Snabzhenec-ufa.ru

Строительные материалы
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Коэффициент теплопроводности строительных материалов; таблица и цифры

Коэффициент теплопроводности строительных материалов — таблица и цифры

Первый вопрос, который возникает, у того, кто решил построить собственный дом, – какой использовать для этого материал. От этого зависит выбор фундамента, в свою очередь, а также теплопроводность стен. На это влияет наличие пор, плотность и прочие характеристики стройматериала. Главнейшим из них является теплопроводность. Коэффициенты теплопроводности строительных материалов, конечно, неодинаковы. И выбирать нужно материал наиболее подходящий для постройки дома в данной местности.

Узнать значение коэффициента теплопроводности можно из документации производителя на этот материал. Коэффициент теплопроводности строительных материалов, таблица тоже поможет выяснить интересующую величину. К примеру, теплопроводность дерева лучше, чем у кирпича. Поэтому, кирпичные стены в доме должны быть втрое толще стен из сосновых бревен, чтобы было также тепло.

В установившемся режиме плотность потока энергии, передающейся посредством теплопроводности, пропорциональна градиенту температуры:

q → = − ϰ g r a d ⁡ T >=-varkappa mathop > T>

где q → >> — вектор плотности теплового потока — количество энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной каждой оси, ϰ коэффициент теплопроводности (удельная теплопроводность), T — температура. Минус в правой части показывает, что тепловой поток направлен противоположно вектору grad ⁡ T > T> (то есть в сторону скорейшего убывания температуры). Это выражение известно как закон теплопроводности Фурье. [1]

В интегральной форме это же выражение запишется так (если речь идёт о стационарном потоке тепла от одной грани параллелепипеда к другой):

P = − ϰ S Δ T l , >,> P = − Вт м ⋅ К ⋅ м 2 ⋅ К м = Вт > over <>cdot >>>cdot <<>^<2>cdot >> over >>=>>

где P — полная мощность тепловой передачи, S — площадь сечения параллелепипеда, Δ T — перепад температур граней, l — длина параллелепипеда, то есть расстояние между гранями.

Связь с электропроводностью [ править | править код ]

Связь коэффициента теплопроводности ϰ с удельной электрической проводимостью σ в металлах устанавливает закон Видемана — Франца:

ϰ σ = π 2 3 ( k e ) 2 T , >=><3>>left(>right)^<2>T,> где k — постоянная Больцмана, e — заряд электрона, T — абсолютная температура.

Коэффициент теплопроводности газов [ править | править код ]

В газах коэффициент теплопроводности может быть найден по приближённой формуле [2]

ϰ ∼ 1 3 ρ c v λ v ¯ , <3>>rho c_lambda >,>

где ρ — плотность газа, c v > — удельная теплоёмкость при постоянном объёме, λ — средняя длина свободного пробега молекул газа, v ¯ >> — средняя тепловая скорость. Эта же формула может быть записана как [3]

ϰ = i k 3 π 3 / 2 d 2 R T μ , <3pi ^<3/2>d^<2>>>>>,>

Читайте так же:
Квадрат для расшивки кирпичей

где i — сумма поступательных и вращательных степеней свободы молекул (для двухатомного газа i = 5 , для одноатомного i = 3 ), k — постоянная Больцмана, μ — молярная масса, T — абсолютная температура, d — эффективный (газокинетический) диаметр молекул, R — универсальная газовая постоянная. Из формулы видно, что наименьшей теплопроводностью обладают тяжелые одноатомные (инертные) газы, наибольшей — легкие многоатомные (что подтверждается практикой, максимальная теплопроводность из всех газов — у водорода, минимальная — у радона, из нерадиоактивных газов — у ксенона).

Теплопроводность в сильно разреженных газах [ править | править код ]

Приведённое выше выражение для коэффициента теплопроводности в газах не зависит от давления. Однако если газ сильно разрежен, то длина свободного пробега определяется не столкновениями молекул друг с другом, а их столкновениями со стенками сосуда. Состояние газа, при котором длина свободного пробега молекул ограничивается размерами сосуда называют высоким вакуумом. При высоком вакууме теплопроводность убывает пропорционально плотности вещества (то есть пропорциональна давлению в системе): ϰ ∼ 1 3 ρ c v l v ¯ ∝ P <3>>rho c_l>propto P> , где l — размер сосуда, P — давление.

