Утеплителей коэффициент теплопроводности: Теплопроводность утеплителей таблица

Выбор утеплителя, чем утеплить дом

На современном строительном рынке присутствует не один, и даже не десять видов утеплителя, а гораздо больше. Большинство из них имеют различное происхождение и абсолютно не похожи друг на друга. Объединяет их только низкая теплопроводность.

У материалов, достойных называться утеплителями, коэффициент теплопроводности не превышает 0,08 Вт/(м*°К). Речь идет об эффективных утеплителях. Но, кроме них, существует довольно много материалов, обладающей невысокой теплопроводностью, которые так или иначе можно задействовать при утеплении.

Выбор утеплителя зависит, прежде всего, от среды его применения. На языке профессионалов это называется «условия эксплуатации». Одним из главных критериев выбора утеплителя является водопоглощение. Влага – это первый враг теплоизоляции. Дело в том, что коэффициент теплопроводности воды намного выше, чем у любого утеплителя.

Впитываемая в утеплитель, влага снижает её свойства по удерживанию тепла в помещении.

Термоизолирующим фактором в теплоизоляции является воздух, теплопроводность которого очень низкая. Практически лишен теплопередачи только абсолютный вакуум. Однако вакуумная теплоизоляция в строительстве не применяется, во всяком случае, до сегодняшнего дня. Впрочем, некоторые производители уже пытались заработать на теме вакуума, но все эти попытки оказались не более чем спекуляцией. Речь идет о всевозможных теплоизоляционных красках, несостоятельность которых была подтверждена в лабораторных условиях.

Характеристики утеплителей

Прежде чем обращаться непосредственно к теме выбора теплоизоляции, следует разобраться в вопросе их эксплуатационных характеристик. К таковым относятся не только теплопроводность и водопоглощение. Есть еще целый ряд параметров, влияющих на выбор. Рассмотрим их по порядку.

Теплопроводность.

Данная характеристика напрямую связана с плотностью материала. Чем он плотнее, тем меньше в нём воздуха, и соответственно выше теплопроводность. Поэтому, сравнивая утеплители, обязательно учитывают их плотность.

Один и тот же утеплитель может иметь разную плотность, которая обязательно указывается в его маркировке. Так, например, у пенополистирола плотностью 25 кг/м²; коэффициент теплопроводности составляет 0,039 Вт/м·°C, тогда как при плотности 50 кг/м³; данный коэффициент увеличивается до 0,041 Вт/м·°С. То же касается минеральной ваты, пенополиуретана, пеностекла, пенофола и прочих утеплителей.

Сравнивать разные утеплители без учета их плотности нет смысла. Чтобы корректно сравнить утеплители по параметру теплопроводности, необходимо брать материалы равной плотности.

И ещё один момент. Нельзя путать теплопроводность (Вт/м⋅К) и сопротивление теплопередаче (м²·°С/Вт). Это противоположные по смыслу понятия. Кроме того, когда говорят о сопротивлении теплопередаче, то обязательно указывают толщину материала или ограждающей конструкции, тогда как коэффициент теплопроводности подразумевает фиксированный слой метровой толщины.

Плотность

Все эффективные утеплители имеют малый вес. Один кубометр утеплителя весит 15-50 кг. Промышленность выпускает утеплители различной плотности для того чтобы предоставить строителям определенный выбор по прочностным характеристикам. Чем плотнее утеплитель, тем он сильнее сопротивляется различным деформационным нагрузкам.

Прочность

Необходимость в прочности теплоизолятора в строительстве возникает нередко. Кроме того, что утеплитель не должен сжиматься под собственным весом, необходимо чтобы он легко справлялся и с дополнительными нагрузками. При фасадном утеплении материалы должны обладать достаточной прочностью и несущей способностью, чтобы выдержать собственный вес и вес штукатурки (при методе скрепленной изоляции). Чем плотнее утеплитель, тем он прочнее и крепче, однако вместе с этим увеличивается его теплопроводность и падает эффективность. Очевидно, что многие характеристики утеплителей тесно взаимосвязаны между собой.

Водопоглощение

Существуют утеплители с высоким и средним водопоглощением, а также маловпитывающие и совершенно не впитывающие воду материалы. Нет необходимости запоминать параметры водопоглощения того или иного утеплителя, достаточно просто знать, какой из них впитывает воду, а какой нет.

Легче всего напитываются водой волокнистые утеплители, такие как минеральная вата, эковата, войлок, шерсть и т.д. Вода вопреки законам гравитации способна подняться капиллярным способом практически на любую высоту. Например, если минеральная вата на фасаде будет иметь доступ к воде на уровне цоколя, то постепенно вымокнет весь фасад до самой крыши. Однако это не повод отказываться от минваты (подробнее об этом в отдельной главе о минеральной вате).

Наименьшим водопоглощением обладают вспененные утеплители с закрытыми ячейками в их структуре. К таким материалам, прежде всего, относится пеноплекс (экструдированный пенополистирол) и пеностекло.

У названных утеплителей практически нулевое водопоглощение, благодаря чему их часто используют во влажных средах – для утепления подвалов, фундаментов и эксплуатируемых кровель. Оба утеплителя, кроме всего прочего, обладают ещё и значительной прочностью на сжатие, что делает их ещё более пригодными для утепления названных конструкций.

Обычный пенополистирол (пенопласт), особенно самые легкие его сорта, имеет определенное водопоглощение. Производители указывают о.2% по объему в течение 24 часов. Однако уже из практики известно, что обычный (неэкструдированный) пенополистирол способен напитать значительное количество влаги, которая теоретически может заполнить собой все его пустоты. Но так происходит редко, поскольку пенополистирол отдает влагу ещё легче, чем поглощает её. Благодаря этому свойству данный утеплитель считается одним из самых удобных и практичных при фасадном утеплении.

Горючесть

Класс горючести является очень важной характеристикой при выборе утеплителя. Горючие утеплители, такие как пенополистирол, разрешается использовать только при условии их отделки негорючими материалами, например, цементной штукатуркой. Для снижения горючести используются специальные добавки, направленные на самозатухание. С их помощью горючие утеплители не поддерживают самостоятельное горение.

С точки зрения пожарной безопасности менее всего подходят утеплители из натуральных волокон, такие как эковата, шерсть, джут, лен и т.д. Для снижения их горючести не только применяют антипиреновые добавки, но и уплотняют структуру. Если волокна мощно спрессованы, то к ним уменьшается доступ кислорода и горение сменяется тлением. Это повышает шансы успешного пожаротушения.

Плохо горит натуральная пробка, к тому же её не так просто поджечь. А вот тростниковые и соломенные маты легко воспламеняются, поэтому их следует защищать негорючими материалами.

Специфика утеплителей

В предыдущей главе вкратце раскрыта суть основных характеристик утеплителей. Теперь рассмотрим, как эти характеристики влияют на выбор того или иного утеплителя.

Для фасадного утепления чаще всего применяется пенополистирол и минеральная вата. Эти утеплители имеют сопоставимые коэффициенты теплопроводности с учетом их плотности. Вата на 10-30% дороже пенополистирола и её сложнее крепить, однако она считается более экологичной и в значительной степени пожаробезопасной.

Каменная вата (разновидность минеральной ваты, производимая из базальта) выдерживает высокие температуры до 1000°С и способна защитить конструкции от внешних источников жара и пламени.

Каменную вату производят из базальта.

Пенополистирол дешевле, легче монтируется и терпит огрехи монтажа. Благодаря низкому водопоглощению и легкой отдаче влаги, пенополистирол остается эффективным теплоизолятором практически в любых условиях, которые могут ожидать его с внешней стороны фасада. Его главный недостаток – низкая паропроницаемость. Стало быть, пенополистиролом нет смысла утеплять деревянные дома, достоинством которых являются дышащие стены.

Больше всего споров возникает как раз между приверженцами минеральной ваты и пенополистирола, поскольку это самые экономичные и популярные утеплители. Объективно оба утеплителя хороши, но их следует применять по назначению.

При помощи минеральной ваты лучше всего утеплять по схеме вентилируемого фасада. Данная схема подразумевает крепление минераловатных плит вплотную к стене, а с внешней стороны эти плиты отделываются клинкером или панелями с вентзазором. Восходящие тепловые потоки, возникающие в вентзазоре, создают постоянную тягу и подсушивают волокнистые плиты. Таким образом, минераловатный утеплитель остается сухим и не переувлажняется паром, просачивающимся из помещения через поры в стеновом материале.

Минеральная вата используется и при утеплении методом скрепленной теплоизоляции (мокрый метод). Однако риск накопления избытка влаги в этом случае присутствует даже при полном соблюдении технологии. Дело в том, что насколько бы проницаемой не оказалась бы штукатурка, она все равно в несколько раз хуже проводит пар, нежели минеральная вата. А это уже само по себе есть нарушение порядка расположения материалов ограждающей конструкции, при котором каждый последующий слой стены должен быть более паропроницаем, чем предыдущий. Поэтому сегодня многие специалисты сходятся во мнении, что минеральная вата не лучший выбор для легкого и тем более тяжелого мокрого метода фасадного утепления.

Суспензионный пенополистирол (обычный пенополистирол со структурой в виде шариков) оптимален при утеплении каменных и бетонных стен методом скрепленной теплоизоляции, а также в структуре слоеных стен.

Суспензионный полистирол — самый обычный полистирол.

При внешней защите негорючими материалами (штукатурка, кирпич) его возгорание исключено даже при продолжительном воздействии локальных источников пламени. Но в вентилируемых фасадах его применение категорически недопустимо. Даже самые самозатухающие виды пенопласта в вентилируеумых фасадах сгорают с высокой скоростью и потушить их очень проблематично. Восходящий поток в вентзазоре становится настолько мощным, что вызывает эффект автогена.

Экструзионный пенополистирол состоит из закрытых пор, внутрь которых не может попасть вода, благодаря чему его водопоглощение стремится к нулю. Этот материал дороже своего суспензионного собрата, но это вызвано не столько разницей в качестве, сколько разными технологиями производства.

Экструзионный или экструдированный полистирол.

Экструзионный пенополистирол есть смысл использовать там, где утеплителю угрожает влага. Данный материал хорош при утеплении подвалов, фундаментов, инверсионных кровель.

Однако при выборе стоит принимать во внимание температурный диапазон эксплуатации пенополистиролов. Так, экструзионный пенополистирол вряд ли можно посоветовать в качестве утеплителя для бань и саун. Здесь будет более безопасна каменная вата.

Но самым лучшим утеплителем в данном случае является пеностекло. Этот материал не горит, не выделяет вредных веществ при любых температурах и совершенно не боится влаги.

Пеностекло.

Не менее хорош пробковый агломерат, но проигрывает пеностеклу по жаростойкости.

Пробковый агломерат.

Натуральные утеплители. Для застройщиков, ставящих приоритетом использование натуральных материалов, важна экологическая безопасность утеплителя. Они выбирают материалы, произведенные из натурального сырья.

На постсоветском пространстве натуральные утеплители используют редко. Во-первых, они, как правило, дороже; во-вторых, наши люди считают, что нет особой разницы чем утеплять, поскольку теплоизоляция находится снаружи здания, а не внутри. Тем не менее, есть узкая категория застройщиков, которые выбирают именно натуральный утеплитель, поскольку занимаются строительством экологического жилья.

Натуральными утеплителями имеет смысл утеплять дома из натуральных материалов, прежде всего из дерева. Существуют отдельные технологии, в которых натуральный утеплитель является основным слоем ограждающих конструкций. Например,

эковата, получаемая из экологически чистого бумажного вторсырья.

Эковата.

Её напыляют в мокром виде машинным способом, как штукатурку. После высыхания она превращается в непрерывную теплоизолирующую оболочку. Эковату применяют при строительстве каркасных домов, заполняя ею пространство между обшивками.

Одним из самых экологичных утеплителей является натуральная пробка.

Натуральная пробка.

Материал этот сам по себе уникальный. Пробка – это кора пробкового дуба, произрастающего на португальских и испанских побережьях средиземноморья и Атлантики. В пробке содержатся бактерицидные вещества, противодействующие её биоразложению. Она гипоаллергенна, не имеет запаха, не выделяет никаких вредных веществ даже при нагревании. Кроме того, пробка плохо горит и склонна к самозатуханию. Вместе с тем по теплопроводности она сопоставима с минеральной ватой, поэтому считается очень эффективным натуральным утеплителем.

Цельная натуральная пробка – материал недешевый. Однако для утепления используют пробковые агломераты (техническая пробка). Агломерат представляет собой спрессованную пробковую крошку, которая является отходом производства декоративных пробковых отделок. Агломераты состоят на 100% из пробки. Крошка связывается собственными клейкими веществами, выделяющимися из неё при нагревании.

Пробковые агломераты могут различаться по цвету от темно-коричневого до почти черного. Чем темнее агломерат, тем сильнее он нагревался в процессе производства. Но цвет агломерата по большому счету на эксплуатационные характеристики материала не влияет. Значение имеет только плотность. Чем она ниже, тем ниже теплопроводность агломерата.

Практически все натуральные утеплители хорошо проводят сквозь себя пар. Данное свойство важно, если ставится цель сохранения высокой паропроницаемости ограждающих конструкций.

Минеральная вата является условно натуральной, поскольку производится на основе песка или базальта (стеклянная и каменная вата соответственно). Однако в ней присутствуют химические добавки, антигигроскопичные, противопожарные, разрыхляющие и т.д. Эти добавки не позволяют отнести минвату к разряду полностью натуральных утеплителей.

Выбор утеплителя при строительстве дома

Выше было уже много сказано о сфере применения существующих утеплителей. Но во избежание ошибочных трактовок в этой главе будут предложены готовые решения. В то же время, благодаря предыдущим информационным блокам, логика этих решений будет понятна.

Каменные и бетонные стены можно утеплить тремя способами: слоеная стена, «мокрый метод» (скрепленная теплоизоляция) и вентилируемый фасад. Рассмотрим каждый из них в отдельности.

Слоеные стены – это внешние ограждающие конструкции, в толще которых расположен слой утеплителя. Они бывают двухслойными и трехслойными. Двухслойная стена состоит из несущего слоя и утеплителя с фасадной отделкой. Стены, утепленные мокрым методом тоже относятся к двухслойным. Трехслойные стены состоят из несущего слоя, утеплителя и фасадного слоя.

Трёхслойная стена.

Утеплителем в таких конструкциях служат вспененные материалы, обладающие низким водопоглощением. Применение в трехслойных стенах минеральной ваты считается ошибкой. Вата, зажатая между двух слоев кладки без вентзазора, станет увлажняться, утрачивая свои теплоизолирующие свойства.

Мокрый метод подразумевает крепление утеплителя с внешней стороны стены с последующим тонкослойным оштукатуриванием. Этот метод применяется как при новом строительстве, так и при термомодернизации старых домов.

Утепление по технологии «мокрый фасад».

В данном случае применяют и пенополистирол, и минеральную вату. Однако авторитетные специалисты считают, что применение волокнистых утеплителей, в частности минваты, в данном случае имеет ряд недостатков. Дело в том, что оштукатуренная минвата с трудом избавляется от пара, деффундирующего изнури помещений. В строительной практике регистрировались случаи, критического намокания ваты под штукатуркой.

Более подробно об этой технологии утепления можно узнать в отдельной статье: способы утепления фасада.

Вентилируеумый фасад. В данном случае на стену накладывается слой из плит минеральной (каменной) ваты, а фасадная отделка в виде клинкерной кладки или панелей возводится с вентиляционным зазором шириной 3-4 см.

Монтаж утеплителя по технологии «вентилируемый фасад».

Данная схема позволяет минеральной вате свободно избавляться от лишней влаги. Вспененные утеплители в вентилируемых фасадах не применяются. Во-первых, в этом нет никакого практического смысла, поскольку пенные утеплители сами по себе являются паробарьерами. Во-вторых, синтетические пены в структурах с вентиляционным зазором легко воспламеняются и сгорают за считанные секунды.

Подробнее о технологиях такого способа утепления можно узнать в отдельной статье: правильное утепление методом «вентилируемый фасад».

Термомодернизация

Если нужно утеплить уже существующий дом, то выбор утеплителя зависит, прежде всего, от способа утепления. Каменные и бетонные стены целесообразнее утеплять методом скрепленной теплоизоляции (мокрый метод) с использованием пенополистирола. При желании получить более изысканную отделку, например, клинкер или фасадные панели, рекомендуется сооружать вентилируемый фасад (утеплитель – вентиляционный зазор – фасадный слой). В вентфасадах используется только минеральная вата.

Теплые штукатурки

В отдельных случаях привести сопротивление теплопередаче стены к нормативным показателям можно при помощи нанесения слоя теплой штукатурки. Данный класс материалов использует в качестве наполнителя гранулы с низкой теплопроводностью. Чаще всего это перлит, вермикулит или пенополистирольные шарики.

Тёплая штукатурка.

Большинство теплых штукатурок являются паропроницаемыми и обладают достаточно низкой теплопроводностью. Однако для получения выраженного эффекта утепления необходимо наносить их толстым слоем. Теплые штукатурки чаще всего используют в качестве дополнительного утепления стен из ячеистых бетонов, а также при термомодернизации.

Какой толщины должен быть утеплитель, сравнение теплопроводности материалов.

Необходимость использования Систем теплоизоляции WDVS вызвана высокой экономической эффективностью.

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

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

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

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

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

Условия выполнения расчётов для таблицы:

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

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

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

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

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

Условия выполнения расчётов для таблицы:

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

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


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

В данной таблице указаны расчётные данные по теплопроводности материалов.

По данным таблицы для наглядности получается следующая диаграмма:

Автор: Геннaдий Eмeльянoв

Коэффициент теплопроводности материала. Теплопроводность строительных материалов: таблица

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

Содержание:

Зачем нужна теплоизоляция?

Актуальность теплоизоляции заключается в следующем:

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

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

  • Увеличение долговечности конструкций здания.

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

Такое утепление позволяет увеличить срок службы здания во много раз.
  • Шумоизоляция.

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

  • Увеличение полезной площади зданий.

Как правильно выбрать утеплитель?

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

Основные требования, предъявляемые к теплоизоляционным материалам:

  • Теплопроводность.

Теплопроводность подразумевает под собой способность материала передавать теплоту. Это свойство характеризуется коэффициентом теплопроводности, на основе которого принимают необходимую толщину утеплителя. Теплоизоляционный материал с низким коэффициентом теплопроводности является лучшим выбором.

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

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

Читайте также:  Материалы для утепления балкона или лоджии: основные характеристики

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

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

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

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

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

Таблица теплопроводности материалов

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

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

  • Пожарная безопасность.

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

  • Паро- и водонепроницаемость.

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

  • Долговечность.

Читайте также:  Как утеплить стены минватой: общие правила

В среднем срок службы изоляционных материалов составляет от 5 до 10-15 лет. Теплоизоляционные материалы, имеющие в составе вату  в первые годы службы значительно снижают свою эффективность.  Зато пенополиуретан обладает сроком службы свыше 50 лет.

Достоинства и недостатки утеплителей

  1. Пенополиуретанна сегодняшний день самый эффективный утеплитель.
    Виды ППУ

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

Недостатки: дороговизна материала, неустойчивость к УФ-излучению.

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

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

Недостатки: хрупкость, легкая воспламеняемость, образование конденсата.

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

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

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

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

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

Недостатки: более высокая стоимость, по сравнению с аналогами.

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

Достоинства: звукоизоляция, экологичность, влагостойкость, доступная стоимость.

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

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

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

Недостатки: низкая прочность, необходимость устройства вентиляционного зазора.

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

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

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

Заключение

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

Содержание статьи:

Выбор теплоизоляционных материалов на современном рынке огромен. Производители выпускают различные по структуре, плотности, звукоизоляционным характеристикам и влагостойкости модели. Потребителям необходимо знать теплопроводность утеплителей и критерии подбора. Подробное сравнение всех видов поможет найти идеальный для постройки материал.

Понятие теплопроводности

Утеплители имеют разный коэффициент теплопроводности – это главный показатель материала

Под теплопроводностью понимается передача энергии тепла от объекта к объекту до момента теплового равновесия, т.е. выравнивания температуры. В отношении частного дома важна скорость процесса – чем дольше происходит выравнивание, тем меньше остывает конструкция.

В числовом виде явление выражается через коэффициент теплопроводности. Показатель наглядно выражает прохождение количества тепла за определенное время через единицу поверхности. Чем больше величина, тем быстрее утекает тепловая энергия.

Теплопередача различных материалов указывается в характеристиках изготовителя на упаковке.

Факторы влияния на теплопроводность

Теплопроводность зависит от плотности и толщины теплоизолята, поэтому важно учитывать ее при покупке. Плотность – это масса одного кубометра материалов, которые по этому критерию классифицируются как очень легкие, легкие, средние и жесткие. Легкие пористые изделия применяются для покрытия внутренних стен, несущих перегородок, плотные – для наружных работ.

Модификации с меньшей плотностью легче по весу, но имеют лучшие параметры теплопроводности. Сравнение утеплителей по плотности представлено в таблице.

Материал Показатель плотности, кг/м3
Минвата 50-200
Экструдированный пенополистирол 33-150
Пенополиуретан 30-80
Мастика из полиуретана 1400
Рубероид 600
Полиэтилен 1500

Чем выше плотность, тем меньше уровень пароизоляции.

Толщина материала также влияет на степень теплопередачи. Если она избыточная, нарушается естественная вентиляция помещений. Маленькая толщина становится причиной мостов холода и образования конденсата на поверхности. В результате стена покроется плесенью и грибком. Сравнить параметры толщины материалов можно в таблице.

Материал Толщина, мм
Пеноплекс 20
Минвата 38
Ячеистый бетон 270
Кладка из кирпича 370

При подборе толщины стоит учитывать климат местности, материал постройки.

Характеристики разных материалов

Перед рассмотрением таблицы теплопроводности утеплителей имеет смысл ознакомиться с кратким обзором. Информация поможет застройщикам разобраться в специфике материала и его назначении.

Пенопласт

Пенопласт и пенополистирол отличаются способом производства, ценой и теплопроводностью

Плитный материал, изготовленный посредством вспенивания полистирола. Отличается удобством раскроя и монтажа, низкой теплопроводностью – в сравнении с другими изоляторами пенопласт легче. Преимущества изделия – недорогая стоимость, стойкость к влажной среде. Минусы пенопласта – хрупкость, быстрая возгораемость. По этой причине плиты толщиной 20-150 мм используются для теплоизоляции легких наружных конструкций – фасадов под штукатурные работы, стены цоколей и подвалов.

При горении пенопласта выделяются токсичные вещества.

Экструдированный пенополистирол

Вспененный полистирол с экструзией отличается стойкость к воздействию влажной среды. Материал легко раскраивается, не горит, прост в укладке и транспортировке. У плит помимо низкой теплопроводности – высокая плотность и прочность на сжатие. Среди российских застройщиков популярен экструдированный пенополистирол брендов Техноплекс и Пеноплекс. Его применяют для теплоизоляции отмостки и ленточного фундамента.

Минеральная вата

Чем плотнее плиты минеральной базальтовой ваты, тем хуже они проводят тепло

Коэффициент теплопроводности минеральной ваты – 0,048 Вт/(м*С), что больше пенопласта. Материал изготавливается на основе горных пород, шлака или доломита в форме плит и рулонов, у которых разный индекс жесткости. Для утепления вертикальных поверхностей допускается применять жесткие и полужесткие изделия. Горизонтальные конструкции лучше утеплять при помощи легких минплит.

Несмотря на оптимальный индекс теплопроводности, у минеральной ваты маленькая устойчивость к влажной среде. Плиты не подойдут для утепления подвальных помещений, парилок, предбанников.

Применение минваты с низкой теплопроводностью допускается только при наличии пароизоляционного и гидроизоляционного слоев.

Базальтовая вата

Основой для изоляции является базальтовый вид горной породы, который раздувается при нагреве до состояния волокон. При изготовлении также добавляют нетоксичные связующие компоненты. На российском рынке продукция бренда Роквул, на примере которой можно рассмотреть особенности утеплителя:

  • не подвергается возгоранию;
  • отличается хорошим показателем тепло- и звукоизоляции;
  • отсутствие слеживания и уплотнения в процессе эксплуатации;
  • экологически чистый строительный материал.

Параметры теплопроводности позволяют использовать каменную вату для наружных и внутренних работ.

Стекловата

Стекловата имеет коэффициент теплопроводности выше, чем каменная вата, материал гигроскопичен

Стекловатный утеплитель изготавливается из буры, известняка, соды, просеянного доломита и песка. Для экономии на производстве применяют стеклобой, что не нарушается свойства материала. К преимуществам стекловаты относятся высокие показатели тепло- и звукоизоляции, экологическая чистота и низкая стоимость. Минусов больше:

  • Гигроскопичность – впитывает воду, вследствие чего теряет утепляющие характеристики. Для предотвращения гниения и разрушения конструкции укладывают между пароизоляционными слоями.
  • Неудобство монтажа – волокна с повышенной хрупкостью распадаются, могут вызывать жжение и зуд кожи.
  • Непродолжительная эксплуатация – через 10 лет происходит усадка.
  • Невозможность применения для утепления влажных комнат.

При работе со стекловатой нужно защищать кожу рук перчатками, лицо – очками или маской.

Вспененный полиэтилен

Вспененный фольгированный полиэтилен имеет пропускает тепло хуже, чем обычный

Рулонный полиэтилен с пористой структурой имеет дополнительный отражающий слой из фольги. Преимущества изолона и пенофола:

  • маленькая толщина – от 2 до 10 мм, что в 10 раз меньше обычных изоляторов;
  • возможность сохранения до 97 % полезного тепла;
  • стойкость к воздействию влаги;
  • минимальная теплопроводность за счет пор;
  • экологическая чистота;
  • отражающий эффект, за счет которого аккумулируется тепловая энергия.

Рулонная теплоизоляция подходит для укладки во влажных комнатах, на балконах и лоджиях.

Напыляемая теплоизоляция

Пенополиуретан имеет самую низкую теплопроводность

Если обратиться к таблице, то видно, что напыляемые виды заменяют 10 см минваты. Они выпускаются в баллонах, напоминают монтажную пену и наносятся при помощи специального инструмента. Напыляемый утеплитель бывает разной жесткости, в емкости также присутствуют пенообразователи – полиизоционатом и полиолом. По типу основного компонента изоляция бывает:

  • ППУ. Пенополиуретан с открытой ячеистой структурой прочен, теплоэффективен. При наличии закрытых пустот в составе – может пропускать пар.
  • Пеноизольная. Жидкий пенопласт на карбамидоформальдегидной основе отличается паропроницаемостью, стойкость к возгоранию. Наносится посредством заливки. Оптимальная температура затвердевания – от +15 градусов.
  • Жидкая керамика. Керамические компоненты расплавляются до жидкого состояния, потом смешиваются полимерными веществами и пигментами. Получаются вакуумированные полости. Наружное утепление обеспечивает защиту здания на 10 лет, внутреннее – на 25 лет.
  • Эковата. Целлюлоза измельчается до состояния пыли, приобретает клейкость при попадании воды. Материал подходит для работы на влажных стеновых поверхностях, но не используется рядом с каминными трубами, дымоходами и печами.

Напыляемые утеплители отличаются хорошей сцепкой с поверхностями, для которых применялись дерево, кирпич или газобетон.

Таблица коэффициентов теплопроводности разных материалов

На основе таблицы с коэффициентами теплопроводности строительных материалов и популярных утеплителей можно сделать сравнительный анализ. Он обеспечит подбор оптимального варианта теплоизоляции для строения.

Материал Теплопроводность, Вт/м*К Толщина, мм Плотность,  кг/м³ Температура укладки,  °C Паропроницаемость, мг/м²*ч*Па
Пенополиуретан 0,025 30 40-60 От -100 до +150 0,04-0,05
Экструдированный пенополистирол 0,03 36 40-50 От -50 до +75 0,015
Пенопласт 0,05 60 40-125 От -50 до +75 0,23
Минвата (плиты) 0,047 56 35-150 От -60 до +180 0,53
Стекловолокно (плиты) 0,056 67 15-100 От +60 до +480 0,053
Базальтовая вата (плиты) 0,037 80 30-190 От -190 до +700 0,3
Железобетон 2,04 2500 0,03
Пустотелый кирпич 0,058 50 1400 0,16
Деревянные брусья с поперечным срезом 0,18 15 40-50 0,06

Для параметров толщины применялся усредненный показатель.

Иные критерии подбора утеплителей

Теплоизоляционное покрытие обеспечивает снижение теплопотерь на 30-40 %, повышает прочность несущих конструкций из кирпича и металла, сокращает уровень шума и не забирает полезную площадь постройки. При выборе утеплителя помимо теплопроводности нужно учитывать другие критерии.

Объемный вес

Вес и плотность минваты влияет на качество утепления

Данная характеристика связана с теплопроводностью и зависит от типа материала:

  • Минераловатные продукты отличаются плотностью 30-200 кг/м3, поэтому подходят для всех поверхностей строения.
  • Вспененный полиэтилен имеет толщину 8-10 мм. Плотность без фольгирования равняется 25 кг/м3 с отражающей основой – около 55 кг/м3.
  • Пенопласт отличается удельным весом от 80 до 160 кг/м3, а экструдированный пенополистирол – от 28 до 35 кг/м3. Последний материал является одним из самых легких.
  • Полужидкий напыляемый пеноизол при плотности 10 кг/м3 требует предварительного оштукатуривания поверхности.
  • Пеностекло имеет плотность, связанную со структурой. Вспененный вариант характеризуется объемным весом от 200 до 400 кг/м3. Теплоизолят из ячеистого стекла – от 100 до 200 м3, что делает возможным применение на фасадных поверхностях.

Чем меньше объемный вес, тем меньше затрачивается материала.

Способность держать форму

Плиты и пенополиуретан имеют одинаковую степень жесткости, хорошо выдерживают форму

Производители не указывают формостабильность на упаковке, но можно ориентироваться на коэффициенты Пуассона и трения, сопротивления изгибам и сжатиям. По стабильности формы судят о сминаемости или изменении параметров теплоизоляционного слоя. В случае деформации существуют риски утечки тепла на 40 % через щели и мосты холода.

Формостабильность стройматериалов зависит от типа утеплителя:

  • Вата (минеральная, базальтовая, эко) при укладке между стропилами расправляется. За счет жестких волокон исключается деформация.
  • Пенные виды держат форму на уровне жесткой каменной ваты.

Способность изделия держать форму также определяется по характеристикам упругости.

Паропроницаемость

Определяет «дышащие» свойства материала – способность к пропусканию воздуха и пара. Показатель важен для контроля микроклимата в помещении – в законсервированных комнатах образуется больше плесени и грибка. В условиях постоянной влажности конструкция может разрушаться.

По степени паропроницаемости выделяют два типа утеплителей:

  • Пены – изделия, для производства которых применяется технология вспенивания. Продукция вообще не пропускает конденсат.
  • Ваты – теплоизоляция на основе минерального или органического волокна. Материалы могут пропускать конденсат.

При монтаже паропроницаемых ват дополнительно укладывают пленочную пароизоляцию.

Горючесть

Показатель, на который ориентируются при строительстве наземных частей жилых зданий. Классификация токсичности и горючести указана в ст. 13 ФЗ № 123. В техническом регламенте выделены группы:

  • НГ – негорючие: каменная и базальтовая вата.
  • Г – возгораемые. Материалы категории Г1 (пенополиуретан) отличаются слабой возгораемостью, категории Г4 (пенополистирол, в т.ч. экструдированный) – сильногорючие.
  • В – воспламеняемые: плиты из ДСП, рубероид.
  • Д – дымообразующие (ПВХ).
  • Т – токсичные (минимальный уровень – у бумаги).

Оптимальный вариант для частного строительства – самозатухающие материалы.

Звукоизоляция

Характеристика, связанная с паропроницаемостью и плотностью. Ваты исключают проникновение посторонних шумов в помещении, через пены проникает больше шума.

У плотных материалов лучше шумоизоляционные свойства, но укладка осложняется толщиной и весом. Оптимальным вариантом для самостоятельных теплоизоляционных работ будет каменная вата с высоким звукопоглощением. Аналогичные показатели – у легкой стекловаты или базальтового утеплителя со скрученными длинными тонкими волокнами.

Нормальный показатель звукоизоляции – плотность от 50 кг/м3.

Практическое применение коэффициента теплопроводности

Коэффициент теплопроводности необходим для вычисления объема утеплителя в климатическом поясе

После теоретического сравнения материалов нужно учитывать их разделение на группы теплоизоляционных и конструкционных. У конструкционного сырья – самые высокие индексы теплопередачи, поэтому оно подходит для возведения перекрытий, ограждений или стен.

Без использования сырья со свойствами утеплителей понадобится укладывать толстый слой теплоизоляции. Обратившись к таблице теплопроводности, можно определить, что низкий теплообмен конструкций из железобетона будет только при их толщине 6 м. Готовый дом будет громоздким, может просесть под почву, а затраты на строительство не окупятся и через 50 лет.

Достаточная толщина теплоизоляционного слоя – 50 см.

Применение теплоизоляционных материалов обеспечивает сокращение затрат на строительные мероприятия и снижает переплаты за энергию зимой. При покупке утеплителя нужно учитывать параметры теплопроводности, основные характеристики, стоимость и удобство самостоятельного монтажа.

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.

Выбирая утеплитель, мы обращаем внимание на 2 главные характеристики – это теплопроводность и плотность. У большинства из нас на подсознательном уровне формируется мнение, что чем плотнее материал, тем он надежней и теплее. На самом деле это не так, теплопроводность утеплителя зависит от плотности не пропорционально и для каждого материала есть своя «оптимальная зона». Для наглядного примера возьмем продукты одного из самых успешных производителей минеральной ваты РОКВУЛ.

График зависимости теплопроводности от плотности утеплителя ROCKWOOL

Как мы видим, минимальная теплопроводность базальтовой ваты компании ROCKWOOL, так называемая «оптимальная зона», достигается для утеплителя плотностью в районе 50 — 100 кг/м3. Почему зависимость носит такой характер? Давайте разберемся более подробно в этом вопросе.

В любом утеплителе в качестве главного теплоизолятора служит воздух. Изолированный от окружающей среды, он обладает очень низкой теплопроводностью λ= 0,022 Вт/(м·K). Выходит, что чем больше воздуха в утеплителе, тем меньше тепла будет уходить из дома, соответственно и плотность будет намного меньше. В реальности, этот воздух необходимо еще качественно изолировать, чтобы он был максимально неподвижен.

Также важно, чтобы утеплитель мог нести какие-то нагрузки, как минимум не слеживаться со временем, чтобы сохранять первоначальный объём. Именно поэтому у каждого вида теплоизоляции есть минимальная и максимальная плотность, где учитываются нагрузки и оптимальная теплопроводность.

Для каждого вида утепления есть свои требования, выбирать более плотный материал стоит в том случае, если на него предвидятся нагрузки – это утепление плоских крыш, или утепление фасада под штукатурку, тут уже в первую очередь необходимо отталкиваться от прочностных характеристик.

К примеру, для утепления пола на бетонной стяжке, производитель ROCKWWOL рекомендует линейку STEPROCK HD, плотностью 140 кг/м3 и теплопроводностью λ=0,039 Вт/(м·K). Если попробовать сделать плиты легче, то вата может не выдержать такую нагрузку, а если сделать тяжелее, то теплопроводность незначительно ухудшиться, и цена утеплителя увеличиться.

Важно! помните, покупая утеплитель, Вы покупаете материал для сохранения тепла, самая главная характеристика в утеплителе – теплопроводность. Перед покупкой ознакомьтесь с сертификатами испытаний и обратите внимание – коэффициент теплопроводности должен быть в условиях эксплуатации, ведь в реальной жизни небольшое количество влаги всегда будет присутствовать.

Вывод: задача любого производителя найти баланс между частью воздуха и качеством изоляции этого воздуха. Это касается и стекловаты, и пенопласта, и пенополиуретана, только у каждого из этих утеплителей будут свои значения плотности для оптимальной теплопроводности.

Используемые источники:

  • https://balkon4life.ru/uteplenie/materialy/sravnenie-uteplitelej-tablica-teploprovodnosti/.html
  • https://strojdvor.ru/otoplenie/sravnenie-teploprovodnosti-razlichnyx-uteplitelej/
  • https://fb.ru/article/305875/koeffitsient-teploprovodnosti-materiala-teploprovodnost-stroitelnyih-materialov-tablitsa
  • https://xn--e1aecbmcsce2a6c6fc.com.ua/blog-post/зависит-ли-теплопроводность-утеплит/

таблица изоляционных материалов, коэффициент пенопласта 50 мм в сравнении по толщине, теплоизоляционные

Чтобы зимой наслаждаться теплотой и уютом в своем дома, нужно заранее позаботиться об его теплоизоляции. Сегодня сделать это совершенно несложно, ведь на строительном рынке имеется широкий ассортимент утеплителей. Каждый из них имеет свои минусы и плюсы, подходит для утепления при определенных условиях эксплуатации. При выборе материала очень важным остается такой критерий, как теплопроводность.

Что такое теплопроводность

Это процесс отдачи тепловой энергии с целью получения теплового равновесия. Температурный режим должен быть выровнен, главным остается скорость, с которой будет осуществлена эта задача. Если рассмотреть теплопроводность по отношению к дому, то чем дольше происходит процесс выравнивания температур воздуха в доме и на улице, то тем лучше. Говоря простыми словами, теплопроводность – это показатель, по которому можно понять, как быстро остывают стены в доме.

Этот критерий представлен в числовом значении и характеризуется коэффициентом тепловой проводимости. Благодаря ему можно узнать какое количество тепловой энергии за единицу времени сможет пройти через единицу поверхности. Чем выше значение теплопроводности у утеплителя, тем он быстрее проводит тепловую энергию.

На видео – виды утеплителей и их характеристики:

Чем ниже значение коэффициента проводимости тепла, тем дольше материал сможет удерживать тепло в зимние дни, а прохладу в летние. Но имеется ряд других факторов, которые также нужно принимать во внимание при выборе изолирующего материала.

Пенополистирол

Этот теплоизолятор один из самых востребованных. А связано это с его низкой проводимостью тепла, невысокой стоимостью и простотой монтажа. На полках магазинов материал представлен в плитах, толщина пенополистирола 20-150 мм. Получают путем вспенивание полистирола. Полученные ячейки заполняют воздухом. Для пенопласта характерна разная плотность, низкая проводимость тепла и стойкость к влаге.

На фото – пенополистирол

Так как пенополистирол стоит недорого, он имеет широкую популярность среди многих застройщиков для утепления различных домов и построек. Но есть у пенопласта свои недостатки. Он является очень хрупким и быстро воспламеняется, а при горении выделяет в окружающую среду вредные токсины. По этой причине применять пенопласт лучше для утепления нежилых домов и ненагружаемых конструкций. Для жилых помещений стоит обратить внимание на фольгированные утеплители для стен.

А вот какова теплопроводность пеноблоков и газоблоков, рассказывается в данной статье.

Какова теплопроводность пенобетона и газобетона, можно понять прочитав содержание статьи.

А вот какова теплопроводность газосиликатного блока, можно увидеть здесь в статье: https://resforbuild.ru/beton/bloki/gazosilikatnye/texnicheskie-xarakteristiki-2.html

А в данной статье можно посмотреть таблицу теплопроводности керамзитобетонных блоков. Для этого стоит перейти по ссылке.

Экструдированный пенополистирол

Этот материал не боится влияния влаги и гниению. Он прочный и удобный в плане монтажа. Легко поддается механической обработке. Имеет низкий уровень водоплоглощения, поэтому при повышенной влажности экструдированный пенополистирол сохраняет свои свойства. Утеплитель относится к пожаробезопасным материалам, он имеет продолжительный срок службы и простоту монтажа.

На фото – экструдированный пенополистирол

Представленные характеристики и низкая проводимость тепла позволят назвать экструдированный пенополистирол самым лучшим утеплителем для ленточных фундаментов и отмосток. При установке лист с толщиной 50 мм можно заменить пеноблок с толщиной 60 мм по проводимости тепла. При этом утеплитель не пропускает вод, так что не нужно заботиться про вспомогательную гидроизоляцию.

Минеральная вата

Минвата – это утеплитель, который можно отнести к природным и экологически чистым. Минеральная вата обладает низким коэффициентом проводимости тепла и совершенно не поддается влиянию огня. Производится утеплитель в виде плит и рулонов, каждый из которых имеет свои показатели жесткости. В статье вы можете почитать о том, чем хороша минеральная или каменная вата Технониколь.

На фото – минеральная вата

Если нужно изолировать горизонтальную поверхностность, то стоит задействовать плотные маты, а для вертикальных – жесткие и полужесткие плиты. Что касается минусов, то утеплитель минвата имеет низкую стойкость к влаге, так что при ее монтаже необходимо позаботиться про влаго-и пароизоляцию. Применять минвату не стоит для обустройства подвала, погреба, парилки в бане. Хотя если грамотно выложить гидроизоляционный слой, то минвата будет служить долго и качественно. А вот какова теплопроводность минваты, поможет понять информация из статьи.

Базальтовая вата

Этот утеплитель получают методом расплавления базальтовых горных пород с добавлением вспомогательных составляющих. В результате получается материал, имеющий волокнистую структуру и отличные водоотталкивающие свойства. Утеплитель не воспламеняется и совершенно безопасен для здоровья. Кроме этого, у базальта отличные показатели для качественной изоляции звука и тепла. Применять можно для утепления как снаружи, так и внутри дома.

На фото – базальтовая вата для утепления

При установке базальтовой ваты необходимо надевать средства защиты. Сюда относят перчатки, респиратор и очки. Это позволит защитить слизистые оболочки от попадания осколков ваты. При выборе базальтовой ваты сегодня большой популярностью пользуется марка Rockwool. В статье можно ознакомиться о том, что лучше: базальная или минеральная вата.

В ходе эксплуатации материала можно не переживать, что плиты будут уплотняться или слеживаться. А это говорит о прекрасных свойствам низкой теплопроводности, которые со временем не меняются.

Пенофол

Этот утеплитель производится в виде рулонов, толщина которых 2-10 мм. В основе материала положен вспененный полиэтилен. В продаже можно встретить теплоизолятор, на одной стороне которого имеется фольга для образования отражающего фона. Толщина материала в несколько раз меньше представленных ранее материалов, но при этом это совершенно не влияет на теплопроводность. Он способен отражать до 97% тепла. Вспененные полиэтилен может похвастаться продолжительным сроком службы и экологической чистотой.

На фото- утеплитель Пенофол:

Изолон совершенно легкий, тонкий и удобный в плане установки. Применяют рулонный теплоизолятор при обустройстве влажных комнат, куда можно отнести подвал, балкон. Кроме этого, применения утеплителя позволит сохранить полезную площадь помещения, если устанавливать его внутри дома.

А вот какова теплопроводность керамического кирпича и где такой строительный материал используется, поможет понять информация из статьи.

Так же будет интересно узнать о том, каковы характеристики и теплопроводность газобетон.

Так же будет интересно узнать о том, какова теплопроводность керамзита.

Какова теплопроводность подложки под ламинат и как правильно сделать просчёты, рассказывается в данной статье.

Таблица 1 – Показатели проводимости тепла популярных материалов

Материал Теплопроводность, Вт/(м*С) Плотность, кг/м3 Паропроницаемость, мг/ (м*ч*Па)
Пенополиуретан 0,023 32 0,0-0,05
0,029 40
0,035 60
0,041 80
Пенополистирол 0,038 40 0,013-0,05
0,041 100
0,05 150
Экструдированный пенополистирол 0,031 33 0,013
Минеральная вата 0,048 50 0,49-0,6
0,056 100
0,07 200
Пенопласт ПВХ 0,052 125 0,023

Теплопроводность – это один из главных критериев при выборе теплоизоляционного материала. Если вести установку утеплителя с низким коэффициентом теплопроводности, то это позволит на дольше сохранить тепло в доме, создавая тем самых комфортные условия для проживания.

Теплопроводность утеплителей таблица — сравнение утеплителей по теплопроводности

Мы живем далеко не в самой жаркой стране на Земле, а значит, свои жилища вынуждены обогревать, по крайней мере, большую часть года. Этим и объясняется такой высокий спрос на разные утеплители.

Из всех материалов, использующихся для утепления жилых и прочих объектов, особо популярными являются сейчас пенополиуретан, пенополистирол и минеральная вата. Поговорим о двух последних из них.

Минеральная вата

Минеральной ватой называется материал, основой которого является базальтовое волокно.

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

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

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

Минеральная вата пропускает пар и влагу. Это заметно снижает ее теплоизолирующие свойства. Также скопление влаги способствует развитию плесени и грибка, в утеплителе начинают селиться грызуны, заводятся гнилостные бактерии и пр.

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

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

Пенополистирол

По сравнению с вышеописанным утеплителем, утеплитель из пенополистирола имеет лучшие характеристики. Теплоизоляционные свойства этого материала высоки, в результате чего, применение его становится экономически выгодным.

Утеплитель из пенополистирола помимо хороших теплоизоляционных свойств, хорошо поглощает шум, противостоит бактериям и грибкам. Также этот материал устойчив к воздействию растворов спиртов, кислот и щелочей. Коэффициент теплопроводности пенополистирола и прочие его характеристики можно узнать, изучив «теплопроводность утеплителей таблица» на нашем ресурсе.

Одно из главных достоинств пенополистирола заключается в его способности выдерживать достаточно большую механическую нагрузку при минимальном значении плотности.

Нужно выделить преимущество пенополистирола перед минеральной ватой. Так как он имеет небольшую среднюю плотность, то не изменяет практически нагрузку на фундамент и несущие конструкции.

Сравнение утеплителей по теплопроводности показывает, что в зависимости от плотности коэффициент теплопроводности минеральной ваты – 0,048-0,07; коэффициент теплопроводности пенополистирола – 0,038-0,05.

Другие свойства описываемых утеплителей

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

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

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

Когда горит утеплитель из пенополистирола, тепла выделяется примерно 1000 МДж/м3, что в 7-8 раз меньше, чем при горении сухого дерева. Время самостоятельного горения пенополистирола – не больше секунды.

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

Сравнение теплопроводности материалов


Сравнение утеплителей по теплопроводности и по плотности материалов

В продаже доступно много строительных материалов, использующихся для повышения свойств сооружения сохранять тепло – утеплителей. В конструкции дома он может применяться практически в каждой ее части: от фундамента и до чердака. Далее пойдет речь об основных свойствах материалов, способных обеспечить необходимый уровень теплопроводности объектов различного назначения, а также будет приведено их сравнение, в чем поможет таблица.

Основные характеристики утеплителей

Соотношение качества утеплителя, в зависимости от его толщины

При выборе утеплителей нужно обращать внимание на разные факторы: тип сооружения, наличие воздействия высоких температур, открытого огня, характерный уровень влажности. Только после определения условий использования, а также уровня теплопроводности применяемых материалов для сооружения определенной части конструкции, нужно смотреть на характеристики конкретного утеплителя:

  • Теплопроводность. От этого показателя напрямую зависит качество проведенного утеплительного процесса, а также необходимое количество материала для обеспечения желаемого результата. Чем ниже теплопроводность, тем эффективнее использование утеплителя.
  • Влагопоглощение. Показатель особо важен при утеплении внешних частей конструкции, на которые может периодически воздействовать влага. К примеру, при утеплении фундамента в грунтах с высокими водами или повышенным уровнем содержания воды в своей структуре.
  • Толщина. Применение тонких утеплителей позволяет сохранить внутреннее пространство жилого сооружения, а также напрямую влияет на качество утепления.
  • Горючесть. Это свойство материалов особенно важно при использовании для понижения теплопроводной способности наземных частей сооружения жилых домов, а также зданий специального назначения. Качественная продукция отличается способностью к самозатуханию, не выделяет при воспламенении ядовитых веществ.
  • Термоустойчивость. Материал должен выдерживать критические температуры. К примеру, низкие температуры при наружном использовании.
  • Экологичность. Нужно прибегать к использованию материалов безопасных для человека. Требования к этому фактору может изменяться в зависимости от будущего назначения сооружения.
  • Звукоизоляция. Это дополнительное свойство утеплителей в некоторых ситуациях позволяет добиться хорошего уровня защиты помещения от шума, а также посторонних звуков.
Когда используется при сооружении определенной части конструкции материал с низкой теплопроводностью, то можно покупать самый дешевый утеплитель (если это позволят предварительные расчеты).

Важность конкретной характеристики напрямую зависит от условий использования и выделенного бюджета.

Сравнение популярных утеплителей

СРЕДНЯЯ ТОЛЩИНА ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ СТЕНОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Теплоизоляционный материалКирпичная кладка (полтора кирпича)Газобетон 30 смДеревянный брус 30 смКаркас из OSB
Экотермикс7 смЗ см5 см10 см
Минеральная вата13 см8 см10 см15 см
Пенополистирол12 см7 см8 см13 см
Пеностекло11 см6,5 см7 см13 см

Давайте рассмотрим несколько материалов, применяемых для повышения энергоэффективности сооружений:

  • Минеральная вата. Производится из естественных материалов. Устойчива к огню и отличается экологичностью, а также низкой теплопроводностью. Но невозможность противостоять воздействию воды сокращает возможности использования.
  • Пенопласт. Легкий материал с отличными утеплительными свойствами. Доступный, легко устанавливается и влагоустойчив. Недостатки: хорошая воспламеняемость и выделение вредных веществ при горении. Рекомендуется его использовать в нежилых помещениях.
  • Бальзовая вата. Материал практически идентичный минвате, только отличается улучшенными показателями устойчивости к влаге. При изготовлении его не уплотняют, что значительно продлевает срок службы.
  • Пеноплэкс. Утеплитель хорошо противостоит влаге, высоким температурам, огню, гниению, разложению. Отличается отличными показателями теплопроводности, прост в монтаже и долговечен. Можно использовать в местах с максимальными требованиями способности материала противостоять различным воздействиям.
  • Пенофол. Многослойный утеплитель естественного происхождения. Состоит из полиэтилена, предварительно вспененного перед производством. Может иметь различные показатели пористости и ширины. Часто поверхность покрыта фольгой, благодаря чему достигается отражающие эффект. Отличается легкостью, простотой монтажа, высокой энергоэффективностью, влагостойкостью, небольшим весом.
Коэффициент теплопроводности размерность

Выбирая материал для использования в непосредственной близости с человеком, необходимо особое внимание уделять его характеристикам экологичности и пожаробезопасности. Также в некоторых ситуациях рационально покупать более дорой утеплитель, который будет обладать дополнительными свойствами влагозащиты или звукоизоляции, что в окончательном счете позволяет сэкономить.

Сравнение с помощью таблицы

NНаименованиеПлотностьТеппопроводностьЦена , евро за куб.м.Затраты энергии на
кг/куб.мминмаксЕвросоюзРоссияквт*ч/куб. м.
1целлюлозная вата30-700,0380,04548-9615-306
2древесноволокнистая плита150-2300,0390,052150800-1400
3древесное волокно30-500,0370,05200-25013-50
4киты из льняного волокна300,0370,04150-20021030
5пеностекло100-1500.050,07135-1681600
6перлит100-1500,050.062200-40025-30230
7пробка100-2500,0390,0530080
8конопля, пенька35-400,040.04115055
9хлопковая вата25-300,040,04120050
10овечья шерсть15-350,0350,04515055
11утиный пух25-350,0350,045150-200
12солома300-4000,080,12165
13минеральная (каменная) вата20-800.0380,04750-10030-50150-180
14стекповопокнистая вата15-650,0350,0550-10028-45180-250
15пенополистирол (безпрессовый)15-300.0350.0475028-75450
16пенополистирол экструзионный25-400,0350,04218875-90850
17пенополиуретан27-350,030,035250220-3501100

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

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

jsnip.ru

Таблица теплопроводности строительных материалов. Характеристики и сравнение строительных материалов :

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 м2. Температуру внутри помещения будем считать равную 25°C, а на улице -15°C. Вычисляем площадь всех поверхностей, через которые происходит потеря тепла:

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

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

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

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

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

Следующая формула позволяет выяснить потери тепловой энергии.

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

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

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

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/м3

Железобетон

1,7

2,5

Керамзитобетонные блоки

0,14 – 0,66

0,5 – 1,8

Керамический кирпич

0,56

1,8

Силикатный кирпич

0,7

1,8

Газобетонные блоки

0,08 – 0,29

0,3 – 1

Сосна

0,18

0,5

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.

Материал

Теплопроводность, Вт/(м*°C)

Минеральная вата

0,048 – 0,07

Пенополистирол

0,031 – 0,05

Экструдированный пенополистирол

0,036

Пенополиуритан

0,02 – 0,041

Пеностекло

0,07 – 0,11

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).

www.syl.ru

Коэффициент теплопроводности строительных материалов: сравнительная таблица

  • Главная
  • Материалы
  • Коэффициент теплопроводности строительных материалов: сравнительная таблица

Что такое теплопроводность? Знать об этой величине необходимо не только профессионалам-строителям, но и простым обывателям, решившим самостоятельно построить дом.

Каждый материал, используемый в строительстве, имеет свой показатель этой величины. Самое низкое его значение – у утеплителей, самое высокое – у металлов. Поэтому необходимо знать формулу, которая поможет рассчитать толщину как возводимых стен, так и теплоизоляции, чтобы получить в итоге уютный дом.

Сравнение проводимости тепла у самых распространённых утеплителей

Чтобы иметь представление о проводимости тепла разных материалов, предназначенных для утепления, нужно сравнить их коэффициенты (Вт/м*К), приведённые в следующей таблице:

Номер п/п Название утеплителя Коэффициент теплопроводности по СНиП
 1. Керамзит 0,099 – 0,19
 2. Глина 0,5
 3. Саман 0,3
 4. Минеральная вата 0,036 – 0,048
 5. Пенопласт 0,036 – 0,05
 6. Пеноплекс 0,029 – 0,031
 7. Эковата 0,037 – 0,042
 8. Пеноизол 0,028 – 0,038
 9. Пенополиуретан 0,019 – 0,05

Как видно из вышеприведённых данных, показатель проводимости тепла таких строительных материалов, как теплоизоляционные, варьируется от минимального (0,019) до максимального (0,5). Все теплоизоляционные материалы имеют определённый разброс показаний. СНиПы описывают каждый из них в нескольких видах – в сухом, нормальном и влажном. Минимальный коэффициент проводимости тепла соответствует сухому состоянию, максимальный – влажному.

Если задумано индивидуальное строительство

При возведении дома важно учитывать технические характеристики всех составляющих (материала для стен, кладочного раствора, будущего утепления, гидроизоляционных и пароотводящих плёнок, финишной отделки).

Для понимания, какие стены наилучшим образом будут сохранять тепло, нужно проанализировать коэффициент теплопроводности не только материала для стен, но и строительного раствора, что видно из таблицы ниже:

Номер п/п Материал для стен, строительный раствор Коэффициент теплопроводности по СНиП
 1. Кирпич 0,35 – 0,87
 2. Саманные блоки 0,1 – 0,44
 3. Бетон 1,51 – 1,86
 4. Пенобетон и газобетон на основе цемента 0,11 – 0,43
 5. Пенобетон и газобетон на основе извести 0,13 – 0,55
 6. Ячеистый бетон 0,08 – 0,26
 7. Керамические блоки 0,14 – 0,18
 8. Строительный раствор цементно-песчаный 0,58 – 0,93
 9. Строительный раствор с добавлением извести 0,47 – 0,81

Важно. Из приведённых в таблице данных видно, что у каждого строительного материала довольно большой разброс в показателях коэффициента теплопроводности.

Это связано с несколькими причинами:

  • Плотность. Все утеплители выпускаются или укладываются (пеноизол, эковата) различной плотности. Чем ниже плотность (больше присутствует воздуха в теплоизоляционной структуре), тем ниже проводимость тепла. И, наоборот, у очень плотных утеплителей этот коэффициент выше.
  • Вещество, из которого производят (основа). Например, кирпич бывает силикатным, керамическим, глиняным. От этого зависит и коэффициент теплопроводности.
  • Количество пустот. Это касается кирпича (пустотелый и полнотелый) и теплоизоляции. Воздух – самый худший проводник тепла. Коэффициент его теплопроводимости – 0,026. Чем больше пустот, тем ниже этот показатель.

Строительный раствор хорошо проводит тепло, поэтому любые стены рекомендуется утеплять.

Если объяснять на пальцах

Для наглядности и понимания, что такое теплопроводность, можно сравнить кирпичную стену, толщиной 2 м 10 см с другими материалами. Таким образом, 2,1 метра кирпича, сложенного в стену на обычном цементно-песчаном растворе равны:

  • стене толщиной 0,9 м из керамзитобетона;
  • брусу, диаметром 0,53 м;
  • стене, толщиной 0,44 м из газобетона.

Если речь заходит от таких распространённых утеплителях, как минеральная вата и пенополистирол, то потребуется всего 0,18 м первой теплоизоляции или 0,12 м второй, чтобы значения теплопроводности огромной кирпичной стены оказались равными тонюсенькому слою теплоизоляции.

Сравнительная характеристика теплопроводности утеплительных, строительных и отделочных материалов, которую можно произвести, изучив СНиПы, позволяет проанализировать и правильно составить утеплительный пирог (основание, утеплитель, финишная отделка). Чем ниже теплопроводность, тем выше цена. Ярким примером могут послужить стены дома, сложенные из керамических блоков или обычного высококачественного кирпича. Первые имеют теплопроводность всего 0,14 – 0,18 и стоят намного дороже любого, самого лучшего кирпича.

Нравится?

izollab.ru

Сравнительная таблица теплопроводности современных строительных материалов

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.

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.

Читайте также: Опилкобетонный блокПено и газоблокиО размерах пенобетонного блока — читайте здесь.

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

Сравнение теплопроводности различных строительных материалов и расчет толщины стен

Вопрос утепления квартир и домов весьма важен – постоянно повышающаяся стоимость энергоносителей обязывает бережно относиться к теплу в помещении. Но как правильно выбрать материал изоляции и рассчитать его оптимальную толщину? Для этого необходимо знать показатели теплопроводности.

Что такое теплопроводность

Эта величина характеризует способность проводить тепло внутри материала. Т.е. определяет отношение количества энергии, проходящей через тело площадью 1 м² и толщиной 1 м за единицу времени – λ (Вт/м*К). Проще говоря – сколько тепла будет передано от одной поверхности материала к другой.

В качестве примера рассмотрим обыкновенную кирпичную стену.

Как видно на рисунке, температура в помещении составляет 20°С, а на улице – 10°С. Для соблюдения такого режима в комнате необходимо, чтобы материал, из которого сделана стена, был с минимальным коэффициентом теплопроводности. Именно при таком условии можно говорить об эффективном энергосбережении.

Для каждого материала существует свой определенный показатель этой величины.

При строительстве принято следующее разделение материалов, которые выполняют определенную функцию:

  • Возведение основного каркаса зданий – стен, перегородок и т.д. Для этого применяются бетон, кирпич, газобетон и т.д.

Их показатели теплопроводности довольно велики, а это значит, что для достижения хорошего энергосбережения необходимо увеличивать толщину наружных стен. Но это не практично, так как требует дополнительных затрат и возрастание веса всего здания. Поэтому принято использовать специальные дополнительные изоляционные материалы.

  • Утеплители. К ним относятся минеральная вата, пенопласт, пенополистирол и любой другой материал с низким коэффициентом теплопроводности.

Именно они обеспечивают должную защиту дома от быстрой потери тепловой энергии.

В строительстве требованиями к основным материалам являются – механическая прочность, пониженный показатель гигроскопичности (сопротивление влаги), и менее всего – их энергетические характеристики. Поэтому особое внимание уделяется теплоизоляционным материалам, которые должны компенсировать этот «недостаток».

Однако применение на практике величины теплопроводности затруднительно, так как она не учитывает толщину материала. Поэтому используют обратное ей понятие – коэффициент сопротивления теплопередачи.

Эта величина является отношением толщины материала к его коэффициенту теплопроводности.

Значение этого параметра для жилых зданий прописаны в СНиП II-3-79 и СНиП 23-02-2003. Согласно этим нормативным документам коэффициент сопротивления теплопередачи в разных регионах России не должен быть менее тех значений, которые указаны в таблице.

В качестве примера можно рассчитать минимальную толщину стен для Самары при следующих условиях:

  • Основной материал изготовления – кирпич силикатный, кладка толщиной 360 мм, λ=0,7

Для него значение Rр=0,36/0,7=0,51. Следовательно, необходимо добавить изолирующий материал до требуемой величины:

Внешнее утепление будет состоять из слоя минеральной ваты 100 мм и пенопласта толщиной 50 мм:

R=(0,2/0,048)+(0,05/0,047)= 2,08+1,06=3,14

В общей сумме с кирпичной кладкой получаем значение сопротивления теплопередачи стены 3,14+0,51=3,65 м²*°С/Вт, что удовлетворяет условиям СНиП.

Эта процедура расчета является обязательно не только при планировании постройки нового здания, но и для грамотного и эффективного утепления стен уже возведенного дома.

dearhouse.ru

Как рассчитать толщину утеплителя — Кровля и крыша

 

Расчет толщины утеплителя. Характеристики строительных материалов и коэффициент теплопроводности

Чтобы произвести расчет толщины утеплителя в доме, вам придётся учитывать много параметров, и большинство из них никак не будут относиться к самому материалу. Сюда включаются и стены дома и температура окружающей среды и влажность воздуха в вашем регионе или местности.

Характеристики строительных материалов и коэффициент теплопроводности

Утепление дома минеральной ватой

Многие строительные фирмы предлагают услуги по расчёту термоизоляции, но у этого есть своя цена, которую вам придётся дополнительно покрывать, кроме работы и материала. Чтобы разобраться, как рассчитать толщину утеплителя, вам вовсе не обязательно получать специальное образование, для этого просто можно воспользоваться готовыми формулами, подставив в них необходимые значения.

К тому же, любой производитель утеплителя указывает в документах коэффициент теплопроводности материала.

Расчёт толщины теплоизоляции

Утепление лоджии экструзионным пенополистиролом

  • Чтобы рассчитать, какой толщиной должен быть утеплитель, нам нужно определить число R, которое означает необходимое теплосопротивление для каждого отдельно взятого региона или местности. Также мы обозначим толщину слоя буквой p (в метрах), а буквой k мы обозначим коэффициент теплопроводности. Значит, тепловое сопротивление или толщину слоя (пол, стена, потолок) мы будем рассчитывать по формуле R=p/k.

Теплоизоляция с отделкой в разрезе

  • Итак, как мы уже говорили, определение толщины утеплителя будет зависеть от климатических условий вашего региона или даже небольшой местности. Допустим, для южных регионов России мы возьмём необходимый коэффициент теплового сопротивления для потолка – 6 (м 2 *k/Вт), для пола – 4,6 (м 2 *k/Вт) и для стен – 3,5 (м 2 *k/Вт). Теперь, имея на руках региональные показатели, нам необходимо привести в соответствие с ними и толщину термоизоляции.
  • На рисунке вверху вы видите стену в полтора кирпича, толщина которой имеет 0,38м, также нам известен коэффициент теплопроводности этого материала – 0,56. Значит Rкирпичной стены=p/k=0,38/0,56=0,68. Но нам необходимо в общем достичь цифры 3,5 (м 2 *k/Вт), тогда Rминеральной ваты=Rобщеекирпичной стены=3,5-0,68=2,85 (м 2 *k/Вт). А вот сейчас, зная основную формулу, определяем, какая нам нужна толщина утеплителя урса (минеральной ваты).
  • Сейчас мы можем использовать калькулятор толщины утеплителя (очень много в интернете), но можем это сделать своими руками – так будет точнее: pминеральной ваты=R*k=2,85*0,07=0,1995. Значит, необходимая толщина такого термоизолятора будет составлять 199,5 мм, то есть – 200 мм. Но, опять же, вам нужно обращать внимание на коэффициент теплопроводности покупаемого материала.

Утепление потолка пенопластом

  • Точно таким же способом определяется и толщина пенопласта для утепления дома, так давайте попробуем рассчитать этот материал для потолка. Допустим, у нас перекрытие будет из железобетонной плиты, толщиной 200 мм, тогда Rжби=p/k=0,2/2=0,1 (м 2 *k/Вт). Теперь pпенопласта=Rпотолка-Rжби=6-0,1=5,9. Как видите, бетон практически не греет и потолок вам придётся утеплять шестью слоями 100 мм-ого пенопласта, что, в принципе, неприемлемо, но это расчёт в чистом виде, а ведь там, помимо ЖБИ ещё будет штукатурка, доски и тому подобное.
  • По этим же формулам рассчитывается и толщина утеплителя для пола, хотя, в общем, утеплитель толщиной 30 мм в таких случаях оказывается достаточным (с учётом того, что пол деревянный). Эти же параметры действенны для лоджий и балконов, если вы хотите получить там микроклимат, сходный с комнатной температурой.

Совет. Рассчитывая толщину утеплителя, вам следует обратить внимание и на другие его свойства, такие как устойчивость к влаге или к активной химической среде.

Дело в том, что вам, возможно, придётся использовать паропроницаемые плёнки, ветробарьеры и/или гидроизоляцию, а эти материалы тоже способствуют утеплению зданий.

Виды минеральной ваты

  • Минеральная вата для утепления производится в рулонах или в матах (см. фото вверху), при этом ширина рулонов может составлять либо 600, либо 1200 мм, а маты имеют обычно 1000X600 мм. Толщина такого термоизолятора может от 20 до 200 мм, к тому же одну сторону материала иногда покрывают алюминиевой фольгой, что резко снижает теплопроводность.
  • К тому же, минеральная вата подразделяется на каменную вату, шлаковату и стекловату, а каждая из разновидностей имеет свой коэффициент теплопроводности, указанный производителем на маркировке. Такую изоляцию используют наиболее часто при строительстве зданий, но она боится влаги (вымываются связующие элементы).

Совет. При использовании минеральной ваты для изоляции зданий следите за тем, чтобы она не сминалась, потому что при этом будут утеряны полезные свойства.

Для монтажа материала пользуйтесь защитными средствами (перчатки, очки, респиратор).

Пенопласт для термоизоляции зданий

  • Не менее популярным материалом можно назвать пенопласт для утепления, который более удобен в монтаже, так как имеет твёрдую структуру. Толщина материала бывает от 20 до 100омм, а по периметру панель имеет 1000×1000 мм. Из-за разной плотности и толщины такой утеплитель имеет разный коэффициент, но это указывается в маркировке заводом-изготовителем.
  • Пенопласт горит, а при температуре от 75⁰c-80⁰C начинается деструкция и он выделяет фенолы, что опасно для здоровья. Чаще всего его используют в комплекте с негорючей облицовкой. Так же, панели плотностью 25 кг/см 2 можно шпаклевать и штукатурить. Ещё используют очень похожий, но имеющий большую плотность, пеноплекс (экструдированный пенополистирол), который не горит, но тлеет и выделяет токсины.
  • Очень часто для пола и утепления потолка в доме со стороны чердака используют керамзит – инструкция позволяет его применение также и для стен для колодцевой кладки. Материал достаточно лёгок (по сравнению с другими стройматериалами), но впитывая влагу, очень долго её отдаёт. Поэтому для него нужна гидроизоляция.

Расчет толщины утеплителя: видео-инструкция по монтажу своими руками, калькулятор, цена, фото


Расчет толщины утеплителя: видео-инструкция по монтажу своими руками, калькулятор, цена, фото

Источник: pro-uteplenie.ru

 

[content-egg module=GdeSlon template=compare]

Как рассчитать толщину утеплителя?

Комфортное проживание в доме предусматривает создание условий для поддержания оптимальной температуры воздуха особенно зимой. В строительстве дома очень важно грамотно подобрать утеплитель и рассчитать его толщину. Любой строительный материал будь то кирпич, бетон или пеноблок имеет свою теплопроводность и теплосопротивление. Под теплопроводностью понимают способность стройматериала проводить тепло. Определяется данная величина в лабораторных условиях, а полученные данные приводятся производителем на упаковке либо в специальных таблицах. Теплосопротивление – величина обратная теплопроводности. Тот материал, который отлично проводит тепло, соответственно, имеет низкое сопротивление теплу.

Для строительства и утепления дома выбирают материал, имеющий низкую теплопроводность и высокое сопротивление. Чтобы определить теплосопротивление стройматериала, достаточно знать его толщину и коэффициент теплопроводности.

Расчет толщины утеплителя стен

Представим, что дом имеет стены, выполненные из пенобетона плотностью 300 (0,3 м), коэффициент теплопроводности материала составляет 0,29. Делим 0,3 на 0,29 и получает 1,03.

Как рассчитать толщину утеплителя для стен, позволяющую обеспечить комфортное проживание в доме? Для этого необходимо знать минимальное значение теплосопротивления в городе или области, где расположено утепляемое строение. Далее от этого значения нужно отнять полученное 1,03, в результате станет известно сопротивление теплу, которым должен обладать утеплитель.

Если стены состоят из нескольких материалов, следует просуммировать их показатели теплосопротивления.

Толщина утеплителя стен рассчитывается с учетом сопротивления теплопередаче используемого материала (R). Для нахождения этого параметра следует применить нормы «Тепловой защиты зданий» СП50.13330.2012. Величина ГОСП (градусосутки отопительного периода) вычисляется по формуле:

При этом tB отражает температуру внутри помещения. Согласно установленным нормам она должна варьировать в пределах +20-22°С. Средняя температура воздуха – tот, число суток отопительного периода в календарном году – zот. Эти значения приведены в «Строительной климатологии» СНиП 23-01-99. Особое внимание следует уделить продолжительности и температуре воздуха в том периоде, когда среднесуточная t≤ 8 0 С.

После того как теплосопротивление будет определено следует узнать какой должна быть толщина утеплителя потолка, стен, пола, кровли дома.

Каждый материал «многослойного пирога» конструкции имеет свое тепловое сопротивление R и рассчитывается по формуле:

Где под n понимают число слоев, при этом тепловое сопротивление определенного материала равняется отношению его толщины (δs) к теплопроводности (λS).

Толщина утеплителя стен из газобетона и кирпича

К примеру, в возведении конструкции используется газобетон D600 толщиной 30 см, в роли теплоизоляции выступает базальтовая вата плотностью 80-125 кг/м 3 , в качестве отделочного слоя – кирпич пустотелый плотностью 1000 кг/м 3, толщиной 12 см. Коэффициенты теплопроводности приведенных выше материалов указываются в сертификатах, также их можно увидеть в СП50.13330.2012 в приложении С. Итак теплопроводность бетона составила 0,26 Вт/м* 0 С, утеплителя – 0,045 Вт/м* 0 С, кирпича – 0,52 Вт/м* 0 С. Определяем R для каждого из используемых материалов.

Зная толщину газобетона находим его теплосопротивление RГ = δ = 0,3/0,26 = 1,15 м 2 * 0 С/Вт, теплосопротивление кирпича – RК = δ = 0,12/0,52 = 0,23 м 2 * 0 С/В. Зная, что стена состоит из 3-х слоев

находим теплосопротивление утеплителя

Представим, что строительство происходит в регионе, где R ТР (22 0 С) – 3,45 м 2 * 0 С/Вт. Вычисляем RУ = 3,45 — 1,15 – 0,23 = 2,07 м 2 * 0 С/Вт.

Теперь мы знаем, каким сопротивлением должна обладать базальтовая вата. Толщина утеплителя для стен будет определяться по формуле:

Если представить, что R ТР (18 0 С) = 3,15 м 2 * 0 С/Вт, то RУ = 1,77 м 2 * 0 С/Вт, а δS = 0,08 м или 8 см.

Толщина утеплителя для кровли

Расчет данного параметра производится по аналогии с определением толщины утеплителя стен дома. Для термоизоляции мансардных помещений лучше использовать материал теплопроводностью 0,04 Вт/м°С. Для чердаков толщина торфоизолирующего слоя не имеет большого значения.

Чаще всего для утепления скатов крыш используют высокоэффективные рулонные, матные или плитные теплоизоляции, для чердачных крыш – засыпные материалы.

Толщина утеплителя для потолка рассчитывается по приведенному выше алгоритму. От того насколько грамотно будет определены параметры изоляционного материала зависит температура в доме в зимнее время. Опытные строители советуют увеличивать толщину утеплителя кровли до 50% относительно проектной. Если используются засыпные или сминаемые материалы, время от времени их необходимо разрыхлять.

Толщина утеплителя в каркасном доме

В роли теплоизоляции может выступать стекловата, каменная вата, эковата, сыпучие материалы. Расчет толщины утеплителя в каркасном доме более простой, потому как его конструкция предусматривает наличие самого утеплителя и наружной и внешней оббивки, как правило, выполненных из фанеры и практически не влияющих на степень термозащиты.

Например, внутренняя часть стены – фанера толщиной 6 мм, наружная – плита OSB толщиной 9 мм, в роли утеплителя выступает каменная вата. Строительство дома происходит в Москве.

Теплосопротивление стен дома в Москве и области в среднем должно составлять R=3,20 м 2 * 0 C/Вт. Теплопроводность утеплителя представлена в специальных таблицах либо в сертификате на товар. Для каменной ваты оно составляет λут = 0,045 Вт/м* 0 С.

Толщина утеплителя для каркасного дома определяется по формуле:

Плиты каменной ваты выпускаются толщиной 10 см и 5 см. В данном случае потребуется укладка минеральной ваты в два слоя.

Толщина утеплителя для пола по грунту

Прежде чем приступить к расчетам следует знать, на какой глубине располагается пол помещения относительно уровня земли. Также следует иметь представление о средней температуре грунта зимой на этой глубине. Данные можно взять из таблицы.

Сначала необходимо определить ГСОП, затем вычислить сопротивление теплопередаче, определить толщину слоев пола (к примеру, армированный бетон, цементная стяжка по утеплителю, напольное покрытие). Далее определяем сопротивление каждого из слоев, поделив толщину на коэффициент теплопроводности и суммировать полученные значения. Таким образом, мы узнаем теплосопротивление всех слоев пола, кроме утеплителя. Чтобы найти этот показатель, из нормативного теплосопротивления отнимем общее термическое сопротивление слоев пола за исключением коэффициента теплопроводности изоляционного материала. Толщина утеплителя для пола вычисляется путем умножения минимального теплосопротивления утеплителя на коэффициент теплопроводности выбранного изоляционного материала.

Как рассчитать толщину утеплителя для пола, потолка, кровли и стен


Комфортное проживание в доме предусматривает создание условий для поддержания оптимальной температуры воздуха особенно зимой. В строительстве дома очень важно грамотно подобрать утеплитель и рассчитать его толщину. Любой строительный материал будь то кирпич, бетон или пеноблок имеет свою теплопроводность и теплосопротивление. Под теплопроводностью понимают способность стройматериала проводить тепло.

Источник: aquagroup.ru

 

[content-egg module=GdeSlon template=compare]

Расчет толщины утеплителя для стен

Каждый, кто строит собственный дом, хочет, чтобы в нем было тепло. Добиться это можно несколькими способами: построить толстые стены, сделать хорошее утепление или хорошо отапливать дом.

На практике все эти способы используют вместе, но с экономической точки зрения, больший приоритет имеет утепление дома, а точнее увеличение толщины утеплителя.

Как же рассчитать необходимую толщину стен и утеплителя, чтобы дом был не только крепким, но теплым.

Наш расчет будет состоять из двух основных этапов:

  1. Нахождения сопротивлением теплопередаче стен, которое необходимо для дальнейших вычислении.
  2. Подбор необходимой толщины утеплителя в зависимости от конструкции и материала стен.

В начале, предлагаем посмотреть небольшое видео, в котором эксперт подробно рассказывает для чего нужно закладывать утеплитель в наружные стены кирпичного дома и какой вид утеплителя при этом использовать.

Сопротивлением теплопередаче стен

Для нахождения этого параметра используем СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий»

В пункте 5 «Тепловая защита зданий» представлены несколько формул, которые помогут нам рассчитать толщину утеплителя и стен. Для того чтобы это сделать существует параметр, называемый сопротивлением теплопередаче и обозначаемый буквой R. Он зависит от необходимой температуры внутри помещения и климатических условий данного города или района.

В общем случает он рассчитывается по формуле R ТР = a х ГСОП + b.

Согласно таблице 3, значения коэффициентов a и b для стен жилых зданий равняется 0,00035 и 1,4 соответственно.

Осталось только найти величину ГСОП. Расшифровывается она как градусо-сутки отопительного периода. С этим значением придется немного повозится.

В данной формуле tВ — это температура, которая должна быть внутри помещения. По нормам она равняется 20-22 0 С.

Значение параметров tОТи zОТ означают среднюю температуру наружного воздуха и количество суток отопительного периода в году. Узнать их можно в СНиП 23-01-99 «Строительная климатология». (ссылка).

Если посмотрите на данный СНиП, то увидите большую таблицу в самом начале, где для каждого города или района приведены климатические параметры.

Нас будет интересовать колонка, в которой написано «Продолжительность и средняя температура воздуха периода со средней суточной температурой воздуха ≤ 8 0 С».

Пример расчета параметра R ТР

Для того, чтобы все стало более понятным, давайте рассчитаем сопротивлением теплопередаче стен (R ТР ) для дома построенного в г. Казань.

Для этого у нас есть две формулы:

Сначала рассчитаем ГСОП. Для этого ищем г. Казань в правой колонке СНиП 23-01-99.

Находим по таблице, что средняя температура tОТ = — 5,2 0 С, а продолжительность zОТ = 215сут/год.

Теперь нужно определится, какая температура воздуха внутри помещения для вас комфортна. Как было написано выше оптимальным считается tВ = 20-22 0 С. Если вы любите более прохладную или более теплую температуру, то при расчете ГСОП для значение tВ может быть другим.

Итак, подсчитаемГСОП для температуры tВ = 18 0 С и tВ = 22 0 С.

ГСОП18 = (18 0 С-(-5,2 0 С) х 215 суток/год = 4988.

ГСОП22 = (22 0 С-(-5,2 0 С) х 215 суток/год = 5848

Теперь найдем сопротивление теплопередаче. Как мы уже знаем коэффициенты a и b для стен жилых зданий, согласно таблице 3 из СП 50.13330.2012 равняются 0,00035 и 1,4.

R ТР (18 0 С) = 0,00035 х 4988 + 1,4 = 3,15 м 2 * 0 С/Вт, для 18 0 С внутри помещения.

R ТР (22 0 С) = 0,00035 х 5848 + 1,4 = 3,45 м 2 * 0 С/Вт, для 22 0 С.

Таким сопротивление, должна обладать стена вместе с утеплителем, для того чтобы в доме были минимальные теплопотери.

Итак, необходимые начальные данные мы получили. Теперь перейдём ко второму этапу, к определению толщины утеплителя.

Расчета толщины утеплителя

Надеемся вам хватило желания дочитать предыдущий раздел нашей статьи. Теперь попробуем рассчитать толщину утеплителя в зависимости от материала и толщины стен.

Каждый материал, входящий в многослойный пирог стены, обладает собственным тепловым сопротивлением R. Так вот, наша задача, состоит в том, чтобы сумма всех сопротивлений материалов, входящих в конструкцию стены, равнялась тепловому сопротивлению R ТР ,которое мы рассчитывали в предыдущейглаве, т.е.:

Тепловое сопротивление отдельного материала R равняется отношению толщины слоя (δs) к теплопроводности (λS).

Что бы дальше не путать вас формулами, рассмотрим три примера.

Примеры расчета толщины утеплителя для стен из кирпича и газобетона

Пример 1. Стена из газобетонных блоков D600 толщиной 30 см, утепленная снаружи каменной ватой плотностью 80-125 кг/м 3 , а снаружи обложена керамическим пустотелым кирпичом плотностью 1000 кг/м 3 . Строительство велось в г.Казань.

Для дальнейшего нахождения толщины утеплителя, нам понадобятся значения теплопроводности материалов λS. Эти данные должны присутствовать в сертификате к материалам.

Если по каким-либо причинам их нет, то посмотреть их можно в Приложение С к СП 50.13330.2012, который мы использовали ранее.

λ = 0,14 Вт/м* 0 С — теплопроводность газобетона;

λ = 0,045 Вт/м* 0 С – теплопроводность утеплителя;

λ = 0,52 Вт/м* 0 С – теплопроводность кирпича.

Далее вычисляем значение R для каждого материала, зная, что толщина слоя газобетона δ = 30 см, а наружная кладка в полкирпича равняется δ = 12 см.

RГ = δ = 0,3/0,14 = 2,14 м 2 * 0 С/Вт — тепловое сопротивление газобетона;

RК = δ = 0,12/0,52 = 0,23 м 2 * 0 С/В — тепловое сопротивление кирпича.

Т.к. наша стена состоит из трех слоев, то верно будет уравнение:

В предидущей главе мы находили значение R ТР (22 0 С) для г. Казань. Используем его для наших вычислений.

Таким образом мы нашли, каким тепловым сопротивлением должен обладать утеплитель. Для нахождения толщины утеплителя воспользуемся формулой:

Мы получили, что для заданных условий достаточно утеплителя толщиной 5 см.

Если мы возьмём значение R ТР (18 0 С) = 3,15 м 2 * 0 С/Вт, то получим:

Как видите, толщина утеплителя изменилась всего на полтора сантиметра.

Пример 2. Рассмотрим пример, когда вместо газобетонных блоков, уложен силикатный кирпич плотностью 1800 кг/м 3 . Толщина кладки при этом 38 см.

По аналогии с предыдущими вычислениями находим значения теплопроводности по таблице:

λSК1 = 0,87 Вт/м* 0 С — теплопроводность силикатного кирпича плотностью 1800 кг/м 3 ;

λ = 0,045 Вт/м* 0 С – теплопроводность утеплителя;

λSК2 = 0,52 Вт/м* 0 С – теплопроводность кирпича плотностью 1000 кг/м 3 .

Далее находим значения R:

RК1 = δSК1SК1 = 0,38/0,87 = 0,44 м 2 * 0 С/Вт — тепловое сопротивление кирпича 1800 кг/м 3 ;

RК2 = δSК2SК2 = 0,12/0,52 = 0,23 м 2 * 0 С/В — тепловое сопротивление кирпича 1000 кг/м 3 .

Находим тепловое сопротивление утеплителя:

RУ = 3,45 – 0,44 – 0,23 = 2,78 м 2 * 0 С/Вт.

Теперь вычисляем толщину утеплителя:

Т.е. для данных условий достаточно толщины утеплителя 12 см.

Пример 3. В качестве наглядного примера, говорящем о важности утепления, рассмотрим стену состоящую только газобетона D600.

Зная теплопроводность газобетонных блоков, λ = 0,14 Вт/м* 0 С, можем сразу вычислить необходимую толщину стен т.к. стена однородна.

Мы получаем, чтобы соблюдать все нормы СНиП, мы должны выложить стену толщиной 0,5 м.

В таком случае можно пойти двумя путями, сделать стену сразу необходимой толщины или построить стену потоньше и дополнительно утеплить.

Первый вариант нам кажется более надежным и менее затратным, потому что работ по монтажу утеплителя нет. Второй вариант больше подходит для уже построенных домов.

Все эти примеры, показывают, как зависит толщина утепление от материала стен. По аналогии с ними вы можете проделать расчёты для любого типа материала.

Расчет толщины утеплителя для стен


Важным этапом, при строительстве стен дома, является расчет толщины утеплителя.

Источник: stroim-svoi-dom.ru

 

[content-egg module=GdeSlon template=compare]

Расчёт толщины утеплителя

Как и чем утепляться – пожалуй, один из главных вопросов, который встает перед владельцем загородной недвижимости. С наступлением первых холодов его решение приобретает все большую важность. Мы постарались облегчить вам выбор подходящего материала, представив небольшой онлайн калькулятор для расчета толщины утеплителя. Он подходит для вычислений слоя теплоизоляции в составе типового пирога «несущая стена-утеплитель-отделка».

Небольшая памятка по использованию калькулятора:

  • обратите внимание, что в списке городов представлены далеко не все населенные пункты России. Поэтому старайтесь выбирать варианты, минимально удаленные от месторасположения вашего дома. Это важно, т.к. данный параметр определяет средние зимние температуры;
  • все численные значения (толщины) выводятся в миллиметрах. На всякий случай: в 1 м 100 см или 1000 мм;
  • подробные характеристики утеплителей советуем смотреть на сайтах производителей. Там же вы найдете рекомендуемые цены на данный вид продукции;
  • все расчеты являются ориентировочными, поэтому не лишним будет прибавить к полученным результатам 10%

Получив в результате вычислений толщину теплоизоляции и зная площадь стен, несложно вычислить объем утеплителя. Надеемся, это будет полезно.

Онлайн-калькулятор для расчета толщины утеплителя


Предлагаем вам воспользоваться нашим удобным калькулятором, с помощью которого можно рассчитать толщину слоя утеплителя.

Источник: cdelayremont.ru

 

[content-egg module=GdeSlon template=compare]

Как рассчитать толщину утеплителя — методики и способы

Теплый дом — мечта каждого владельца, для достижения этой цели строятся толстые стены, проводится отопление, устраивается качественная теплоизоляция. Чтобы утепление было рациональным необходимо правильно подобрать материал и грамотно рассчитать его толщину.

Какие данные нужны для расчета толщины утеплителя?

Размер слоя изоляции зависит от теплового сопротивления материала. Этот показатель является величиной, обратной теплопроводности. Каждый материал — дерево, металл, кирпич, пенопласт или минвата обладают определенной способностью передавать тепловую энергию. Коэффициент теплопроводности высчитывается в ходе лабораторных испытаний, а для потребителей указывается на упаковке.

Если материал приобретается без маркировки, можно найти сводную таблицу показателей в интернете.

Теплосопротивление материала ® является постоянной величиной, его определяют как отношение разности температур на краях утеплителя к силе проходящего через материал теплового протока. Формула расчета коэффициента: R=d/k, где d — толщина материала, k — теплопроводность. Чем выше полученное значение, тем эффективней теплоизоляция.

Почему важно правильно рассчитать показатели утепления?

Теплоизоляция устанавливается для сокращения потерь энергии через стены, пол и крышу дома. Недостаточная толщина утеплителя приведет к перемещению точки росы внутрь здания. Это означает появление конденсата, сырости и грибка на стенах дома. Избыточный слой теплоизоляции не дает существенного изменения температурных показателей, но требует значительных финансовых затрат, поэтому является нерациональным. При этом нарушается циркуляция воздуха и естественная вентиляция между комнатами дома и атмосферой. Для экономии средств с одновременным обеспечением оптимальных условий проживания требуется точный расчет толщины утеплителя.

Расчет теплоизоляционного слоя: формулы и примеры

Чтобы иметь возможность точно рассчитать величину утепления, необходимо найти коэффициент сопротивления теплопередачи всех материалов стены или другого участка дома. Он зависит от климатических показателей местности, поэтому вычисляется индивидуально по формуле:

tв — показатель температуры внутри помещения, обычно составляет 18-22ºC;

tот — значение средней температуры;

zот — длительность отопительного сезона, сутки.

Значения для подсчета можно найти в СНиП 23-01-99.

При вычислении теплового сопротивления конструкции, необходимо сложить показатели каждого слоя: R=R1+R2+R3 и т. д. Исходя из средних показателей для частных и многоэтажных домов определены примерные значения коэффициентов:

Толщина утеплителя зависит от материала постройки и его величины, чем меньше теплосопротивление стены или кровли, тем больше должен быть слой изоляции.

Пример: стена из силикатного кирпича толщиной в 0,5 м, которая утепляется пенопластом.

Rст.=0,5/0,7=0,71 — тепловое сопротивление стены

R- Rст.=3,5-0,71=2,79 — величина для пенопласта

Имея все данные, можно рассчитать необходимый слой утеплителя по формуле: d=Rxk

Для пенопласта теплопроводность k=0,038

d=2,79×0,038=0,10 м — потребуются плиты пенопласта толщиной в 10 см

По такому алгоритму легко подсчитать оптимальную величину теплоизоляции для всех участков дома, кроме пола. При вычислениях, касающихся утеплителя основания, необходимо обратиться к таблице температуры грунта в регионе проживания. Именно из нее берутся данные для вычисления ГСОП, а далее ведется подсчет сопротивления каждого слоя и искомая величина утеплителя.

Популярные способы утепления дома

Выполнить теплоизоляцию здания можно на этапе возведения или после его окончания. Среди популярных методов:

  • Монолитная стена существенной толщины (не менее 40 см) из керамического кирпича или дерева.
  • Возведение ограждающих конструкций путем колодезной кладки — создание полости для утеплителя между двумя частями стены.
  • Монтаж наружной теплоизоляции в виде многослойной конструкции из утеплителя, обрешетки, влагозащитной пленки и декоративной отделки.

По готовым формулам произвести расчет оптимальной толщины утеплителя можно без помощи специалиста. При вычислении следует округлять число в большую сторону, небольшой запас величины слоя теплоизолятора будет полезен при временных падениях температуры ниже среднего показателя.

Правила и примеры расчета толщины утеплителя


Расчет теплоизоляционного слоя: формулы и примеры для различных исходных условий. Данные, необходимые для расчета толщины теплоизоляции.

Источник: remontami.ru

 

[content-egg module=GdeSlon template=compare] Коэффициент теплопроводности

— обзор

2.5 Обнаружение и анализ тепловых свойств

Что касается тепловых свойств наноматериалов, физические величины, требующие определения характеристик, включают коэффициент теплопроводности, удельную теплоемкость, тепловое расширение, термическую стабильность и температуру плавления.

По мере того, как тонкопленочный слой материала достигает определенной толщины, эффект границ зерен будет оказывать все более значительное влияние на теплопроводность.Кроме того, коэффициент теплопроводности перпендикулярно пленке имеет тенденцию к уменьшению с уменьшением толщины пленки.

Теоретические предсказания и экспериментальные результаты подтвердили, что наноструктурированные материалы имеют удельную теплоемкость намного выше, чем у обычных объемных материалов. Наноматериалы имеют сравнительно хаотичное распределение атомов по структуре, которая имеет больший объем по сравнению с объемными аналогами. Таким образом, энтропийные вклады из-за этой некристаллической поверхности вносят гораздо больший вклад в удельную теплоемкость, чем средние крупнокристаллические материалы, что приводит к увеличению удельной теплоемкости.

Нанокристаллы почти в два раза больше средних кристаллов по коэффициенту теплового расширения, причем увеличение t в основном связано с составом кристаллических границ. Основной прибор для измерения коэффициента теплового расширения материалов известен как анализатор теплового расширения, но он также известен как термодилатометрический анализатор или термомеханический анализатор . Анализ коэффициента теплового расширения материалов может дать представление о молекулярном движении, структурных изменениях и поведении при тепловом расширении.Для решения таких проблем, как термическое соединение различных материалов при производстве полупроводниковых устройств, анализатор теплового расширения является лучшим инструментом для анализа.

Точка плавления — это температура, при которой материал переходит из твердого состояния в жидкость. Для кристаллических объектов существует четкая точка плавления; однако некристаллические объекты имеют плохо определенную температуру плавления. Температура может увеличиваться до значения, при котором небольшое количество атомов в общей структуре начинает двигаться одновременно с жидким поведением.Эта температура известна как температура стеклования ( T g ). При температурах ниже Т г стекломатериал находится в твердом состоянии; при температурах выше T г — это переохлажденная жидкость. Выражаясь в механических терминах, если температура ниже T g , то произойдет упругая деформация; если температура выше Т г , то начинается вязкостная (жидкая) деформация.

Температура термического разложения — это значение, при котором связи материала могут быть нагреты до разорванного состояния и диссоциированы на другие вещества.

Для пластифицированных некристаллических или аморфных наноматериалов температура стеклования и температура термической диссоциации, отличные от точки плавления, также являются очень важными тепловыми свойствами. Таблица 2.4 показывает температуру плавления нескольких видов материалов в разных масштабах.

Таблица 2.4. Точка плавления нескольких материалов в разных масштабах

Тип материала Размер частиц: диаметр (нм) или общее количество атомов Точка плавления (K)
Au Обычные сыпучие материалы 1340
300 нм 1336
100 нм 1205
20 нм 800
2 нм 600
Sn 10–30 555
500 480
Pb Обычные сыпучие материалы 600
30–45 583
CdS Обычные сыпучие материалы 1678
2 нм ≈910
1.5 нм ≈600
Cu Обычные насыпные материалы 1358
20 нм ≈312

Термические свойства наноматериалов обычно обнаруживаются и анализируются с использованием термогравитационного анализа (TGA) и производная термогравиметрия (DTG).

TGA может обеспечивать непрерывное измерение на основе изменения веса материалов в процессе нагрева во время измерения.В частности, изменения массы отслеживаются как функция температуры с заданной температурной скоростью и могут быть соотнесены с потерями массы и тепловыми переходами в материале. Одновременно можно проводить дифференцированное лечение. А именно, запись изменений качества составляет метод измерения DTG.

С помощью TGA (или DTG) можно определить ряд тепловых свойств материалов, например, температуру старения во время пиролиза и динамику старения, поведение при старении при разных температурах и в различных газовых средах, упаковочные материалы IC, используемые в процесс изготовления исполняемых полупроводниковых устройств, гибких печатных плат и стеклянных подложек, керамических подложек и других компонентов анализа.

В коллоидной системе соответствующие термические свойства частиц также включают, среди прочего, броуновское движение, баланс диффузии и седиментации.

При броуновском движении среднее смещение частицы X¯ может быть выражено как:

X¯ = RTN0Z3πηr

где R — постоянная идеального газа, T — абсолютная температура, N 0 — постоянная Авогадро, Z — интервал времени наблюдения, η — вязкость дисперсионной среды, r — радиус частицы.

Броуновское движение оказывает существенное влияние на природу коллоидных частиц. Броуновское движение — важный фактор, который может повлиять на стабильность дисперсной системы коллоидных частиц. Из-за броуновского движения осаждение коллоидных частиц происходит не из-за гравиметрических сил, а из-за коллоидной агрегации, вызванной столкновениями между частицами, что приводит к осаждению.

Явление диффузии связано с переносом массы, который возникает из-за броуновского движения частиц (броуновское движение) при наличии градиента концентрации.Чем крупнее частицы и чем меньше тепловая скорость, тем менее заметной становится диффузия. Обычно коэффициент диффузии используется для измерения скорости диффузии. Это физическое количество материала, указывающее на диффузионную способность.

В коллоидной системе коэффициент диффузии D можно выразить как:

D = RTN0⋅16πηr

Здесь R — постоянная идеального газа, T — абсолютная температура, N 0 — постоянная Авогадро, η — вязкость дисперсионной среды, r — радиус частицы.

Поскольку коэффициент диффузии коррелирует со средним смещением, полученный коэффициент диффузии D можно также выразить как:

D = X¯22Z

Здесь Z — это конкретный интервал времени наблюдения, а X¯ равно среднее смещение частицы при броуновском движении. В таблице 2.5 показан коэффициент диффузии золя, образующегося из наночастиц золота, при 291 К.

Таблица 2.5. Коэффициент диффузии золя, образующегося из частиц нано-Au при 291 K

Размер частиц нано-Au (нм) Коэффициент диффузии (109 м 2 / с)
1 0 .213
10 0,0213
100 0,00213

Когда взвешенные в жидкости частицы показывают скорость осаждения, равную скорости диффузии, система достигает состояния равновесия, а именно равновесия седиментации. . В состоянии седиментационного равновесия концентрация коллоидных частиц подчиняется закону распределения Гаусса.

Закон распределения Гаусса для коллоидных частиц может быть выражен как:

n2 = n1e − N0RT⋅43r3 (ρp − ρ0) (x2 − x1) g

Здесь n 1 и n 2 — концентрация частиц в поперечном сечении на высоте x 1 и x 2 соответственно, R — идеальная газовая постоянная, T — абсолютная температура, A — Константа Авогадро, r — радиус частицы, ρ0 — плотность коллоидных частиц, ρp — плотность дисперсионной среды, а g — ускорение свободного падения.

Что такое теплопроводность?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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


Разработан теплопроводящий пластик

Ссылка : Что такое теплопроводность? (2014, 9 декабря) получено 6 июня 2021 г. с https: // физ.org / news / 2014-12-what-is-heat-constraction.html

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

проводимости | Физика

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Рассчитайте теплопроводность.
  • Наблюдать за теплопроводностью при столкновении.
  • Изучение теплопроводности обычных веществ.

Рисунок 1. Изоляция используется для ограничения теплопроводности изнутри наружу (зимой) и снаружи внутрь (летом). (кредит: Джайлз Дуглас)

Вам холодно в ногах, когда вы идете босиком по ковру в гостиной в холодном доме, а затем ступаете на плиточный пол кухни. Этот результат интригует, так как ковер и кафельный пол имеют одинаковую температуру.Различные ощущения, которые вы испытываете, объясняются разной скоростью теплопередачи: потери тепла в течение одного и того же промежутка времени больше для кожи, контактирующей с плиткой, чем с ковром, поэтому перепад температуры больше на плитке.

Некоторые материалы проводят тепловую энергию быстрее, чем другие. В целом, хорошие проводники электричества (металлы, такие как медь, алюминий, золото и серебро) также являются хорошими проводниками тепла, тогда как изоляторы электричества (дерево, пластик и резина) являются плохими проводниками тепла.На рисунке 2 показаны молекулы в двух телах при разных температурах. (Средняя) кинетическая энергия молекулы в горячем теле выше, чем в более холодном теле. Если две молекулы сталкиваются, происходит передача энергии от горячей молекулы к холодной. Кумулятивный эффект от всех столкновений приводит к чистому потоку тепла от горячего тела к более холодному телу. Таким образом, тепловой поток зависит от разности температур Δ = Τ горячий T холодный .Таким образом, вы получите более сильный ожог от кипятка, чем от горячей воды из-под крана. И наоборот, если температуры одинаковы, чистая скорость теплопередачи падает до нуля и достигается равновесие. Благодаря тому, что количество столкновений увеличивается с увеличением площади, теплопроводность зависит от площади поперечного сечения. Если прикоснуться ладонью к холодной стене, рука остынет быстрее, чем при прикосновении к ней кончиком пальца.

Рис. 2. Молекулы в двух телах при разных температурах имеют разные средние кинетические энергии.Столкновения, происходящие на контактной поверхности, имеют тенденцию передавать энергию из высокотемпературных областей в низкотемпературные области. На этой иллюстрации молекула в области более низких температур (правая сторона) имеет низкую энергию перед столкновением, но ее энергия увеличивается после столкновения с контактной поверхностью. Напротив, молекула в области более высоких температур (слева) имеет высокую энергию до столкновения, но ее энергия уменьшается после столкновения с контактной поверхностью.

Третий фактор в механизме теплопроводности — это толщина материала, через который передается тепло.На рисунке ниже показана плита из материала с разными температурами с каждой стороны. Предположим, что T 2 больше, чем T 1 , так что тепло передается слева направо. Передача тепла с левой стороны на правую осуществляется серией столкновений молекул. Чем толще материал, тем больше времени требуется для передачи того же количества тепла. Эта модель объясняет, почему толстая одежда зимой теплее, чем тонкая, и почему арктические млекопитающие защищаются толстым салом.

Рис. 3. Теплопроводность происходит через любой материал, представленный здесь прямоугольной полосой, будь то оконное стекло или моржовый жир. Температура материала T 2 слева и T 1 справа, где T 2 больше, чем T 1 . Скорость теплопередачи за счет теплопроводности прямо пропорциональна площади поверхности A, разности температур T 2 T 1 и проводимости вещества k .Скорость теплопередачи обратно пропорциональна толщине d .

Наконец, скорость теплопередачи зависит от свойств материала, описываемых коэффициентом теплопроводности. Все четыре фактора включены в простое уравнение, выведенное из экспериментов и подтвержденное экспериментами. Скорость кондуктивной теплопередачи через пластину материала, такую ​​как показанная на рисунке 3, равна

.

[латекс] \ displaystyle \ frac {Q} {t} = \ frac {kA \ left (T_2-T_1 \ right)} {d} \\ [/ latex],

, где [latex] \ frac {Q} {t} \\ [/ latex] — это скорость теплопередачи в ваттах или килокалориях в секунду, k — это теплопроводность материала, A и d — это его площадь поверхности и толщина, как показано на Рисунке 3, а ( T 2 T 1 ) — разница температур на плите.В таблице 1 приведены типичные значения теплопроводности.

Пример 1. Расчет теплопроводности: скорость теплопроводности через ледяной ящик

Ледяной ящик из пенополистирола имеет общую площадь 0,950 м 2 и стенки со средней толщиной 2,50 см. В коробке есть лед, вода и напитки в банках с температурой 0 ° C. Внутренняя часть ящика охлаждается за счет таяния льда. Сколько льда тает за сутки, если хранить ледяной ящик в багажнике автомобиля при температуре 35,0ºC?

Стратегия

Этот вопрос включает как тепло для фазового перехода (таяние льда), так и передачу тепла за счет теплопроводности.{\ circ} \ text {C}; \\ t & = & 1 \ text {day} = 24 \ text {hours} = 86 400 \ text {s}. \ end {array} \\ [/ latex]

Определите неизвестные. Нам нужно найти массу льда м . Нам также нужно будет вычислить чистое тепло, передаваемое для плавления льда, Q . Определите, какие уравнения использовать. Скорость теплопередачи за счет теплопроводности определяется по формуле

.

[латекс] \ displaystyle \ frac {Q} {t} = \ frac {kA \ left (T_2-T_1 \ right)} {d} \\ [/ latex]

Тепло используется для плавления льда: Q мл f .{\ circ} \ text {C} \ right)} {0,0250 \ text {m}} = 13,3 \ text {J / s} \\ [/ latex]

Умножьте скорость теплопередачи на время (1 день = 86 400 с): Q = [латекс] \ left (\ frac {Q} {t} \ right) t \\ [/ latex] = ( 13,3 Дж / с) (86400 с) = 1,15 × 10 6 Дж

Установите равным теплу, передаваемому для растапливания льда: Q = мл f . Решим относительно массы м :

[латекс] \ displaystyle {m} = \ frac {Q} {L _ {\ text {f}}} = \ frac {1.3 \ text {Дж / кг}} = 3,44 \ text {кг} \\ [/ latex]

Обсуждение

Результат 3,44 кг, или около 7,6 фунта, кажется вполне правильным, если судить по опыту. Вы можете рассчитывать на использование мешка льда весом около 4 кг (7–10 фунтов) в день. Если вы добавляете горячую пищу или напитки, потребуется немного льда.

Проверка проводимости в таблице 1 показывает, что пенополистирол — очень плохой проводник и, следовательно, хороший изолятор. Среди других хороших изоляторов — стекловолокно, шерсть и перья из гусиного пуха. Как и пенополистирол, все они включают в себя множество маленьких карманов с воздухом, благодаря низкой теплопроводности воздуха.

Таблица 1. Теплопроводность обычных веществ
Вещество Теплопроводность k (Дж / с⋅м⋅ºC)
Серебро 420
Медь 390
Золото 318
Алюминий 220
Стальной чугун 80
Сталь (нержавеющая) 14
Лед 2.2
Стекло (среднее) 0,84
Бетонный кирпич 0,84
Вода 0,6
Жировая ткань (без крови) 0,2
Асбест 0,16
Гипсокартон 0,16
Дерево 0,08–0,16
Снег (сухой) 0,10
Пробка 0.042
Стекловата 0,042
Шерсть 0,04
Пуховые перья 0,025
Воздух 0,023
Пенополистирол 0,010

Рис. 4. Стекловолокно используется для изоляции стен и потолков, чтобы предотвратить теплопередачу между внутренней частью здания и внешней средой.

Комбинацией материала и толщины часто манипулируют для создания хороших изоляторов — чем меньше проводимость k и чем больше толщина d , тем лучше.Соотношение [латекс] \ frac {d} {k} \\ [/ latex], таким образом, будет большим для хорошего изолятора. Соотношение [латекс] \ frac {d} {k} \\ [/ latex] называется коэффициентом R . Скорость кондуктивной теплопередачи обратно пропорциональна R . Чем больше значение R , тем лучше изоляция. R Коэффициент чаще всего указывается для бытовой теплоизоляции, холодильников и т. П. — к сожалению, он все еще выражается в неметрических единицах футов 2 · ° F · ч / британская тепловая единица, хотя единицы обычно не указываются (1 британский тепловая единица [BTU] — это количество энергии, необходимое для изменения температуры на 1.0 фунтов воды при температуре 1,0 ° F). Пара типичных значений: коэффициент R, , равный 11, для стекловолоконных войлок (кусков) изоляции толщиной 3,5 дюйма и коэффициент R, , равный 19, для стекловолоконных войлоков, толщиной 6,5 дюймов. Стены обычно утепляются 3,5-дюймовыми ватными покрытиями, а потолки — 6,5-дюймовыми. В холодном климате для потолков и стен можно использовать более толстые войлоки.

Обратите внимание, что в таблице 1 лучшие теплопроводники — серебро, медь, золото и алюминий — также являются лучшими электрическими проводниками, что опять же связано с плотностью свободных электронов в них.Кухонная утварь обычно изготавливается из хороших проводников.

Пример 2. Расчет разницы температур, поддерживаемой теплопередачей: теплопроводность через алюминиевую кастрюлю

Вода кипит в алюминиевой кастрюле, поставленной на электрический элемент на плите. Дно кастрюли имеет толщину 0,800 см и диаметр 14,0 см. Кипящая вода испаряется со скоростью 1,00 г / с. Какая разница температур на дне сковороды?

Стратегия

Проводимость через алюминий является здесь основным методом теплопередачи, поэтому мы используем уравнение для скорости теплопередачи и решаем разницу температур .

[латекс] \ displaystyle {T} _2-T_1 = \ frac {Q} {t} \ left (\ frac {d} {kA} \ right) \\ [/ latex]

Решение

Определите известные значения и преобразуйте их в единицы СИ Толщина поддона d = 0,900 см = 8,0 × 10 −3 м площадь поддона A = π (0,14 / 2) 2 м 2 = 1,54 × 10 −2 м 2 , а теплопроводность k = 220 Дж / с ⋅ м ⋅ ° C.

Рассчитайте необходимую теплоту испарения 1 г воды: Q = мл v = (1.{\ circ} \ text {C} \\ [/ latex]

Обсуждение

Значение теплопередачи [латекс] \ frac {Q} {t} \ [/ latex] = 2,26 кВт или 2256 Дж / с типично для электрической плиты. Это значение дает очень небольшую разницу температур между плитой и сковородой. Учтите, что конфорка печи раскалилась докрасна, а температура внутри сковороды почти 100ºC из-за контакта с кипящей водой. Этот контакт эффективно охлаждает дно сковороды, несмотря на его близость к очень горячей конфорке плиты.Алюминий настолько хороший проводник, что достаточно лишь этой небольшой разницы температур для передачи тепла в сковороду 2,26 кВт.

Проводимость вызвана случайным движением атомов и молекул. По сути, это неэффективный механизм переноса тепла на макроскопические расстояния и короткие временные расстояния. Возьмем, к примеру, температуру на Земле, которая была бы невыносимо холодной ночью и чрезвычайно высокой днем, если бы перенос тепла в атмосфере происходил только за счет теплопроводности.В другом примере автомобильные двигатели будут перегреваться, если не будет более эффективного способа отвода избыточного тепла от поршней.

Проверьте свое понимание

Как изменяется скорость теплопередачи за счет теплопроводности, когда все пространственные размеры удваиваются?

Решение

Поскольку площадь является произведением двух пространственных измерений, она увеличивается в четыре раза, когда каждое измерение удваивается ( A final = (2 d ) 2 = 4 d 2 = 4 А начальный ).А расстояние просто удваивается. Поскольку разница температур и коэффициент теплопроводности не зависят от пространственных размеров, скорость передачи тепла за счет теплопроводности увеличивается в четыре раза, деленные на два или два:

[латекс] \ left (\ frac {Q} {t} \ right) _ {\ text {final}} = \ frac {kA _ {\ text {final}} \ left (T_2-T_1 \ right)} {d_ {\ text {final}}} = \ frac {k \ left (4A _ {\ text {initial}} \ right) \ left (T_2-T_1 \ right)} {2d _ {\ text {initial}}} = 2 \ frac {kA _ {\ text {initial}} \ left (T_2-T_1 \ right)} {d _ {\ text {initial}}} = 2 \ left (\ frac {Q} {t} \ right) _ {\ text {initial}} \\ [/ latex]

Сводка раздела

  • Теплопроводность — это передача тепла между двумя объектами, находящимися в непосредственном контакте друг с другом.
  • Скорость теплопередачи [латекс] \ frac {Q} {t} \ [/ latex] (энергия в единицу времени) пропорциональна разнице температур T 2 T 1 и площадь контакта A и обратно пропорциональна расстоянию d между объектами: [latex] \ frac {Q} {t} = \ frac {\ text {kA} \ left ({T} _ {2} — {T} _ {1} \ right)} {d} \\ [/ latex].

Концептуальные вопросы

  1. Некоторые электроплиты имеют плоскую керамическую поверхность со скрытыми нагревательными элементами.Кастрюля, поставленная над нагревательным элементом, будет нагрета, при этом безопасно прикасаться к поверхности всего в нескольких сантиметрах от нее. Почему керамика с проводимостью меньше, чем у металла, но выше, чем у хорошего изолятора, является идеальным выбором для плиты?
  2. Свободная белая одежда, закрывающая большую часть тела, идеальна для обитателей пустыни как на жарком солнце, так и в холодные вечера. Объясните, чем выгодна такая одежда и днем, и ночью.

Рисунок 5.Джеллабию носят многие мужчины в Египте. (кредит: Зерида)

Задачи и упражнения

  1. (a) Рассчитайте коэффициент теплопроводности через стены дома толщиной 13,0 см, у которых средняя теплопроводность в два раза выше, чем у стекловаты. Предположим, что нет ни окон, ни дверей. Площадь стен составляет 120 м 2 2 , их внутренняя поверхность имеет температуру 18,0ºC, а внешняя поверхность — 5,00ºC. (b) Сколько комнатных обогревателей мощностью 1 кВт потребуется для уравновешивания теплопередачи за счет теплопроводности?
  2. Скорость теплопередачи из окна в зимний день достаточно высока, чтобы охладить воздух рядом с ним.Чтобы увидеть, насколько быстро окна передают тепло за счет теплопроводности, рассчитайте коэффициент теплопроводности в ваттах через окно размером 3,00 м 2 толщиной 0,635 см (1/4 дюйма), если температура внутренней и внешней поверхностей составляет 5,00 ºC и −10,0ºC соответственно. Такая высокая скорость не будет поддерживаться — внутренняя поверхность остынет и даже может образоваться иней.
  3. Рассчитайте скорость отвода тепла от тела человека, предполагая, что внутренняя температура ядра составляет 37,0 ° C, а температура кожи равна 34.0ºC, толщина тканей в среднем составляет 1,00 см, а площадь поверхности составляет 1,40 м 2 .
  4. Предположим, вы стоите одной ногой на керамическом полу и одной ногой на шерстяном ковре, соприкасаясь каждой ногой на площади 80,0 см. 2 . И керамика, и ковер имеют толщину 2,00 см и температуру на нижней стороне 10,0 ° C. С какой скоростью должна происходить теплопередача от каждой ступни, чтобы верхняя часть керамики и ковра поддерживала температуру 33,0 ° C?
  5. Человек потребляет 3000 ккал пищи за один день, преобразовывая большую ее часть для поддержания температуры тела.Если он теряет половину этой энергии из-за испарения воды (при дыхании и потоотделении), сколько килограммов воды испаряется?
  6. (a) Огнеходящий бежит по раскаленному углю, не получив ожогов. Рассчитайте теплопроводность, передаваемую подошве одной ступни огнехожника, учитывая, что нижняя часть ступни представляет собой мозоль толщиной 3,00 мм с проводимостью в нижней части диапазона для древесины, а ее плотность составляет 300 кг / м3. 3 . Площадь контакта 25,0 см 2 , температура углей 700ºC, время контакта 1.00 с. (b) Какое повышение температуры происходит в 25,0 см 3 пораженной ткани? (c) Как вы думаете, какое влияние это окажет на ткань, учитывая, что каллус состоит из мертвых клеток?
  7. (а) Какова скорость теплопроводности через мех толщиной 3 см у крупного животного с площадью поверхности 1,40 м 2 ? Предположим, что температура кожи животного 32,0ºC, температура воздуха –5,00ºC и мех имеет такую ​​же теплопроводность, как воздух.(б) Какой прием пищи потребуется животному в течение одного дня, чтобы восполнить эту теплопередачу?
  8. Морж передает энергию путем теплопроводности через свой жир с мощностью 150 Вт при погружении в воду с температурой –1,00 ° C. Внутренняя температура моржа составляет 37,0ºC, а его площадь поверхности составляет 2,00 м 2 . Какова средняя толщина его подкожного жира, который имеет проводимость жировых тканей без крови?

    Рис. 6. Морж на льду. (Источник: капитан Бадд Кристман, Корпус NOAA)

  9. Сравните коэффициент теплопроводности через 13.Стена толщиной 0 см, имеющая площадь 10,0 м 2 и удвоенную теплопроводность, чем у стекловаты, со скоростью теплопроводности через окно толщиной 0,750 см и площадью 2,00 м 2 , предполагая одинаковую разницу температур между ними.
  10. Предположим, что человек покрыт с головы до ног шерстяной одеждой средней толщины 2,00 см и передает энергию путем теплопроводности через одежду со скоростью 50,0 Вт. Какова разница температур в одежде, если площадь поверхности равна 1.40 м 2 ?
  11. Некоторые поверхности плит сделаны из гладкой керамики, что облегчает их очистку. Если керамика имеет толщину 0,600 см и теплопроводность происходит через ту же площадь и с той же скоростью, что и в примере 2, какова разница температур в ней? Керамика имеет такую ​​же теплопроводность, как стекло и кирпич.
  12. Один из простых способов сократить расходы на отопление (и охлаждение) — это добавить дополнительную изоляцию на чердаке дома. Предположим, что в доме уже есть 15 см стекловолоконной изоляции на чердаке и на всех внешних поверхностях.Если добавить на чердак еще 8,0 см стеклопластика, то на какой процент упадет стоимость отопления дома? Возьмем одноэтажный дом размером 10 м на 15 м на 3,0 м. Не обращайте внимания на проникновение воздуха и потерю тепла через окна и двери.
  13. (a) Рассчитайте коэффициент теплопроводности через окно с двойным остеклением, которое имеет площадь 1,50 м 2 и состоит из двух стекол толщиной 0,800 см, разделенных воздушным зазором в 1,00 см. Температура внутренней поверхности 15.0ºC, а снаружи −10,0ºC. (Подсказка: на двух стеклянных панелях наблюдаются одинаковые перепады температуры. Сначала найдите их, а затем перепад температуры в воздушном зазоре. Эта проблема игнорирует повышенную теплопередачу в воздушном зазоре из-за конвекции.) (B) Рассчитайте скорость теплопроводность через окно толщиной 1,60 см той же площади и с такими же температурами. Сравните свой ответ с ответом на часть (а).
  14. Многие решения принимаются на основе периода окупаемости: времени, которое потребуется за счет экономии, чтобы равняться капитальным затратам на инвестиции.Приемлемые сроки окупаемости зависят от бизнеса или философии. (Для некоторых отраслей период окупаемости составляет всего два года.) Предположим, вы хотите установить дополнительную изоляцию, о которой идет речь в вопросе 12. Если стоимость энергии составляет 1 доллар США за миллион джоулей, а стоимость изоляции составляет 4 доллара США за квадратный метр, тогда рассчитайте простой срок окупаемости. . Возьмем среднее значение Δ T для 120-дневного отопительного сезона равным 15,0 ° C.
  15. Для человеческого тела, какова скорость теплопередачи через ткани тела при следующих условиях: толщина ткани 3.00 см, изменение температуры 2,00ºC, а площадь кожи 1,50 м 2 . Как это соотносится со средней скоростью передачи тепла телу в результате потребления энергии около 2400 ккал в день? (Никакие упражнения не включены.)

Глоссарий

R-фактор: отношение толщины материала к проводимости

скорость кондуктивной теплопередачи: скорость теплопередачи от одного материала к другому

теплопроводность: способность материала проводить тепло

Избранные решения проблем и упражнения

1.(а) 1.01 × 10 3 Вт; (б) Один

3. 84.0 Вт

5. 2,59 кг

7. (а) 39,7 Вт; (б) 820 ккал

9. 35 к 1, окно к стене

11. 1,05 × 10 3 К

13. (а) 83 Вт; (b) в 24 раза больше, чем у окна с двойным остеклением.

15. 20,0 Вт, 17,2% от 2400 ккал в день


Руководство по выбору нагревателя

| Уотлоу

Что такое отопление — три метода нагрева

При нагревании объекта или вещества увеличивается количество тепловой или молекулярной кинетической энергии.Тепловая энергия всегда течет из горячих регионов в холодные, пока не будет достигнуто равновесие. В этот момент «нагрев» более холодной области прекращается и достигается изотермическое состояние.

Строго говоря, отопление может осуществляться только двумя способами; проводимость и сияние. Конвекция — это тип кондуктивного нагрева.

Ниже приведены некоторые краткие определения и подсказки:

Проводимость

Режим теплопередачи внутри вещества или твердых тел, находящихся в прямом контакте друг с другом, при наличии разницы температур.На кондуктивный нагрев больше всего влияет то, насколько легко тепло проходит через вещество — его теплопроводность — и какая масса должна поглощать тепловую энергию.

Конвекция

Режим теплопередачи, связанный с теплопроводностью, при котором тепло передается из области с более высокой температурой в текучей среде (жидкости или газе) в область с более низкой температурой. Это достигается за счет плавучести. По мере того как нагретая жидкость, контактирующая с источником тепла, расширяется, она приобретает меньший вес на единицу объема и поднимается; и заменяется окружающей, более холодной, более тяжелой жидкостью.Это приводит к движению масс внутри жидкости, вызывая конвекционные потоки. На конвекционный нагрев влияют допустимая удельная мощность жидкости, теплопроводность и коэффициент расширения.

Сияние

Процесс нагрева, при котором лучистая энергия в форме электромагнитных волн направляется на объект. Земля нагревается лучистой энергией солнца. Хотя все электромагнитные волны будут «нагревать», наиболее полезная энергия нагрева содержится в инфракрасной части электромагнитного спектра.Лучистое отопление чаще всего используется для нагрева твердых тел и жидкостей. Газы обычно не подвергаются воздействию из-за их прозрачной природы. Основными факторами лучистого обогрева являются расстояние между объектом и источником тепла и то, насколько хорошо он поглощает лучистую энергию. Например, темная матовая поверхность лучше впитывает влагу, чем светлая яркая полированная поверхность.

Лучшие 10 теплопроводящих материалов

Теплопроводность — это мера способности материала пропускать через него тепло.Материалы с высокой теплопроводностью могут эффективно передавать тепло и легко забирать тепло из окружающей среды. Плохие теплопроводники сопротивляются тепловому потоку и медленно извлекают тепло из окружающей среды. Теплопроводность материала измеряется в ваттах на метр на градус Кельвина (Вт / м • К) в соответствии с рекомендациями S.I (Международная система).

10 лучших измеряемых теплопроводных материалов и их значения приведены ниже. Эти значения проводимости являются средними из-за разницы в теплопроводности в зависимости от используемого оборудования и среды, в которой были получены измерения.

Материалы теплопроводящие

  1. Diamond — 2000 — 2200 Вт / м • K

    Алмаз является ведущим теплопроводным материалом и имеет измеренные значения проводимости в 5 раз выше, чем у меди, самого производимого металла в Соединенных Штатах. Атомы алмаза состоят из простой углеродной основы, которая представляет собой идеальную молекулярную структуру для эффективной теплопередачи. Часто материалы с простейшим химическим составом и молекулярной структурой имеют самые высокие значения теплопроводности.

    Diamond — важный компонент многих современных портативных электронных устройств. Их роль в электронике — способствовать рассеиванию тепла и защищать чувствительные части компьютера. Высокая теплопроводность алмазов также оказывается полезной при определении подлинности камней в ювелирных изделиях. Добавление небольшого количества алмаза в инструменты и технологии может сильно повлиять на свойства теплопроводности.

  2. Серебро — 429 Вт / м • K

    Серебро — относительно недорогой и распространенный теплопроводник.Серебро входит в состав многих бытовых приборов и является одним из самых универсальных металлов из-за его ковкости. 35% серебра, производимого в США, используется для изготовления электрических инструментов и электроники (US Geological Survey Mineral Community 2013). Вспомогательный продукт серебра, серебряная паста, пользуется все большим спросом из-за его использования в экологически чистых источниках энергии. Серебряная паста используется в производстве фотоэлектрических элементов, которые являются основным компонентом солнечных батарей.

  3. Медь — 398 Вт / м • K

    Медь — наиболее часто используемый металл для производства токопроводящих приборов в США.Медь имеет высокую температуру плавления и умеренную скорость коррозии. Это также очень эффективный металл для минимизации потерь энергии при передаче тепла. Металлические кастрюли, трубы для горячей воды и автомобильные радиаторы — все это приборы, в которых используются проводящие свойства меди.

  4. Золото — 315 Вт / м • K

    Золото — редкий и дорогой металл, который используется для специальных проводящих применений. В отличие от серебра и меди, золото редко тускнеет и может выдерживать большие количества коррозии.

  5. Карбид кремния — 270 Вт / м • K

    Карбид кремния — это полупроводник, состоящий из сбалансированной смеси атомов кремния и углерода. При изготовлении и сплавлении кремний и углерод соединяются, образуя чрезвычайно твердый и прочный материал. Эта смесь часто используется в качестве компонента автомобильных тормозов, турбинных машин и стальных смесей.

  6. Оксид бериллия– 255 Вт / м • K

    Оксид бериллия используется во многих высокопроизводительных деталях для таких приложений, как электроника, поскольку он обладает высокой теплопроводностью и является хорошим электрическим изолятором.

  7. Алюминий — 247 Вт / м • K

    Алюминий обычно используется в качестве экономичной замены меди. Хотя алюминий не такой проводящий, как медь, его много, и с ним легко работать из-за его низкой температуры плавления. Алюминий является важным компонентом светильников L.E.D (светоизлучающих диодов). Медно-алюминиевые смеси набирают популярность, поскольку они могут использовать свойства как меди, так и алюминия и могут производиться с меньшими затратами.

  8. Вольфрам — 173 Вт / м • K

    Вольфрам имеет высокую температуру плавления и низкое давление пара, что делает его идеальным материалом для приборов, которые подвергаются воздействию высоких уровней электричества.Химическая инертность вольфрама позволяет использовать его в электродах, являющихся частью электронных микроскопов, без изменения электрических токов. Он также часто используется в лампах и как компонент электронно-лучевых трубок.

  9. Графит 168 Вт / м • K

    Графит — это распространенная, недорогая и легкая альтернатива другим углеродным аллотропам. Его часто используют в качестве добавки к смесям полимеров для улучшения их теплопроводных свойств. Батареи — знакомый пример устройства, использующего высокую теплопроводность графита.

  10. Цинк 116 Вт / м • K

    Цинк — один из немногих металлов, которые можно легко комбинировать с другими металлами для создания металлических сплавов (смеси двух или более металлов). 20% цинковых приборов в США состоят из цинковых сплавов. При цинковании используется 40% производимого чистого цинка. Цинкование — это процесс нанесения цинкового покрытия на сталь или железо, которое предназначено для защиты металла от атмосферных воздействий и ржавчины.

Список литературы

Мохена, Т.К., Мочане, М. Дж., Сефади, Дж. С., Мотлунг, С. В., и Андала, Д. М. (2018). Теплопроводность полимерных композитов на основе графита. Влияние теплопроводности на энергетические технологии. DOI: 10.5772 / intechopen.75676

Оксид бериллия Получено с https://thermtest.com/materials-database#Beryllium-Oxide

База данных материалов для термических испытаний. https://thermtest.com/materials-database

Автор: Каллиста Уилсон, младший технический писатель Thermtest

Измерения теплопроводности нагретого протонами теплого плотного алюминия

  • 1.

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

  • 2.

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

    ADS CAS Статья МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • 3.

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

    ADS CAS Статья МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • 4.

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

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 5.

    Desjarlais, M. P., Kress, J. D. & Collins, L.A. Электропроводность для теплой, плотной алюминиевой плазмы и жидкостей. Phys. Ред. E 66 , 025401 (2002).

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 6.

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

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 7.

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

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 8.

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

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 9.

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

    ADS Статья Google Scholar

  • 10.

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

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 11.

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

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 12.

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

    ADS CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 13.

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

    ADS Статья Google Scholar

  • 14.

    Desjarlais, M. P., Scullard, C. R., Benedict, L. X., Whitley, H. D. & Redmer, R. Расчеты транспортных свойств в невырожденном пределе и роль электрон-электронного рассеяния с использованием функции плотности. Phys. Ред. E 95 , 033203 (2017).

    ADS Статья PubMed Google Scholar

  • 15.

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

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 16.

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

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 17.

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

    ADS Статья Google Scholar

  • 18.

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

    ADS CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 19.

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

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 20.

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

    ADS CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 21.

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

    ADS Статья Google Scholar

  • 22.

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

    ADS CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 23.

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

    ADS CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 24.

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

    ADS CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 25.

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

  • 26.

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

    ADS CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 27.

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

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 28.

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

    CAS Статья Google Scholar

  • 29.

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

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 30.

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

  • 31.

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

    ADS CAS Статья МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • 32.

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

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 33.

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

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 34.

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

    ADS CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 35.

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

    ADS CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 36.

    Kandyla, M., Shih, T. & Mazur, E. Фемтосекундная динамика лазерно-индуцированного фазового перехода твердое тело-жидкость в алюминии. Phys. Ред. B 75 , 214107 (2007).

    ADS Статья Google Scholar

  • 37.

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

    ADS CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 38.

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

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 39.

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

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 40.

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

    ADS CAS Статья МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • 41.

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

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 42.

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

  • 43.

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

  • 44.

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

    ADS CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 45.

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

    ADS CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 46.

    Chapman, S. & Cowling, T. Математическая теория неоднородных газов: учет кинетической теории вязкости, теплопроводности и диффузии в газах (Cambridge University Press, 1970).

  • 47.

    Haxhimali, T., Rudd, R. E., Cabot, W. H. & Graziani, F. R. Диффузия в асимметричных ионных смесях юкавы в плотной плазме. Phys. Ред. E 90 , 023104 (2014).

    ADS Статья Google Scholar

  • 48.

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

  • 49.

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

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 50.

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

    ADS CAS Статья Google Scholar

  • 51.

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

  • 52.

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

  • 53.

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

    ADS MathSciNet Статья МАТЕМАТИКА Google Scholar

  • Какие металлы лучше всего проводят тепло? | Metal Supermarkets

    Теплопроводность измеряет способность металла проводить тепло.Это свойство различается в зависимости от типа металла, и его важно учитывать в приложениях, где часто встречаются высокие рабочие температуры.

    В чистых металлах теплопроводность остается примерно такой же при повышении температуры. Однако в сплавах теплопроводность увеличивается с температурой.

    Какие металлы лучше всего проводят тепло?

    Обычные металлы, ранжированные по теплопроводности
    Рейтинг Металл Теплопроводность [БТЕ / (ч · фут⋅ ° F)]
    1 Медь 223
    2 Алюминий 118
    3 Латунь 64
    4 Сталь 17
    5 Бронза 15

    Как видите, из наиболее распространенных металлов медь и алюминий обладают самой высокой теплопроводностью, а сталь и бронза — самой низкой.Теплопроводность — очень важное свойство при выборе металла для конкретного применения. Поскольку медь является отличным проводником тепла, она хороша для теплообменников, радиаторов и даже днища кастрюль. Поскольку сталь плохо проводит тепло, она подходит для использования в высокотемпературных средах, таких как двигатели самолетов.

    Вот некоторые важные области применения, в которых требуются металлы, хорошо проводящие тепло:

    • Теплообменники
    • Радиаторы
    • Посуда

    Теплообменники

    Теплообменник — это обычное применение, где важна хорошая теплопроводность.Теплообменники выполняют свою работу, передавая тепло для нагрева или охлаждения.

    Медь — популярный выбор для теплообменников в промышленных объектах, систем кондиционирования воздуха, охлаждения, резервуаров для горячей воды и систем теплых полов. Его высокая теплопроводность позволяет теплу быстро проходить через него. Медь имеет дополнительные свойства, желательные для теплообменников, включая устойчивость к коррозии, биологическому обрастанию, нагрузкам и тепловому расширению.

    Алюминий также может использоваться в некоторых теплообменниках как более экономичная альтернатива.

    Теплообменники обычно используются в следующих ситуациях:

    Промышленные объекты

    Теплообменники на промышленных объектах включают ископаемые и атомные электростанции, химические предприятия, опреснительные установки и морские службы.

    На промышленных предприятиях медно-никелевый сплав используется для изготовления трубок теплообменника. Сплав имеет хорошую коррозионную стойкость, что защищает от коррозии в морской среде. Он также обладает хорошей устойчивостью к биологическому обрастанию, чтобы избежать образования водорослей и морского мха.Алюминиево-латунный сплав имеет аналогичные свойства и может использоваться как альтернатива.

    Солнечные системы термального водоснабжения

    Солнечные водонагреватели — это экономичный способ нагрева воды, в котором медная трубка используется для передачи солнечной тепловой энергии воде. Медь используется из-за ее высокой теплопроводности, устойчивости к воздушной и водной коррозии и механической прочности.

    Газовые водонагреватели

    Газо-водяные теплообменники передают тепло, вырабатываемое газовым топливом, воде.Они распространены в жилых и коммерческих котлах. Для газовых водонагревателей предпочтительным материалом является медь из-за ее высокой теплопроводности и простоты изготовления.

    Принудительное воздушное отопление и охлаждение

    Тепловые насосы, использующие воздух, давно используются для отопления жилых и коммерческих помещений. Они работают за счет теплообмена воздух-воздух через испарительные агрегаты. Их можно использовать в дровяных печах, котлах и печах. Опять же, медь обычно используется из-за ее высокой теплопроводности.

    Радиаторы

    Радиаторы — это тип теплообменника, который передает тепло, выделяемое электронным или механическим устройством, в движущуюся охлаждающую жидкость. Жидкость отводит тепло от устройства, позволяя ему остыть до желаемой температуры. Используются металлы с высокой теплопроводностью.

    В компьютерах

    радиаторы используются для охлаждения центральных процессоров или графических процессоров. Радиаторы также используются в мощных устройствах, таких как силовые транзисторы, лазеры и светодиоды (светодиоды).

    Радиаторы предназначены для увеличения площади поверхности, контактирующей с охлаждающей жидкостью.

    Алюминиевые сплавы являются наиболее распространенным материалом для теплоотвода. Это потому, что алюминий стоит меньше меди. Однако медь используется там, где требуется более высокий уровень теплопроводности. В некоторых радиаторах используются комбинированные алюминиевые ребра с медным основанием.

    Посуда

    В посуде чаще используется металл с хорошей теплопроводностью. Когда вы разогреваете еду, вы не хотите ждать весь день.Вот почему медь используется для изготовления дна высококачественной посуды, потому что металл быстро проводит тепло и равномерно распределяет его по своей поверхности.

    Однако, если у вас ограниченный бюджет, вы можете использовать алюминиевую посуду в качестве альтернативы. Для разогрева еды может потребоваться немного больше времени, но ваш кошелек будет вам благодарен!

    Metal Supermarkets — крупнейший в мире поставщик мелкосерийного металла с более чем 85 магазинами в США, Канаде и Великобритании.Мы эксперты по металлу и обеспечиваем качественное обслуживание клиентов и продукцию с 1985 года.

    В Metal Supermarkets мы поставляем широкий ассортимент металлов для различных областей применения. В нашем ассортименте: нержавеющая сталь, легированная сталь, оцинкованная сталь, инструментальная сталь, алюминий, латунь, бронза и медь.

    Наша горячекатаная и холоднокатаная сталь доступна в широком диапазоне форм, включая пруток, трубы, листы и пластины. Мы можем разрезать металл в точном соответствии с вашими требованиями.

    Посетите одно из наших 80+ офисов в Северной Америке сегодня.

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *