Использовать стеклопакеты с двойным или тройным остеклением
• Использование благородного газа, например аргона, в полости между листами стекла
• Оптимизация размера полости между стеклянными пластинами — расстояние ½ дюйма между пластинами наиболее широко используется как для воздуха, так и для аргона
• Укажите прокладки с теплыми краями, которые создают эффективный тепловой барьер, и
• Используйте низкоэмиссионные покрытия (покрытия можно использовать более чем на одной поверхности)

Узнайте больше о нашей полной линейке продукции из низкоэмиссионного стекла.

Стандартный метод испытаний тепловых характеристик строительных материалов и сборок оболочки с помощью прибора для нагревания

Лицензионное соглашение ASTM

ВАЖНО — ВНИМАТЕЛЬНО ПРОЧИТАЙТЕ ЭТИ УСЛОВИЯ ПЕРЕД ВХОДОМ В ЭТОТ ПРОДУКТ ASTM.
Приобретая подписку и нажимая на это соглашение, вы вступаете в контракт, и подтверждаете, что прочитали настоящее Лицензионное соглашение, что вы понимаете его и соглашаетесь соблюдать его условия.Если вы не согласны с условиями настоящего Лицензионного соглашения, немедленно покиньте эту страницу, не входя в продукт ASTM.

1. Право собственности:
Этот Продукт защищен авторским правом как компиляции и в виде отдельных стандартов, статей и/или документов («Документы») ASTM («ASTM»), 100 Barr Harbour Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959 USA, за исключением случаев, когда прямо указано в тексте отдельных документов.Все права защищены. Ты (Лицензиат) не имеет прав собственности или иных прав на Продукт ASTM или Документы. Это не продажа; все права, право собственности и интерес к продукту или документам ASTM (как в электронном, так и в печатном виде) принадлежат ASTM. Вы не можете удалять или скрывать уведомление об авторских правах или другое уведомление, содержащееся в Продукте или Документах ASTM.

2.Определения.

A. Типы лицензиатов:

(i) Индивидуальный пользователь:
один уникальный компьютер с индивидуальным IP-адресом;

(ii) Одноместный:
одно географическое местоположение или несколько объекты в пределах одного города, входящие в состав единой организационной единицы, управляемой централизованно; например, разные кампусы одного и того же университета в одном городе управляются централизованно.

(iii) Multi-Site:
организация или компания с независимое управление несколькими точками в одном городе; или организация или компания, расположенная более чем в одном городе, штате или стране, с центральным управлением для всех местоположений.

B. Авторизованные пользователи:
любое лицо, подписавшееся к этому Продукту; если Site License также включает зарегистрированных студентов, преподавателей или сотрудников, или сотрудник Лицензиата на Одном или Множественном Сайте.

3. Ограниченная лицензия.
ASTM предоставляет Лицензиату ограниченное, отзывная, неисключительная, непередаваемая лицензия на доступ посредством одного или нескольких авторизованные IP-адреса и в соответствии с условиями настоящего Соглашения использовать разрешенных и описанных ниже, каждого Продукта ASTM, на который Лицензиат подписался.

А.Специальные лицензии:

(i) Индивидуальный пользователь:

(a) право просматривать, искать, извлекать, отображать и просматривать Продукт;

(b) право скачивать, хранить или распечатывать отдельные копии отдельных Документов или частей таких Документов исключительно для собственного использования Лицензиатом. То есть Лицензиат может получить доступ к электронному файлу Документа (или его части) и загрузить его. Документа) для временного хранения на одном компьютере в целях просмотра и/или печать одной копии документа для личного пользования.Ни электронный файл, ни единственный печатный отпечаток может быть воспроизведен в любом случае. Кроме того, электронный файл не может распространяться где-либо еще по компьютерным сетям или иным образом. Это электронный файл нельзя отправить по электронной почте, загрузить на диск, скопировать на другой жесткий диск или в противном случае разделены. Одна печатная копия может быть распространена среди других только для их внутреннее использование в вашей организации; его нельзя копировать.Индивидуальный загруженный документ иным образом не может быть продана или перепродана, сдана в аренду, сдана в аренду, одолжена или сублицензирована.

(ii) Односайтовые и многосайтовые лицензии:

(a) право просматривать, искать, извлекать, отображать и просматривать Продукт;

(b) право скачивать, хранить или распечатывать отдельные копии отдельных Документов или частей таких Документов для личных целей Авторизованного пользователя. использовать и передавать такие копии другим Авторизованным пользователям Лицензиата в компьютерной сети Лицензиата;

(c) если образовательное учреждение, Лицензиату разрешается предоставлять печатная копия отдельных Документов отдельным учащимся (Авторизованные пользователи) в классе по месту нахождения Лицензиата;

(d) право отображать, загружать и распространять печатные копии Документов для обучения Авторизованных пользователей или групп Авторизованных пользователей.

(e) Лицензиат проведет всю необходимую аутентификацию и процессы проверки, чтобы гарантировать, что только авторизованные пользователи могут получить доступ к продукту ASTM.

(f) Лицензиат предоставит ASTM список авторизованных IP-адреса (числовые IP-адреса домена) и, если многосайтовый, список авторизованных сайтов.

Б.Запрещенное использование.

(i) Настоящая Лицензия описывает все разрешенные виды использования. Любой другой использование запрещено, является нарушением настоящего Соглашения и может привести к немедленному прекращению действия настоящей Лицензии.

(ii) Авторизованный пользователь не может производить этот Продукт, или Документы, доступные любому, кроме другого Авторизованного Пользователя, будь то по интернет-ссылке, или разрешив доступ через его или ее терминал или компьютер; или другими подобными или отличными средствами или договоренностями.

(iii) В частности, никто не имеет права передавать, копировать, или распространять любой Документ любым способом и с любой целью, за исключением случаев, описанных в Разделе 3 настоящей Лицензии без предварительного письменного разрешения ASTM. Особенно, за исключением случаев, описанных в Разделе 3, никто не может без предварительного письменного разрешения ASTM: (a) распространять или пересылать копию (электронную или иную) любой статьи, файла, или материал, полученный из любого продукта или документа ASTM; (b) воспроизводить или фотокопировать любые стандарт, статья, файл или материал из любого продукта ASTM; в) изменять, видоизменять, приспосабливать, или переводить любой стандарт, статью, файл или материал, полученный из любого продукта ASTM; (d) включать любой стандарт, статью, файл или материал, полученный из любого продукта ASTM или Документировать в других произведениях или иным образом создавать любые производные работы на основе любых материалов. получено из любого продукта или документа ASTM; (e) взимать плату за копию (электронную или иным образом) любого стандарта, статьи, файла или материала, полученного из любого продукта ASTM или Документ, за исключением обычных расходов на печать/копирование, если такое воспроизведение разрешено по разделу 3; или (f) систематически загружать, архивировать или централизованно хранить существенные части стандартов, статей, файлов или материалов, полученных из любого продукта ASTM или Документ.Включение печатных или электронных копий в пакеты курсов или электронные резервы, или для использования в дистанционном обучении, не разрешено настоящей Лицензией и запрещено без Предварительное письменное разрешение ASTM.

(iv) Лицензиат не может использовать Продукт или доступ к Продукт в коммерческих целях, включая, помимо прочего, продажу Документов, материалы, платное использование Продукта или массовое воспроизведение или распространение Документов в любой форме; а также Лицензиат не может взимать с Авторизованных пользователей специальные сборы за использование Продукт сверх разумных расходов на печать или административные расходы.

C. Уведомление об авторских правах . Все копии материала из ASTM Продукт должен иметь надлежащее уведомление об авторских правах от имени ASTM, как показано на начальной странице. каждого стандарта, статьи, файла или материала. Сокрытие, удаление или изменение уведомление об авторских правах не допускается.

4. Обнаружение запрещенного использования.

A. Лицензиат несет ответственность за принятие разумных мер для предотвращения запрещенного использования и незамедлительного уведомления ASTM о любых нарушениях авторских прав или запрещенное использование, о котором Лицензиату стало известно. Лицензиат будет сотрудничать с ASTM при расследовании любого такого запрещенного использования и предпримет разумные шаги для обеспечения прекращение такой деятельности и предотвращение ее повторения.

B. Лицензиат должен прилагать все разумные усилия для защиты Продукт от любого использования, не разрешенного настоящим Соглашением, и уведомляет ASTM о любом использовании, о котором стало известно или о котором было сообщено.

5. Постоянный доступ к продукту.
ASTM резервирует право прекратить действие настоящей Лицензии после письменного уведомления, если Лицензиат существенно нарушит условия настоящего Соглашения.Если Лицензиат не оплачивает ASTM какую-либо лицензию или абонентской платы в установленный срок, ASTM предоставит Лицензиату 30-дневный период в течение что бы вылечить такое нарушение. Для существенных нарушений период устранения не предоставляется связанные с нарушениями Раздела 3 или любыми другими нарушениями, которые могут привести к непоправимым последствиям ASTM. вред. Если подписка Лицензиата на Продукт ASTM прекращается, дальнейший доступ к онлайн-база данных будет отклонена.Если Лицензиат или Авторизованные пользователи существенно нарушают настоящую Лицензию или запрещать использование материалов в любом продукте ASTM, ASTM оставляет за собой право право отказать Лицензиату в любом доступе к Продукту ASTM по собственному усмотрению ASTM.

6. Форматы доставки и услуги.

A. Некоторые продукты ASTM используют стандартный интернет-формат HTML. ASTM оставляет за собой право изменить такой формат с уведомлением Лицензиата за три [3] месяца, хотя ASTM приложит разумные усилия для использования общедоступных форматов. Лицензиат и Авторизованные пользователи несут ответственность за получение за свой счет подходящие подключения к Интернету, веб-браузеры и лицензии на любое необходимое программное обеспечение для просмотра продуктов ASTM.

B. Продукты ASTM также доступны в Adobe Acrobat (PDF) Лицензиату и его Авторизованным пользователям, которые несут единоличную ответственность за установку и настройка соответствующего программного обеспечения Adobe Acrobat Reader.

C. ASTM приложит разумные усилия для обеспечения онлайн-доступа доступны на постоянной основе. Доступность будет зависеть от периодического перерывы и простои для обслуживания сервера, установки или тестирования программного обеспечения, загрузка новых файлов и причины, не зависящие от ASTM. ASTM не гарантирует доступ, и не несет ответственности за ущерб или возврат средств, если Продукт временно недоступен, или если доступ становится медленным или неполным из-за процедур резервного копирования системы, объем трафика, апгрейды, перегрузка запросов к серверам, общие сбои сети или задержки, или любая другая причина, которая может время от времени делать продукт недоступным для Лицензиата или Авторизованных пользователей Лицензиата.

7. Условия и стоимость.

A. Срок действия настоящего Соглашения _____________ («Период подписки»). Доступ к Продукту предоставляется только на Период Подписки. Настоящее Соглашение останется в силе после этого для последовательных Периодов подписки при условии, что ежегодная абонентская плата, как таковая, может меняются время от времени, оплачиваются.Лицензиат и/или ASTM имеют право расторгнуть настоящее Соглашение. в конце Периода подписки путем письменного уведомления, направленного не менее чем за 30 дней.

B. Сборы:

8. Проверка.
ASTM имеет право проверять соответствие с настоящим Соглашением, за свой счет и в любое время в ходе обычной деятельности часы.Для этого ASTM привлечет независимого консультанта при соблюдении конфиденциальности. соглашение, для проверки использования Лицензиатом Продукта и/или Документов ASTM. Лицензиат соглашается разрешить доступ к своей информации и компьютерным системам для этой цели. Проверка состоится после уведомления не менее чем за 15 дней, в обычные рабочие часы и в таким образом, чтобы не создавать необоснованного вмешательства в деятельность Лицензиата.Если проверка выявляет нелицензионное или запрещенное использование продуктов или документов ASTM, Лицензиат соглашается возместить ASTM расходы, понесенные при проверке и возмещении ASTM для любого нелицензированного/запрещенного использования. Применяя эту процедуру, ASTM не отказывается от любое из своих прав на обеспечение соблюдения настоящего Соглашения или на защиту своей интеллектуальной собственности путем любым другим способом, разрешенным законом.Лицензиат признает и соглашается с тем, что ASTM может внедрять определенная идентифицирующая или отслеживающая информация в продуктах ASTM, доступных на Портале.

9. Пароли:
Лицензиат должен немедленно уведомить ASTM о любом известном или предполагаемом несанкционированном использовании(ях) своего пароля(ей) или о любом известном или предполагаемом нарушение безопасности, включая утерю, кражу, несанкционированное раскрытие такого пароля или любой несанкционированный доступ или использование Продукта ASTM.Лицензиат несет исключительную ответственность для сохранения конфиденциальности своего пароля (паролей) и для обеспечения авторизованного доступ и использование Продукта ASTM. Личные учетные записи/пароли не могут быть переданы.

10. Отказ от гарантии:
Если не указано иное в настоящем Соглашении, все явные или подразумеваемые условия, заверения и гарантии, включая любые подразумеваемые гарантия товарного состояния, пригодности для определенной цели или ненарушения прав отказываются от ответственности, за исключением случаев, когда такие отказы признаются юридически недействительными.

11. Ограничение ответственности:
В пределах, не запрещенных законом, ни при каких обстоятельствах ASTM не несет ответственности за любые потери, повреждения, потерю данных или за особые, косвенные, косвенные или штрафные убытки, независимо от теории ответственности, возникающие в результате или в связи с использованием продукта ASTM или загрузкой документов ASTM. Ни при каких обстоятельствах ответственность ASTM не будет превышать сумму, уплаченную Лицензиатом по настоящему Лицензионному соглашению.

12. Общие.

A. Прекращение действия:
Настоящее Соглашение действует до прекращено. Лицензиат может расторгнуть настоящее Соглашение в любое время, уничтожив все копии (на бумажном, цифровом или любом носителе) Документов ASTM и прекращении любого доступа к Продукту ASTM.

B. Применимое право, место проведения и юрисдикция:
Это Соглашение должно толковаться и толковаться в соответствии с законодательством Содружество Пенсильвании.Лицензиат соглашается подчиняться юрисдикции и месту проведения в суды штата и федеральные суды Пенсильвании по любому спору, который может возникнуть в соответствии с настоящим Соглашение. Лицензиат также соглашается отказаться от любых претензий на неприкосновенность, которыми он может обладать.

C. Интеграция:
Настоящее Соглашение представляет собой полное соглашение между Лицензиатом и ASTM в отношении его предмета. Он заменяет все предыдущие или одновременные устные или письменные сообщения, предложения, заверения и гарантии и имеет преимущественную силу над любыми противоречащими или дополнительными условиями любой цитаты, заказа, подтверждения, или другое сообщение между сторонами, относящееся к его предмету в течение срока действия настоящего Соглашения.Никакие изменения настоящего Соглашения не будут иметь обязательной силы, если они не будут в письменной форме и подписан уполномоченным представителем каждой стороны.

D. Уступка:
Лицензиат не может уступать или передавать свои права по настоящему Соглашению без предварительного письменного разрешения ASTM.