Таким образом коэффициент теплопроводности вакуума тем ближе к нулю, чем глубже вакуум. Это связано с низкой концентрацией в вакууме материальных частиц, способных переносить тепло. Тем не менее, энергия в вакууме передаётся с помощью излучения. Поэтому, например, для уменьшения теплопотерь стенки термоса делают двойными, серебрят (такая поверхность лучше отражает излучение), а воздух между ними откачивают.

Что влияет на величину теплопроводности?

Тепловая проводимость любого материала зависит от множества параметров:

  1. Пористая структура. Присутствие пор предполагает неоднородность сырья. При прохождении тепла через подобные структуры, где большая часть объема занята порами, охлаждение будет минимальным.
  2. Плотность. Высокая плотность способствует более тесному взаимодействию частиц друг с другом. В результате теплообмен и последующее полное уравновешивание температур происходит быстрее.
  3. Влажность. При высокой влажности окружающего воздуха или намокании стен постройки, сухой воздух вытесняется капельками жидкости из пор. Теплопроводность в подобном случае значительно увеличивается.

Теплопроводность, плотность и водопоглощение некоторых строительных материалов

Определение базового понятия

Теплопроводность строительных материалов характеризуется возможностью перераспределения энергии от более теплых частиц к более прохладным участкам. Перераспределение будет происходить до тех пор, пока не сформируется тепловой баланс. Фактически на всех участках конструкции будет единая температура.

Явление имеет актуальность для всех ограждающих элементов домостроения, которыми являются:

  • наружные стены;
  • внутренние перегородки;
  • пол;
  • крыша;
  • потолок и другие перекрытия.

Теплопроводность утеплителей определяется временем, в течение которого за счет теплопередачи температурные условия внутри здания станут соответствовать условиям снаружи. Оптимальным является наиболее продолжительный процесс, растянутый на длительный временной интервал. В таком случае за счет применяемых материалов и фактур удастся оптимизировать расходы на эксплуатацию.

Сравнение показателей теплосбережения разных стройматериалов

Определяя, например, теплопроводность пенополистирола или каких-либо экструдированных его разновидностей, необходимо знать, что данный параметр позволяет определять какое количество тепловой энергии за установленную единицу времени проходит сквозь единицу поверхности. Применяется исчисление Вт/(м*градус). Соответственно, чем численное значение больше, тем эффективнее проводится тепло через указанное вещество, а все процессы, связанные с теплообменом станут проходить быстрее.

Создавая проект дома, бани, гаража или иной бытовой постройки, нужно самостоятельно учитывать данный фактор. При этом подбирать утеплители необходимо с минимальными значениями проводимости тепла.

Некоторые примеры практического применения

Практическая ценность такого знания заключается в том, чтобы сравнивать разные материалы всевозможной толщины с другими, определяя оптимальные параметры. Так теплопроводность пенопласта 50 мм в сравнении с кирпичной двухрядной кладкой будет примерно равной. Это значит, для того чтобы создать стену из кирпича сопоставимую с 10 см пенопласта, необходимо выкладывать ее в 4 кирпича, что является весьма затратным и нерациональным по использованию ресурсов.

Читайте так же:
Можно ли топку сделать без шамотного кирпича

Коэффициент теплопроводности кирпичей

Для сухой сосны коэффициент передачи тепла равен 0,17 Вт(м*град), а для пенобетона значение – 0,18, что является весьма близким. В таком случае оба вещества способны хранить тепло с идентичной способностью. Необходимо учитывать не только фактуру сырья, из которого изготовлена Важно! термическая отделка, но и его форму.

Примером служит разница пустотелого и полнотелого кирпича. В первом случае коэффициент составит 0,55, а во втором – 0,80 Вт(м*град). Наличие воздушной прослойки внутри блоков позволило почти в полтора раза повысить эффективность термоизоляции.

На практике опытные строители с успехом комбинируют различные материалы, используя их позитивные качества. Когда дом выложен из прочного кирпича, то для его утепления можно задействовать пенопласт. Его применяют снаружи и внутри здания, создавая многослойную конструкцию. Строители любят монтировать пенополистирол, так как он имеет один из минимальных коэффициентов, составляющий 0,03 Вт(м*град).

Взамен дорогим и долго строящимся домам из кирпичной кладки, приходят более прогрессивные технологии. Даже еще недавно популярные монолитные либо панельно-каркасные постройки уходят в прошлое. Их место занимают здания из ячеистого бетона. Он обладает показателями, сопоставимыми с характеристиками древесины. Стены не подвергаются сквозному промерзанию даже во время лютых морозов.

Шкала толщины стройматериалов при идентичных коэффициентах

Актуальный принцип применяется во время возведения каркасных легких домов, также его задействуют при возведении коттеджей, крупных складов, загородных супер- и мегамаркетов, всевозможных промышленных построек. При соблюдении технологии возведенное подобным образом здание из современных строительных материалов с минимальным коэффициентом проводимости можно эксплуатировать в различных климатических условиях.

Для щитовых конструкций формируют заготовки из листов OSB, между которыми крепится минвата или экструдированный пенополистирол. Такие стены вполне справляются с функцией по созданию комфортного микроклимата внутри помещения.

ВИДЕО: Как сделать теплотехнический расчет дома

Что может повлиять на изменение характеристик

На коэффициент теплопроводности могут оказывать влияние разные технологические факторы:

Читайте так же:
Кирпич для dakon dor

Пористость

Образуемые технологические пустоты внутри базового вещества не допускают однородности фактуры. В процессе прохода тепловой струи часть энергии передается в газовые пустоты. Так как установлено, что сухой воздух имеет коэффициент 0,02 Вт(м*град), то чем больше в фактуре пустот, тем будет больше понижаться коэффициент передачи тепловой энергии.

Размеры пор

Наибольшей эффективностью обладают малые замкнутые поры. За счет них существенно снижается скорость теплового потока. Для случаев с крупными порами необходимо добавлять явление перемещение тепла при помощи конвекции.

Плотность материала

Высокое значение данного показателя характеризуется достаточно близким расположением частиц внутри вещества. Таким образом между его составляющими тепло перемещается достаточно быстро. Для определения зависимости между плотностью и теплопроводностью используются специальные справочники.

Уровень влажности

Необходимо учитывать, что вода в чистом виде обладает теплопроводностью со значением 0,6 Вт/(м*град). Когда утеплитель промокает, то это значит, что на место воздушных ячеек проникает влага. Так как воздух имеет коэффициент 0,02, а вода 0,6, то структура теряет изоляционные свойства пропорционально степени увлажнения. Часто эта зависимость не линейная, а экспоненциальная.

Температура окружающей среды

Также оказывает влияние на итоговое значение. Для расчета берется формула λ=λо*(1+b*t), в которой под λо подразумевается коэффициент теплопроводности при нулевой температуре, b – определенная справочная величина термокоэффициента, а t – действующее значение в градусах Цельсия.

Имеет значение и то, где установлен утеплитель, чтобы увеличить или уменьшить показатели паропроницаемости и проводимости тепла

Чтобы обеспечить правильные параметры по теплоизоляции для здания, необходимо соблюдать действующие нормативные акты, к которым относятся следующие:

  • СП 23-101-2004 – используются в процессе создания проектов тепловой защиты;
  • СНиП23-01-99 – устанавливают параметры строительной климатологии;
  • СНиП 23-02-2003 – необходимы при актуальных расчетах термической защиты зданий.

Коэффициент теплопроводности.

Количество тепла, которое проходит через стены (а по научному — интенсивность теплопередачи за счет теплопроводности) зависит от разности температур (в доме и на улице), от площади стен и теплопроводности материала, из которого сделаны эти стены.

Для количественной оценки теплопроводности существует коэффициент теплопроводности материалов. Этот коэффициент отражает свойство вещества проводить тепловую энергию. Чем больше значение коэффициента теплопроводности материала, тем лучше он проводит тепло. Если мы собираемся утеплять дом, то надо выбирать материалы с небольшим значением этого коэффициента. Чем он меньше, тем лучше. Сейчас в качестве материалов для утепления зданий наибольшее распространение получили утеплители из минеральной ваты, и различных пенопластов. Набирает популярность новый материал с улучшенными теплоизоляционными качествами — Неопор.

Коэффициент теплопроводности материалов обозначается буквой ? (греческая строчная буква лямбда) и выражается в Вт/(м2*К). Это означает, что если взять стену из кирпича, с коэффициентом теплопроводности 0,67 Вт/(м2*К), толщиной 1 метр и площадью 1 м2., то при разнице температур в 1 градус, через стену будет проходить 0,67 ватта тепловой энергии. Если разница температур будет 10 градусов, то будет проходить уже 6,7 ватта. А если при такой разнице температур стену сделать 10 см, то потери тепла будут уже 67 ватт. Подробней о методике расчета теплопотерь зданий можно посмотреть здесь.

Читайте так же:
Вилочный погрузчик для кирпича

Следует отметить, что значения коэффициента теплопроводности материалов указываются для толщины материала в 1 метр. Чтобы определить теплопроводность материала для любой другой толщины, надо коэффициент теплопроводности разделить на нужную толщину, выраженную в метрах.

В строительных нормах и расчетах часто используется понятие «тепловое сопротивление материала». Это величина обратная теплопроводности. Если, на пример, теплопроводность пенопласта толщиной 10 см — 0,37 Вт/(м2*К), то его тепловое сопротивление будет равно 1 / 0,37 Вт/(м2*К) = 2,7 (м2*К)/Вт.

Таблица теплопроводности строительных материалов: особенности показателей

Таблица теплопроводности строительных материалов содержит показатели различных видов сырья, которое применяется в строительстве. Используя данную информацию, вы можете легко посчитать толщину стен и количество утеплителя.

Утепление производится в определенных местах

Как использовать таблицу теплопроводности материалов и утеплителей?

В таблице сопротивления теплопередаче материалов представлены наиболее популярные материалы. Выбирая определенный вариант теплоизоляции важно учитывать не только физические свойства, но и такие характеристики как долговечность, цена и легкость установки.

Знаете ли вы, что проще всего выполнять монтаж пенооизола и пенополиуретана. Они распределяются по поверхности в виде пены. Подобные материалы легко заполняют полости конструкций. При сравнении твердых и пенных вариантов, нужно выделить , что пена не образует стыков.

Коэффициент разнообразных типов сырья

Значения коэффициентов теплопередачи материалов в таблице

При произведении вычислений следует знать коэффициент сопротивления теплопередаче. Данное значение является отношением температур с обеих сторон к количеству теплового потока. Для того чтобы найти теплосопротивление определенных стен и используется таблица теплопроводности.

Значения плотности и теплопроводности

Все расчеты вы можете провести сами. Для этого толщина прослойки теплоизолятора делится на коэффициент теплопроводности. Данное значение часто указывается на упаковке, если это изоляция. Материалы для дома измеряются самостоятельно. Это касается толщины, а коэффициенты можно отыскать в специальных таблицах.

Теплопроводность некоторых конструкций

Коэффициент сопротивления помогает выбрать определенный тип теплоизоляции и толщину слоя материала. Сведения о паропроницаемости и плотности можно посмотреть в таблице.

При правильном использовании табличных данных вы сможете выбрать качественный материал для создания благоприятного микроклимата в помещении.

Факторы, влияющие на величину теплопроводности

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:
Читайте так же:
Как восстановить кирпич snapdragon

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

b — справочная величина температурного коэффициента;

Коэффициент теплопроводности строительных материалов: как применяется на практике и таблица

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

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

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

Мнение экспертаАндрей ПавленковИнженер-проектировщик ОВиК (отопление, вентиляция и кондиционирование) ООО ‘АСП Северо-Запад’Спросить у специалистаИдеальный дом должен быть построен из теплоизоляционных материалов, в котором все 100% тепла будут оставаться внутри. Но по таблице теплопроводности материалов и утеплителей вы не найдете тот идеальный стройматериал, из которого можно было бы возвести такое сооружение. Потому что пористая структура – это низкие несущие способности конструкции. Исключением может быть древесина, но и она не идеал.

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

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector