Отдел продаж

Телефоны: (3532) 25-27-22, 93-60-02, 93-50-02

E-mail: [email protected]

г.Оренбург, ул.Беляевская, д.50/1, стр.1

 

Разное

Что такое коэффициент теплопроводности строительных материалов: Теплопроводность теплоемкость и плотность строительных материалов

Содержание

Теплопроводность теплоемкость и плотность строительных материалов

Автор Гена Ган На чтение 16 мин. Опубликовано


В современном мире важным аспектом частного дома является его энергоэффективность. То есть способность тратить минимальное количество энергии на поддержание комфортного климата в доме. Чтобы тратить меньше энергии, необходимо позаботится о сокращении ее потерь.

Теплопроводность материалов — это способность материала сохранять тепло в холодное время и удерживать прохладу летом.

Теплоёмкость — количество теплоты, поглощаемой (выделяемой) телом в процессе нагревания (остывания) на 1 кельвин.

Плотность — отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму. 

Теплопроводность строительных материалов

Проектированием энергоэффективных домов должны заниматься специалисты, но в реальной жизни все может быть иначе. Случается так, что владельцы домов по ряду причин вынуждены самостоятельно подбирать материалы для строительства. Им также потребуется рассчитать теплотехнические параметры, на основании которых будут проводиться термоизоляция и утепление. Поэтому нужно иметь хотя бы минимальные представления о строительной теплотехнике и ее основных понятиях, таких как коэффициент теплопроводности, в каких единицах измеряется и как просчитывается. Знание этих «азов» поможет правильно утеплить свой дом и экономно его отапливать.

Что такое теплопроводность

Теплопроводность кирпичной стены: без утеплителя; с утеплителем снаружи; с утеплителем внутри дома;

Если говорить простыми словами, то теплопроводность – это передача тепла от более горячего тела к менее горячему. Если не углубляться в подробности, то все физические материалы и вещества могут передавать тепловую энергию.

Ежедневно, даже на самом примитивном бытовом уровне мы сталкиваемся с теплопроводностью, которая проявляется у каждого материала по-разному и в очень отличающейся степени. Для примера, если мешать кипящую воду металлической ложкой – можно очень скоро получить ожег, так как ложка нагреется почти моментально. Если же использовать деревянную лопатку, то нагреваться она будет очень медленно. Этот пример наглядно показывает разницу теплопроводности у металла и дерева – у металла она в разы выше.

Коэффициент теплопроводности

Для оценки теплопроводности любого материала используется коэффициент теплопроводности (λ), который измеряется в Вт/(м×℃) или Вт/(м×К). Этот коэффициент обозначает количество тепла, которое может провести любой материал, не зависимо от своего размера, за единицу времени на определённое расстояние. Если мы видим, что какой-то материал имеет большое значение коэффициента, то он очень хорошо проводит тепло и его можно использовать в роли обогревателей, радиаторов, конвекторов. К примеру, металлические радиаторы отопления в помещениях работают очень эффективно, отлично передавая нагрев от теплоносителя внутренним воздушным массам в помещении.

Если же говорить о материалах, используемых при строительстве стен, перегородок, крыши, то высокая теплопроводность – явление нежелательное. При высоком коэффициенте здание теряет слишком много тепла, для сохранения которого внутри помещения нужно будет сооружать довольно толстые конструкции. А это влечет за собой дополнительные финансовые затраты.

Коэффициент теплопроводности зависит от температуры. По этой причине в справочной литературе указывается несколько значений коэффициента, которые изменяются при увеличении температур. На проводимость тепла влияют и условия эксплуатации. В первую очередь речь идет о влажности, так как при увеличении процента влаги коэффициент теплопроводности также возрастает. Поэтому проводя такого рода расчеты нужно знать реальные климатические условия, в которых здание будет построено.

Сопротивление теплопередаче

Коэффициент теплопроводности – важная характеристика любого материала. Но эта величина не совсем точно описывает теплопроводные способности конструкции, так как не учитывает особенности ее строения. Поэтому более целесообразно просчитывать сопротивление теплопередачи, которое по своей сути является обратной величиной коэффициента теплопроводности. Но в отличие от последнего при расчете учитывается толщина материала и другие важные особенности конструкции.

При строительстве, как правило, используются многослойные конструкции. Одним из таких слоев является утеплительный материал, который максимально повышает значение термического сопротивления. Каждый слой такой конструкции имеет свое сопротивление и его нужно рассчитывать исходя из коэффициента теплопроводности и толщины материала. Суммировав сопротивления всех слоев, мы получим общее сопротивление всей конструкции.

Важно отметить, что воздушные прослойки, которые находятся в конструкции перегородки и не сообщаются с внешним воздухом, значительно увеличивают общее сопротивление теплопередаче.

Современные тенденции строительства предусматривают использования в качестве утеплителя синтетических материалов, которые обладают отличными характеристиками, удобны и просты в монтаже.

Коэффициенты теплопроводности плотности и теплоемкости рассчитаны почти для всех строительных материалов. Ниже приведена таблица с информацией о коэффициентах для всех материалов, которые могут использоваться при строительстве зданий. Даже просто взглянув на эти данные, становится понятно, насколько разная проводимость тепла у строительных материалов и насколько сильно могут отличаться значения коэффициентов. Для упрощения выбора материала покупателем, производители указывают значение коэффициента теплопроводности в паспорте на свой товар.


Материал Плотность, кг/м3 Теплопроводность, Вт/(м·град) Теплоемкость, Дж/(кг·град)
ABS (АБС пластик) 1030…1060 0. 13…0.22 1300…2300
Аглопоритобетон и бетон на топливных (котельных) шлаках 1000…1800 0.29…0.7 840
Акрил (акриловое стекло, полиметилметакрилат, оргстекло) ГОСТ 17622—72 1100…1200 0.21
Альфоль 20…40 0.118…0.135
Алюминий (ГОСТ 22233-83) 2600 221 840
Асбест волокнистый 470 0.16 1050
Асбестоцемент 1500…1900 1.76 1500
Асбестоцементный лист 1600 0.4 1500
Асбозурит 400…650 0.14…0.19
Асбослюда 450…620 0.13…0.15
Асботекстолит Г ( ГОСТ 5-78) 1500…1700 1670
Асботермит 500 0.116…0.14
Асбошифер с высоким содержанием асбеста 1800 0. 17…0.35
Асбошифер с 10-50% асбеста 1800 0.64…0.52
Асбоцемент войлочный 144 0.078
Асфальт 1100…2110 0.7 1700…2100
Асфальтобетон (ГОСТ 9128-84) 2100 1.05 1680
Асфальт в полах 0.8
Ацеталь (полиацеталь, полиформальдегид) POM 1400 0.22
Аэрогель (Aspen aerogels) 110…200 0.014…0.021 700
Базальт 2600…3000 3.5 850
Бакелит 1250 0.23
Бальза 110…140 0.043…0.052
Береза 510…770 0.15 1250
Бетон легкий с природной пемзой 500…1200 0.15…0.44
Бетон на гравии или щебне из природного камня 2400 1. 51 840
Бетон на вулканическом шлаке 800…1600 0.2…0.52 840
Бетон на доменных гранулированных шлаках 1200…1800 0.35…0.58 840
Бетон на зольном гравии 1000…1400 0.24…0.47 840
Бетон на каменном щебне 2200…2500 0.9…1.5
Бетон на котельном шлаке 1400 0.56 880
Бетон на песке 1800…2500 0.7 710
Бетон на топливных шлаках 1000…1800 0.3…0.7 840
Бетон силикатный плотный 1800 0.81 880
Бетон сплошной 1.75
Бетон термоизоляционный 500 0.18
Битумоперлит 300…400 0.09…0.12 1130
Битумы нефтяные строительные и кровельные (ГОСТ 6617-76, ГОСТ 9548-74) 1000…1400 0. 17…0.27 1680
Блок газобетонный 400…800 0.15…0.3
Блок керамический поризованный 0.2
Бронза 7500…9300 22…105 400
Бумага 700…1150 0.14 1090…1500
Бут 1800…2000 0.73…0.98
Вата минеральная легкая 50 0.045 920
Вата минеральная тяжелая 100…150 0.055 920
Вата стеклянная 155…200 0.03 800
Вата хлопковая 30…100 0.042…0.049
Вата хлопчатобумажная 50…80 0.042 1700
Вата шлаковая 200 0.05 750
Вермикулит (в виде насыпных гранул) ГОСТ 12865-67 100…200 0.064…0.076 840
Вермикулит вспученный (ГОСТ 12865-67) — засыпка 100…200 0. 064…0.074 840
Вермикулитобетон 300…800 0.08…0.21 840
Войлок шерстяной 150…330 0.045…0.052 1700
Газо- и пенобетон, газо- и пеносиликат(пеноблок) 300…1000 0.08…0.21 840
Газо- и пенозолобетон 800…1200 0.17…0.29 840
Гетинакс 1350 0.23 1400
Гипс формованный сухой 1100…1800 0.43 1050
Гипсокартон 500…900 0.12…0.2 950
Гипсоперлитовый раствор 0.14
Гипсошлак 1000…1300 0.26…0.36
Глина 1600…2900 0.7…0.9 750
Глина огнеупорная 1800 1.04 800
Глиногипс 800…1800 0.25…0.65
Глинозем 3100…3900 2. 33 700…840
Гнейс (облицовка) 2800 3.5 880
Гравий (наполнитель) 1850 0.4…0.93 850
Гравий керамзитовый (ГОСТ 9759-83) — засыпка 200…800 0.1…0.18 840
Гравий шунгизитовый (ГОСТ 19345-83) — засыпка 400…800 0.11…0.16 840
Гранит (облицовка) 2600…3000 3.5 880
Грунт 10% воды 1.75
Грунт 20% воды 1700 2.1
Грунт песчаный 1.16 900
Грунт сухой 1500 0.4 850
Грунт утрамбованный 1.05
Гудрон 950…1030 0.3
Доломит плотный сухой 2800 1.7
Дуб вдоль волокон (дерево) 700 0. 23 2300
Дуб поперек волокон (ГОСТ 9462-71, ГОСТ 2695-83) 700 0.1 2300
Дюралюминий 2700…2800 120…170 920
Железо 7870 70…80 450
Железобетон 2500 1.7 840
Железобетон набивной 2400 1.55 840
Зола древесная 780 0.15 750
Золото 19320 318 129
Известняк (облицовка) 1400…2000 0.5…0.93 850…920
Изделия из вспученного перлита на битумном связующем (ГОСТ 16136-80) 300…400 0.067…0.11 1680
Изделия вулканитовые 350…400 0.12
Изделия диатомитовые 500…600 0.17…0.2
Изделия ньювелитовые 160…370 0. 11
Изделия пенобетонные 400…500 0.19…0.22
Изделия перлитофосфогелевые 200…300 0.064…0.076
Изделия совелитовые 230…450 0.12…0.14
Иней 0.47
Ипорка (вспененная смола) 15 0.038
Каменноугольная пыль 730 0.12
Камни многопустотные из легкого бетона 500…1200 0.29…0.6
Камни полнотелые из легкого бетона DIN 18152 500…2000 0.32…0.99
Камни полнотелые из природного туфа или вспученной глины 500…2000 0.29…0.99
Камень строительный 2200 1.4 920
Карболит черный 1100 0.23 1900
Картон асбестовый изолирующий 720…900 0. 11…0.21
Картон гофрированный 700 0.06…0.07 1150
Картон облицовочный 1000 0.18 2300
Картон парафинированный 0.075
Картон плотный 600…900 0.1…0.23 1200
Картон пробковый 145 0.042
Картон строительный многослойный (ГОСТ 4408-75) 650 0.13 2390
Картон термоизоляционный (ГОСТ 20376-74) 500 0.04…0.06
Каучук вспененный 82 0.033
Каучук вулканизированный твердый серый 0.23
Каучук вулканизированный мягкий серый 920 0.184
Каучук натуральный 910 0.18 1400
Каучук твердый 0.16
Каучук фторированный 180 0. 055…0.06
Кедр красный 500…570 0.095
Кембрик лакированный 0.16
Керамзит 800…1000 0.16…0.2 750
Керамзитовый горох 900…1500 0.17…0.32 750
Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией 800…1200 0.23…0.41 840
Керамзитобетон легкий 500…1200 0.18…0.46
Керамзитобетон на керамзитовом песке и керамзитопенобетон 500…1800 0.14…0.66 840
Керамзитобетон на перлитовом песке 800…1000 0.22…0.28 840
Керамика 1700…2300 1.5
Керамика теплая 0.12
Кирпич доменный (огнеупорный) 1000…2000 0.5…0.8
Кирпич диатомовый 500 0. 8
Кирпич изоляционный 0.14
Кирпич карборундовый 1000…1300 11…18 700
Кирпич красный плотный 1700…2100 0.67 840…880
Кирпич красный пористый 1500 0.44
Кирпич клинкерный 1800…2000 0.8…1.6
Кирпич кремнеземный 0.15
Кирпич облицовочный 1800 0.93 880
Кирпич пустотелый 0.44
Кирпич силикатный 1000…2200 0.5…1.3 750…840
Кирпич силикатный с тех. пустотами 0.7
Кирпич силикатный щелевой 0.4
Кирпич сплошной 0.67
Кирпич строительный 800…1500 0.23…0.3 800
Кирпич трепельный 700…1300 0. 27 710
Кирпич шлаковый 1100…1400 0.58
Кладка бутовая из камней средней плотности 2000 1.35 880
Кладка газосиликатная 630…820 0.26…0.34 880
Кладка из газосиликатных теплоизоляционных плит 540 0.24 880
Кладка из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-перлитовом растворе 1600 0.47 880
Кладка из глиняного обыкновенного кирпича (ГОСТ 530-80) на цементно-песчаном растворе 1800 0.56 880
Кладка из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-шлаковом растворе 1700 0.52 880
Кладка из керамического пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе 1000…1400 0.35…0.47 880
Кладка из малоразмерного кирпича 1730 0.8 880
Кладка из пустотелых стеновых блоков 1220…1460 0. 5…0.65 880
Кладка из силикатного 11-ти пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе 1500 0.64 880
Кладка из силикатного 14-ти пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе 1400 0.52 880
Кладка из силикатного кирпича (ГОСТ 379-79) на цементно-песчаном растворе 1800 0.7 880
Кладка из трепельного кирпича (ГОСТ 648-73) на цементно-песчаном растворе 1000…1200 0.29…0.35 880
Кладка из ячеистого кирпича 1300 0.5 880
Кладка из шлакового кирпича на цементно-песчаном растворе 1500 0.52 880
Кладка «Поротон» 800 0.31 900
Клен (дерево) 620…750 0.19
Кожа 800…1000 0.14…0.16
Композиты технические 0. 3…2
Краска масляная (эмаль) 1030…2045 0.18…0.4 650…2000
Кремний 2000…2330 148 714
Кремнийорганический полимер КМ-9 1160 0.2 1150
Латунь 8100…8850 70…120 400
Лед -60°С 924 2.91 1700
Лед -20°С 920 2.44 1950
Лед 0°С 917 2.21 2150
Линолеум поливинилхлоридный многослойный (ГОСТ 14632-79) 1600…1800 0.33…0.38 1470
Линолеум поливинилхлоридный на тканевой подоснове (ГОСТ 7251-77) 1400…1800 0.23…0.35 1470
Липа, (15% влажности) 320…650 0.15
Лиственница (дерево) 670 0.13
Листы асбестоцементные плоские (ГОСТ 18124-75) 1600…1800 0. 23…0.35 840
Листы вермикулитовые 0.1
Листы гипсовые обшивочные (сухая штукатурка) ГОСТ 6266 800 0.15 840
Листы пробковые легкие 220 0.035
Листы пробковые тяжелые 260 0.05
Магнезия в форме сегментов для изоляции труб 220…300 0.073…0.084
Мастика асфальтовая 2000 0.7
Маты, холсты базальтовые 25…80 0.03…0.04
Маты и полосы из стеклянного волокна прошивные (ТУ 21-23-72-75) 150 0.061 840
Маты минераловатные прошивные (ГОСТ 21880-76) и на синтетическом связующем 50…125 0.048…0.056 840
(ГОСТ 9573-82)
МБОР-5, МБОР-5Ф, МБОР-С-5, МБОР-С2-5, МБОР-Б-5 (ТУ 5769-003-48588528-00) 100…150 0. 038
Мел 1800…2800 0.8…2.2 800…880
Медь (ГОСТ 859-78) 8500 407 420
Миканит 2000…2200 0.21…0.41 250
Мипора 16…20 0.041 1420
Морозин 100…400 0.048…0.084
Мрамор (облицовка) 2800 2.9 880
Накипь котельная (богатая известью, при 100°С) 1000…2500 0.15…2.3
Накипь котельная (богатая силикатом, при 100°С) 300…1200 0.08…0.23
Настил палубный 630 0.21 1100
Найлон 0.53
Нейлон 1300 0.17…0.24 1600
Неопрен 0.21 1700
Опилки древесные 200…400 0. 07…0.093
Пакля 150 0.05 2300
Панели стеновые из гипса DIN 1863 600…900 0.29…0.41
Парафин 870…920 0.27
Паркет дубовый 1800 0.42 1100
Паркет штучный 1150 0.23 880
Паркет щитовой 700 0.17 880
Пемза 400…700 0.11…0.16
Пемзобетон 800…1600 0.19…0.52 840
Пенобетон 300…1250 0.12…0.35 840
Пеногипс 300…600 0.1…0.15
Пенозолобетон 800…1200 0.17…0.29
Пенопласт ПС-1 100 0.037
Пенопласт ПС-4 70 0.04
Пенопласт ПХВ-1 (ТУ 6-05-1179-75) и ПВ-1 (ТУ 6-05-1158-78) 65…125 0. 031…0.052 1260
Пенопласт резопен ФРП-1 65…110 0.041…0.043
Пенополистирол (ГОСТ 15588-70) 40 0.038 1340
Пенополистирол (ТУ 6-05-11-78-78) 100…150 0.041…0.05 1340
Пенополистирол «Пеноплекс» 35…43 0.028…0.03 1600
Пенополиуретан (ТУ В-56-70, ТУ 67-98-75, ТУ 67-87-75) 40…80 0.029…0.041 1470
Пенополиуретановые листы 150 0.035…0.04
Пенополиэтилен 0.035…0.05
Пенополиуретановые панели (PIR) ПИР 0.025
Пеносиликальцит 400…1200 0.122…0.32
Пеностекло легкое 100..200 0.045…0.07
Пеностекло или газо-стекло (ТУ 21-БССР-86-73) 200…400 0.07…0.11 840
Пенофол 44…74 0. 037…0.039
Пергамент 0.071
Пергамин (ГОСТ 2697-83) 600 0.17 1680
Перекрытие армокерамическое с бетонным заполнением без штукатурки 1100…1300 0.7 850
Перекрытие из железобетонных элементов со штукатуркой 1550 1.2 860
Перекрытие монолитное плоское железобетонное 2400 1.55 840
Перлит 200 0.05
Перлит вспученный 100 0.06
Перлитобетон 600…1200 0.12…0.29 840
Перлитопласт-бетон (ТУ 480-1-145-74) 100…200 0.035…0.041 1050
Перлитофосфогелевые изделия (ГОСТ 21500-76) 200…300 0.064…0.076 1050
Песок 0% влажности 1500 0.33 800
Песок 10% влажности 0. 97
Песок 20% влажности 1.33
Песок для строительных работ (ГОСТ 8736-77) 1600 0.35 840
Песок речной мелкий 1500 0.3…0.35 700…840
Песок речной мелкий (влажный) 1650 1.13 2090
Песчаник обожженный 1900…2700 1.5
Пихта 450…550 0.1…0.26 2700
Плита бумажная прессованая 600 0.07
Плита пробковая 80…500 0.043…0.055 1850
Плитка облицовочная, кафельная 2000 1.05
Плитка термоизоляционная ПМТБ-2 0.04
Плиты алебастровые 0.47 750
Плиты из гипса ГОСТ 6428 1000…1200 0.23…0.35 840
Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружечные (ГОСТ 4598-74, ГОСТ 10632-77) 200…1000 0. 06…0.15 2300
Плиты из керзмзито-бетона 400…600 0.23
Плиты из полистирол-бетона ГОСТ Р 51263-99 200…300 0.082
Плиты из резольноформальдегидного пенопласта (ГОСТ 20916-75) 40…100 0.038…0.047 1680
Плиты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем (ГОСТ 10499-78) 50 0.056 840
Плиты из ячеистого бетона ГОСТ 5742-76 350…400 0.093…0.104
Плиты камышитовые 200…300 0.06…0.07 2300
Плиты кремнезистые 0.07
Плиты льнокостричные изоляционные 250 0.054 2300
Плиты минераловатные на битумной связке марки 200 ГОСТ 10140-80 150…200 0.058
Плиты минераловатные на синтетическом связующем марки 200 ГОСТ 9573-96 225 0. 054
Плиты минераловатные на синтетической связке фирмы «Партек» (Финляндия) 170…230 0.042…0.044
Плиты минераловатные повышенной жесткости ГОСТ 22950-95 200 0.052 840
Плиты минераловатные повышенной жесткости на органофосфатном связующем 200 0.064 840
(ТУ 21-РСФСР-3-72-76)
Плиты минераловатные полужесткие на крахмальном связующем 125…200 0.056…0.07 840
Плиты минераловатные на синтетическом и битумном связующих 0.048…0.091
Плиты мягкие, полужесткие и жесткие минераловатные на синтетическом 50…350 0.048…0.091 840
и битумном связующих (ГОСТ 9573-82, ГОСТ 10140-80, ГОСТ 12394-66)
Плиты пенопластовые на основе резольных фенолформальдегидных смол ГОСТ 20916-87 80…100 0. 045
Плиты пенополистирольные ГОСТ 15588-86 безпрессовые 30…35 0.038
Плиты пенополистирольные (экструзионные) ТУ 2244-001-47547616-00 32 0.029
Плиты перлито-битумные ГОСТ 16136-80 300 0.087
Плиты перлито-волокнистые 150 0.05
Плиты перлито-фосфогелевые ГОСТ 21500-76 250 0.076
Плиты перлито-1 Пластбетонные ТУ 480-1-145-74 150 0.044
Плиты перлитоцементные 0.08
Плиты строительный из пористого бетона 500…800 0.22…0.29
Плиты термобитумные теплоизоляционные 200…300 0.065…0.075
Плиты торфяные теплоизоляционные (ГОСТ 4861-74) 200…300 0.052…0.064 2300
Плиты фибролитовые (ГОСТ 8928-81) и арболит (ГОСТ 19222-84) на портландцементе 300…800 0. 07…0.16 2300
Покрытие ковровое 630 0.2 1100
Покрытие синтетическое (ПВХ) 1500 0.23
Пол гипсовый бесшовный 750 0.22 800
Поливинилхлорид (ПВХ) 1400…1600 0.15…0.2
Поликарбонат (дифлон) 1200 0.16 1100
Полипропилен (ГОСТ 26996 – 86) 900…910 0.16…0.22 1930
Полистирол УПП1, ППС 1025 0.09…0.14 900
Полистиролбетон (ГОСТ 51263) 200…600 0.065…0.145 1060
Полистиролбетон модифицированный на 200…500 0.057…0.113 1060
активированном пластифицированном шлакопортландцементе
Полистиролбетон модифицированный на 200…500 0.052…0.105 1060
композиционном малоклинкерном вяжущем в стеновых блоках и плитах
Полистиролбетон модифицированный монолитный на портландцементе 250…300 0. 075…0.085 1060
Полистиролбетон модифицированный на 200…500 0.062…0.121 1060
шлакопортландцементе в стеновых блоках и плитах
Полиуретан 1200 0.32
Полихлорвинил 1290…1650 0.15 1130…1200
Полиэтилен высокой плотности 955 0.35…0.48 1900…2300
Полиэтилен низкой плотности 920 0.25…0.34 1700
Поролон 34 0.04
Портландцемент (раствор) 0.47
Прессшпан 0.26…0.22
Пробка гранулированная 45 0.038 1800
Пробка минеральная на битумной основе 270…350 0.28
Пробка техническая 50 0.037 1800
Ракушечник 1000…1800 0. 27…0.63
Раствор гипсовый затирочный 1200 0.5 900
Раствор гипсоперлитовый 600 0.14 840
Раствор гипсоперлитовый поризованный 400…500 0.09…0.12 840
Раствор известковый 1650 0.85 920
Раствор известково-песчаный 1400…1600 0.78 840
Раствор легкий LM21, LM36 700…1000 0.21…0.36
Раствор сложный (песок, известь, цемент) 1700 0.52 840
Раствор цементный, цементная стяжка 2000 1.4
Раствор цементно-песчаный 1800…2000 0.6…1.2 840
Раствор цементно-перлитовый 800…1000 0.16…0.21 840
Раствор цементно-шлаковый 1200…1400 0.35…0.41 840
Резина мягкая 0. 13…0.16 1380
Резина твердая обыкновенная 900…1200 0.16…0.23 1350…1400
Резина пористая 160…580 0.05…0.17 2050
Рубероид (ГОСТ 10923-82) 600 0.17 1680
Руда железная 2.9
Сажа ламповая 170 0.07…0.12
Сера ромбическая 2085 0.28 762
Серебро 10500 429 235
Сланец глинистый вспученный 400 0.16
Сланец 2600…3300 0.7…4.8
Слюда вспученная 100 0.07
Слюда поперек слоев 2600…3200 0.46…0.58 880
Слюда вдоль слоев 2700…3200 3.4 880
Смола эпоксидная 1260…1390 0. 13…0.2 1100
Снег свежевыпавший 120…200 0.1…0.15 2090
Снег лежалый при 0°С 400…560 0.5 2100
Сосна и ель вдоль волокон (дерево) 500 0.18 2300
Сосна и ель поперек волокон (ГОСТ 8486-66, ГОСТ 9463-72) 500 0.09 2300
Сосна смолистая 15% влажности (дерево) 600…750 0.15…0.23 2700
Сталь стержневая арматурная (ГОСТ 10884-81) 7850 58 482
Стекло оконное (ГОСТ 111-78) 2500 0.76 840
Стекловата 155…200 0.03 800
Стекловолокно 1700…2000 0.04 840
Стеклопластик 1800 0.23 800
Стеклотекстолит 1600…1900 0.3…0.37
Стружка деревянная прессованая 800 0. 12…0.15 1080
Стяжка ангидритовая 2100 1.2
Стяжка из литого асфальта 2300 0.9
Текстолит 1300…1400 0.23…0.34 1470…1510
Термозит 300…500 0.085…0.13
Тефлон 2120 0.26
Ткань льняная 0.088
Толь (ГОСТ 10999-76) 600 0.17 1680
Тополь (дерево) 350…500 0.17
Торфоплиты 275…350 0.1…0.12 2100
Туф (облицовка) 1000…2000 0.21…0.76 750…880
Туфобетон 1200…1800 0.29…0.64 840
Уголь древесный кусковой (при 80°С) 190 0.074
Уголь каменный газовый 1420 3. 6
Уголь каменный обыкновенный 1200…1350 0.24…0.27
Фарфор 2300…2500 0.25…1.6 750…950
Фанера клееная (ГОСТ 3916-69) 600 0.12…0.18 2300…2500
Фибра красная 1290 0.46
Фибролит (серый) 1100 0.22 1670
Целлофан 0.1
Целлулоид 1400 0.21
Цементные плиты 1.92
Черепица бетонная 2100 1.1
Черепица глиняная 1900 0.85
Черепица из ПВХ асбеста 2000 0.85
Чугун
Шевелин 140…190 0.056…0.07
Шелк 100 0.038…0.05
Шлак гранулированный 500 0. 15 750
Шлак доменный гранулированный 600…800 0.13…0.17
Шлак котельный 1000 0.29 700…750
Шлакобетон 1120…1500 0.6…0.7 800
Шлакопемзобетон (термозитобетон) 1000…1800 0.23…0.52 840
Шлакопемзопено- и шлакопемзогазобетон 800…1600 0.17…0.47 840
Штукатурка гипсовая 800 0.3 840
Штукатурка известковая 1600 0.7 950
Штукатурка из синтетической смолы 1100 0.7
Штукатурка известковая с каменной пылью 1700 0.87 920
Штукатурка из полистирольного раствора 300 0.1 1200
Штукатурка перлитовая 350…800 0.13…0.9 1130
Штукатурка сухая 0. 21
Штукатурка утепляющая 500 0.2
Штукатурка фасадная с полимерными добавками 1800 1 880
Штукатурка цементная 0.9
Штукатурка цементно-песчаная 1800 1.2
Шунгизитобетон 1000…1400 0.27…0.49 840
Щебень и песок из перлита вспученного (ГОСТ 10832-83) — засыпка 200…600 0.064…0.11 840
Щебень из доменного шлака (ГОСТ 5578-76), шлаковой пемзы (ГОСТ 9760-75) 400…800 0.12…0.18 840
и аглопорита (ГОСТ 11991-83) — засыпка
Эбонит 1200 0.16…0.17 1430
Эбонит вспученный 640 0.032
Эковата 35…60 0.032…0.041 2300
Энсонит (прессованный картон) 400…500 0. 1…0.11
Эмаль (кремнийорганическая) 0.16…0.27

Таблица теплопроводности теплоемкости и плотности материалов

Необходимость расчетов

Для чего же необходимо проводить эти вычисления, есть ли от них хоть какая-то польза на практике? Разберемся подробнее.

Оценка эффективности термоизоляции

В разных климатических регионах России разный температурный режим, поэтому для каждого из них рассчитаны свои нормативные показатели сопротивления теплопередаче. Проводятся эти расчеты для всех элементов строения, контактирующих с внешней средой. Если сопротивление конструкции находится в пределах нормы, то за утепление можно не беспокоиться.

В случае, если термоизоляция конструкции не предусмотрена, то нужно сделать правильный выбор утеплительного материала с подходящими теплотехническими характеристиками.

Тепловые потери

Тепловые потери дома

Не менее важная задача – прогнозирование тепловых потерь, без которого невозможно правильно спланировать систему отопления и создать идеальную термоизоляцию. Такие вычисления могут понадобиться при выборе оптимальной модели котла, количества необходимых радиаторов и правильной их расстановки.

Для определения тепловых потерь через любую конструкцию нужно знать сопротивление, которое вычисляется с помощью разницы температур и количества теряемого тепла, уходящего с одного квадратного метра ограждающей конструкции. И так, если мы знаем площадь конструкции и ее термическое сопротивление, а также знаем для каких климатических условий производится расчет, то можем точно определить тепловые потери. Есть хороший калькулятор расчета теплопотерь дома ( он может даже посчитать сколько будет уходить денег на отопление, примерно конечно).

Такие расчеты в здании проводятся для всех ограждающих конструкций, взаимодействующих с холодными потоками воздуха, а затем суммируются для определения общей потери тепла. На основании полученной величины проектируется система отопления, которая должна полностью компенсировать эти потери. Если же потери тепла получаются слишком большими, они влекут за собой дополнительные финансовые затраты, а это не всем «по карману». При таком раскладе нужно задуматься об улучшении системы термоизоляции.

Отдельно нужно поговорить про окна, для них сопротивление теплопередаче определяются нормативными документами. Самостоятельно проводить расчеты не нужно. Существуют уже готовые таблицы, в которых внесены значения сопротивления для всех типов конструкций окон и балконных дверей.
Тепловые потери окон рассчитываются исходя из площади, а также разницы температур по разные стороны конструкции.

Расчеты, приведенные выше, подходят для новичков, которые делают первые шаги в проектировании энергоэффективных домов. Если же за дело берется профессионал, то его расчеты более сложные, так как дополнительно учитывается множество поправочных коэффициентов – на инсоляцию, светопоглощение, отражение солнечного света, неоднородность конструкций и другие.

что это такое + таблица значений

Строительное дело предусматривает использование любых подходящих материалов. Главные критерии – безопасность для жизни и здоровья, тепловая проводимость, надёжность. Далее следуют, цена, свойства эстетичности, универсальность применения и т.д.

Рассмотрим одну из важнейших характеристик стройматериалов – коэффициент теплопроводности, так как именно от этого свойства во многом зависит, к примеру, уровень комфорта в доме.

Содержание статьи:

Что такое КТП строительного материала?

Теоретически, да и практически тоже, строительными материалами, как правило, создаются две поверхности – наружная и внутренняя. С точки зрения физики, теплая область всегда стремится к холодной области.

Применительно к стройматериалу, тепло будет стремиться от одной поверхности (более теплой) к другой поверхности (менее теплой). Вот, собственно, способность материала относительно такого перехода и называется – коэффициентом теплопроводности или в аббревиатуре – КТП.

Схема, поясняющая эффект теплопроводности: 1 – тепловая энергия; 2 – коэффициент теплопроводности; 3 – температура первой поверхности; 4 – температура второй поверхности; 5 – толщина стройматериала

Характеристика КТП обычно строится на основе испытаний, когда берётся экспериментальный экземпляр размерами 100х100 см и к нему применяется тепловое воздействие с учётом разницы температур двух поверхностей в 1 градус. Время воздействия 1 час.

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

По умолчанию, теплопроводность различных материалов для строительства со значением меньше 0,175 Вт/м°C, приравнивает эти материалы к разряду изоляционных.

Современным производством освоены технологии изготовления стройматериалов, уровень КТП которых составляет меньше 0,05 Вт/м°C. Благодаря таким изделиям, удается достичь выраженного экономического эффекта в плане потребления энергетических ресурсов.

Влияние факторов на уровень теплопроводности

Каждый отдельно взятый стройматериал имеет определенное строение и обладает своеобразным физическим состоянием.

Основой этого являются:

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

Все это – факторы влияния. Определенное влияние на уровень КТП также оказывает химический состав и примеси. Количество примесей, как показала практика, оказывает особенно выразительное влияние на уровень теплопроводности кристаллических компонентов.

Изоляционные стройматериалы – класс продуктов под строительство, созданных с учётом свойств КТП, приближенных к оптимальным свойствам. Однако достичь идеальной теплопроводности при сохранении других качеств, крайне сложно

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

Стройматериалы с минимальным КТП

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

С точки зрения применения сухого воздуха в структуре строительного материала, необходима конструкция, где сухой воздух пребывает внутри замкнутых многочисленных пространств небольшого объёма. Конструктивно такая конфигурация представлена в образе многочисленных пор внутри структуры.

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

Причём, в зависимости от максимально допустимой пористости материала, значение теплопроводности приближается к значению КТП сухого воздуха.

Созданию строительного материала с минимальной теплопроводностью способствует пористая структура. Чем больше содержится пор разного объема в структуре материала, тем лучший КТП допустимо получить

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

В частности, используются технологии:

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

Следует отметить: коэффициент теплопроводности напрямую связан с такими свойствами, как плотность, теплоемкость, температурная проводимость.

Значение теплопроводности может быть рассчитано по формуле:

λ = Q / S *(T1-T2)*t,

Где:

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

Средняя величина плотности и теплопроводности обратно пропорциональна величине пористости. Поэтому, исходя из плотности структуры стройматериала, зависимость от нее теплопроводности можно рассчитать так:

λ = 1,16 √ 0,0196+0,22d2 – 0,16,

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

Влияние влаги на теплопроводность стройматериала

Опять же судя по примерам использования стройматериалов на практике, выясняется негативное влияние влаги на КТП стройматериала. Замечено – чем большему увлажнению подвергается стройматериал, тем более высоким становится значение КТП.

Различными способами стремятся защитить от воздействия влаги материал, используемый в строительстве. Эта мера вполне оправдана, учитывая повышение коэффициента для мокрого стройматериала

Обосновать такой момент несложно. Воздействие влаги на структуру строительного материала сопровождается увлажнением воздуха в порах и частичным замещением воздушной среды.

Учитывая, что параметр коэффициента теплопроводности для воды составляет 0,58 Вт/м°C, становится понятным существенное повышение КТП материала.

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

Соответственно, несложно просчитать ещё большее увеличение теплопроводности, принимая во внимание параметры КТП льда, равного значению 2,3 Вт/м°C. Прирост примерно в четыре раза к параметру теплопроводности воды.

Одной из причин отказа от зимнего строительства в пользу стройки летом следует считать именно фактор возможного подмораживания некоторых видов стройматериалов и как следствие – повышения теплопроводности

Отсюда становятся очевидными строительные требования относительно защиты изоляционных стройматериалов от попадания влаги. Ведь уровень теплопроводности растёт в прямой пропорциональности от количественной влажности.

Не менее значимым видится и другой момент – обратный, когда структура строительного материала подвергается существенному нагреву. Чрезмерно высокая температура также провоцирует рост теплопроводности.

Происходит такое по причине повышения кинематической энергии молекул, составляющих структурную основу стройматериала.

Правда, существует класс материалов, структура которых, напротив, приобретает лучшие свойства теплопроводности в режиме сильного нагрева. Одним из таких материалов является металл.

Если под сильным нагревом большая часть широко распространенных стройматериалов изменяет теплопроводность в сторону увеличения, сильный нагрев металла приводит к обратному эффекту – КТП металла понижается

Методы определения коэффициента

Используются разные методики в этом направлении, но по факту все технологии измерения объединены двумя группами методов:

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

Стационарная методика подразумевает работу с параметрами, неизменными с течением времени или изменяющимися в незначительной степени. Эта технология, судя по практическим применениям, позволяет рассчитывать на более точные результаты КТП.

Действия, направленные на измерения теплопроводности, стационарный способ допускает проводить в широком температурном диапазоне – 20 – 700 °C. Но вместе с тем, стационарная технология считается трудоёмкой и сложной методикой, требующей большого количества времени на исполнение.

Пример аппарата, предназначенного под выполнение измерений коэффициента теплопроводности. Это одна из современных цифровых конструкций, обеспечивающая получение быстрого и точного результата

Другая технология измерений – нестационарная, видится более упрощенной, требующей для исполнения работ от 10 до 30 минут. Однако в этом случае существенно ограничен диапазон температур. Тем не менее, методика нашла широкое применение в условиях производственного сектора.

Таблица теплопроводности стройматериалов

Подвергать измерениям многие существующие и широко используемые стройматериалы не имеет смысла.

Все эти продукты, как правило, испытаны неоднократно, на основании чего составлена таблица теплопроводности строительных материалов, куда входят практически все нужные на стройке материалы.

Один из вариантов такой таблицы представлен ниже, где КТП – коэффициент теплопроводности:

Материал (стройматериал) Плотность, м3 КТП сухая, Вт/мºC % влажн. _1 % влажн._2 КТП при влажн._1, Вт/мºC КТП при влажн._2, Вт/мºC
Битум кровельный 1400 0,27 0 0 0,27 0,27
Битум кровельный 1000 0,17 0 0 0,17 0,17
Шифер кровельный 1800 0,35 2 3 0,47 0,52
Шифер кровельный 1600 0,23 2 3 0,35 0,41
Битум кровельный 1200 0,22 0 0 0,22 0,22
Лист асбоцементный 1800 0,35 2 3 0,47 0,52
Лист асбестоцементный 1600 0,23 2 3 0,35 0,41
Асфальтобетон 2100 1,05 0 0 1,05 1,05
Толь строительная 600 0,17 0 0 0,17 0,17
Бетон (на гравийной подушке) 1600 0,46 4 6 0,46 0,55
Бетон (на шлаковой подушке) 1800 0,46 4 6 0,56 0,67
Бетон (на щебенке) 2400 1,51 2 3 1,74 1,86
Бетон (на песчаной подушке) 1000 0,28 9 13 0,35 0,41
Бетон (пористая структура) 1000 0,29 10 15 0,41 0,47
Бетон (сплошная структура) 2500 1,89 2 3 1,92 2,04
Пемзобетон 1600 0,52 4 6 0,62 0,68
Битум строительный 1400 0,27 0 0 0,27 0,27
Битум строительный 1200 0,22 0 0 0,22 0,22
Минеральная вата облегченная 50 0,048 2 5 0,052 0,06
Минеральная вата тяжелая 125 0,056 2 5 0,064 0,07
Минеральная вата 75 0,052 2 5 0,06 0,064
Лист вермикулитовый 200 0,065 1 3 0,08 0,095
Лист вермикулитовый 150 0,060 1 3 0,074 0,098
Газо-пено-золо бетон 800 0,17 15 22 0,35 0,41
Газо-пено-золо бетон 1000 0,23 15 22 0,44 0,50
Газо-пено-золо бетон 1200 0,29 15 22 0,52 0,58
Газо-пено-бетон (пенно-силикат) 300 0,08 8 12 0,11 0,13
Газо-пено-бетон (пенно-силикат) 400 0,11 8 12 0,14 0,15
Газо-пено-бетон (пенно-силикат) 600 0,14 8 12 0,22 0,26
Газо-пено-бетон (пенно-силикат) 800 0,21 10 15 0,33 0,37
Газо-пено-бетон (пенно-силикат) 1000 0,29 10 15 0,41 0,47
Строительный гипс плита 1200 0,35 4 6 0,41 0,46
Гравий керамзитовый 600 2,14 2 3 0,21 0,23
Гравий керамзитовый 800 0,18 2 3 0,21 0,23
Гранит (базальт) 2800 3,49 0 0 3,49 3,49
Гравий керамзитовый 400 0,12 2 3 0,13 0,14
Гравий керамзитовый 300 0,108 2 3 0,12 0,13
Гравий керамзитовый 200 0,099 2 3 0,11 0,12
Гравий шунгизитовый 800 0,16 2 4 0,20 0,23
Гравий шунгизитовый 600 0,13 2 4 0,16 0,20
Гравий шунгизитовый 400 0,11 2 4 0,13 0,14
Дерево сосна поперечные волокна 500 0,09 15 20 0,14 0,18
Фанера клееная 600 0,12 10 13 0,15 0,18
Дерево сосна вдоль волокон 500 0,18 15 20 0,29 0,35
Дерево дуба поперек волокон 700 0,23 10 15 0,18 0,23
Металл дюралюминий 2600 221 0 0 221 221
Железобетон 2500 1,69 2 3 1,92 2,04
Туфобетон 1600 0,52 7 10 0,7 0,81
Известняк 2000 0,93 2 3 1,16 1,28
Раствор извести с песком 1700 0,52 2 4 0,70 0,87
Песок под строительные работы 1600 0,035 1 2 0,47 0,58
Туфобетон 1800 0,64 7 10 0,87 0,99
Облицовочный картон 1000 0,18 5 10 0,21 0,23
Многослойный строительный картон 650 0,13 6 12 0,15 0,18
Вспененный каучук 60-95 0,034 5 15 0,04 0,054
Керамзитобетон 1400 0,47 5 10 0,56 0,65
Керамзитобетон 1600 0,58 5 10 0,67 0,78
Керамзитобетон 1800 0,86 5 10 0,80 0,92
Кирпич (пустотный) 1400 0,41 1 2 0,52 0,58
Кирпич (керамический) 1600 0,47 1 2 0,58 0,64
Пакля строительная 150 0,05 7 12 0,06 0,07
Кирпич (силикатный) 1500 0,64 2 4 0,7 0,81
Кирпич (сплошной) 1800 0,88 1 2 0,7 0,81
Кирпич (шлаковый) 1700 0,52 1,5 3 0,64 0,76
Кирпич (глиняный) 1600 0,47 2 4 0,58 0,7
Кирпич (трепельный) 1200 0,35 2 4 0,47 0,52
Металл медь 8500 407 0 0 407 407
Сухая штукатурка (лист) 1050 0,15 4 6 0,34 0,36
Плиты минеральной ваты 350 0,091 2 5 0,09 0,11
Плиты минеральной ваты 300 0,070 2 5 0,087 0,09
Плиты минеральной ваты 200 0,070 2 5 0,076 0,08
Плиты минеральной ваты 100 0,056 2 5 0,06 0,07
Линолеум ПВХ 1800 0,38 0 0 0,38 0,38
Пенобетон 1000 0,29 8 12 0,38 0,43
Пенобетон 800 0,21 8 12 0,33 0,37
Пенобетон 600 0,14 8 12 0,22 0,26
Пенобетон 400 0,11 6 12 0,14 0,15
Пенобетон на известняке 1000 0,31 12 18 0,48 0,55
Пенобетон на цементе 1200 0,37 15 22 0,60 0,66
Пенополистирол (ПСБ-С25) 15 – 25 0,029 – 0,033 2 10 0,035 – 0,052 0,040 – 0,059
Пенополистирол (ПСБ-С35) 25 – 35 0,036 – 0,041 2 20 0,034 0,039
Лист пенополиуретановый 80 0,041 2 5 0,05 0,05
Панель пенополиуретановая 60 0,035 2 5 0,41 0,41
Облегченное пеностекло 200 0,07 1 2 0,08 0,09
Утяжеленное пеностекло 400 0,11 1 2 0,12 0,14
Пергамин 600 0,17 0 0 0,17 0,17
Перлит 400 0,111 1 2 0,12 0,13
Плита перлитоцементная 200 0,041 2 3 0,052 0,06
Мрамор 2800 2,91 0 0 2,91 2,91
Туф 2000 0,76 3 5 0,93 1,05
Бетон на зольном гравии 1400 0,47 5 8 0,52 0,58
Плита ДВП (ДСП) 200 0,06 10 12 0,07 0,08
Плита ДВП (ДСП) 400 0,08 10 12 0,11 0,13
Плита ДВП (ДСП) 600 0,11 10 12 0,13 0,16
Плита ДВП (ДСП) 800 0,13 10 12 0,19 0,23
Плита ДВП (ДСП) 1000 0,15 10 12 0,23 0,29
Полистиролбетон на портландцементе 600 0,14 4 8 0,17 0,20
Вермикулитобетон 800 0,21 8 13 0,23 0,26
Вермикулитобетон 600 0,14 8 13 0,16 0,17
Вермикулитобетон 400 0,09 8 13 0,11 0,13
Вермикулитобетон 300 0,08 8 13 0,09 0,11
Рубероид 600 0,17 0 0 0,17 0,17
Плита фибролит 800 0,16 10 15 0,24 0,30
Металл сталь 7850 58 0 0 58 58
Стекло 2500 0,76 0 0 0,76 0,76
Стекловата 50 0,048 2 5 0,052 0,06
Стекловолокно 50 0,056 2 5 0,06 0,064
Плита фибролит 600 0,12 10 15 0,18 0,23
Плита фибролит 400 0,08 10 15 0,13 0,16
Плита фибролит 300 0,07 10 15 0,09 0,14
Клееная фанера 600 0,12 10 13 0,15 0,18
Плита камышитовая 300 0,07 10 15 0,09 0,14
Раствор цементо-песчаный 1800 0,58 2 4 0,76 0,93
Металл чугун 7200 50 0 0 50 50
Раствор цементно-шлаковый 1400 0,41 2 4 0,52 0,64
Раствор сложного песка 1700 0,52 2 4 0,70 0,87
Сухая штукатурка 800 0,15 4 6 0,19 0,21
Плита камышитовая 200 0,06 10 15 0,07 0,09
Цементная штукатурка 1050 0,15 4 6 0,34 0,36
Плита торфяная 300 0,064 15 20 0,07 0,08
Плита торфяная 200 0,052 15 20 0,06 0,064

Рекомендуем также прочесть и другие наши статьи, где мы рассказываем о том как правильно выбирать утеплитель:

Выводы и полезное видео по теме

Видеоролик тематически направленный, где достаточно подробно разъясняется – что такое КТП и «с чем его едят». Ознакомившись с материалом, представленным в ролике, появляются высокие шансы стать профессиональным строителем.

Очевидный момент – потенциальному строителю обязательно необходимо знать о теплопроводности и ее зависимости от различных факторов. Эти знания помогут строить не просто качественно, но с высокой степенью надежности и долговечности объекта. Использование коэффициента по существу – это реальная экономия денег, допустим, на оплате за те же коммунальные услуги.

Если у вас появились вопросы или есть ценная информация  по теме статьи, пожалуйста, оставляйте свои комментарии в расположенном ниже блоке.

Теплопроводность строительных материалов — основные понятия, табличные значения, расчеты

Ведущие тенденции современного строительства – это возведение домов с максимальной энергоэффективностью. То есть с возможностью создания и поддержания комфортных условий проживания при минимальных затратах энергоносителей. Понятно, что многим нашим строителям, ведущим возведение своих жилых владений самостоятельно, до таких показателей пока далековато, но стремиться к этому – необходимо всегда.

Теплопроводность строительных материалов

Прежде всего, это касается минимизации тепловых потерь через строительные конструкции. Достигается такое снижение эффективной термоизоляцией, выполненной на основании теплотехнических расчетов. Проектирование в идеале должны проводить специалисты, но часто обстоятельства понуждают владельцев жилья и такие вопросы брать в свои руки. Значит, необходимо иметь общие представления о базовых понятиях строительной теплотехники. Прежде всего – что такое теплопроводность строительных материалов, в чем она измеряется, как просчитывается.

Если разобраться с этими «азами», то будет проще всерьез, со знанием дела , а не по наитию, заниматься вопросами утепления своего жилья.

Что такое теплопроводность, какими единицами измерения она описывается?

Если не рассматривать каких-то теоретических условий, то в реальности все физические тела, жидкости или газы обладают способностью к передаче тепла. Иными словами, чтобы было понятнее, если какой-то объект начинают нагревать с одной из сторон, он становится проводником тепла, нагреваясь сам и передавая тепловую энергию дальше. Точно так же – и при охлаждении, только с «обратным знаком».

Даже на простом бытовом уровне всем понятно, что эта способность выражена у разных материалов в очень отличающейся степени. Например, одно дело мешать готовящееся на плите кипящее блюдо деревянной лопаткой, и совсем другое – металлической ложкой, которая практически моментально разогреется до такой температуры, что ее невозможно будет держать в руках. Этот пример наглядно показывает, что теплопроводность металла во много раз выше, чем у дерева.

«Практическое применение» огромной разницы в теплопроводности материалов – пробка, подсунутая под скобу металлической крышки кастрюли. Снять такую крышку с кипящей на плите посуды можно голыми пальцами, не опасаясь ожога.

И таких примеров – масса, буквально на каждом шагу. Например, прикоснитесь рукой к обычной деревянной двери в комнате, и к металлической ручке, прикрученной на ней. По ощущениям – ручка холоднее. Но такого не может быть – все предметы в помещении имеют примерно равную температуру. Просто металл ручки быстрее отвел на себя тепло тела, что и вызвало ощущения более холодной поверхности.

Коэффициент теплопроводности материала

Существует специальная единица, которая характеризует любой материал, как проводник тепла. Называется она коэффициентом теплопроводности, обозначается обычно греческой буквой λ, и измеряется в Вт/(м×℃). (Во многих встречающихся формулах вместо градусов Цельсия ℃ указаны градусы Кельвина, К, но сути это не меняет).

Этот коэффициент показывает способность материала передавать определенное количество тепла на определённое расстояние за единицу времени. Причем, это показатель характеризует именно материал, то есть без привязки к каким бы то ни было размерам.

Такие коэффициенты рассчитаны для практически любых строительных и иных материалов. Ниже в данной публикации приведены таблицы для различных групп – растворов, бетонов, кирпичной и каменной кладки, утеплителей, древесины, металлов и т.д. Даже беглого взгляда на них достаточно, чтобы убедиться, насколько эти коэффициенты могут отличаться.

Очень часто производители стройматериалов того или иного предназначения в череде паспортных характеристик указывают и коэффициент теплопроводности.

Материалы, которые отличаются высокой проводимостью тепла, например, металлы, как раз и находят часто применение в роли теплоотводов или теплообменников. Классический пример – радиаторы отопления, в которых чем лучше их стенки будут передавать нагрев от теплоносителя, тем эффективнее их работа.

А вот для большинства строительных материалов – ситуация обратная. То есть чем меньше коэффициент теплопроводности материала, из которого возведена условная стенка, тем меньше тепла будет терять здание с приходом холодов. Или, тем меньше можно будет сделать толщину стены при одинаковых показателях теплопроводности.

И на титульной картинке к статье, и на иллюстрации ниже показаны весьма наглядные схемы, как будет различаться толщина стены из разных материалов при равных способностях удержать тепло в доме. Комментарии, наверное, не нужны.

Одинаковая термоизоляционная способность – и совершенно разные толщины. Хороший пример по разнице в теплопроводности.

В справочной литературе часто указывается не одно значение коэффициента теплопроводности для какого-то материала, а целых три. (А иногда – и больше, так как этот коэффициент может меняться с изменением температуры). И это – правильно, так как на теплопроводные качества влияют и условия эксплуатации. И в первую очередь – влажность.

Это свойственно большинству материалов – при насыщении  влагой коэффициент теплопроводности увеличивается. И если ставится цель выполнить расчеты максимально точно, с привязкой к реальным условиям эксплуатации, то рекомендуется не пренебрегать этой разницей.

Итак, коэффициент может даваться расчетный, то есть для совершенно сухого материала и лабораторных условий. Но для реальных расчетов берут его или для режима эксплуатации А, или для режима Б.

Эти режимы складываются консолидировано из климатических особенностей региона и из особенностей эксплуатации конкретного здания (помещения).

Тип своей климатической зоны по уровню влажности можно определить по предлагаемой карте-схеме:

Климатические зоны территории России по уровню влажности: 1 –влажная; 2 – нормальная; 3 – сухая.

Особенности влажностного режима помещений определяются по следующей таблице:

Таблица определения влажностного режима помещений

Влажностной режим помещения Относительная влажность внутреннего воздуха при температуре:
до 12°С от 13 до 24°С 25°С и выше
Сухой до 60% до 50% до 40%
Нормальный от 61 до 75% от 51 до 60% от 41 до 50%
Влажный 76% и более от 61 до 75% от 51 до 60%
Мокрый 76% и более 61% и более

Кстати, о влажности!. .

А хорошо ли вы представляете себе, что такое относительная влажность воздуха. И какой она должна быть в помещениях для поддержания комфортного микроклимата? Если с этим ясности нет – добро пожаловать к специальной публикации нашего портала, посвященной приборам измерения относительной влажности.

Итак, имея данные карты-схемы и таблицы, можно по второй таблице определиться с выбором режима А или Б, от которого будет зависеть реальная величина коэффициента теплопроводности.

Таблица для выбора режима эксплуатации ограждающих конструкций

Влажностной режим помещения (по таблице) Зоны влажности (в соотвествии с картой-схемой)
3 — сухая 2 — нормальная 1 — влажная
Сухой А А Б
Нормальный А Б Б
Влажный или мокрый Б Б Б

Вот по этому режиму и выбирается из табличных данных наиболее близкий к реальности коэффициент теплопроводности.

Таблицы будут приведены ниже, под теоретической частью.

Сопротивление теплопередаче

Итак, коэффициент теплопроводности характеризует сам материал. Но с практической точки зрения, наверное, важнее иметь какую-то величину, которая будет описывать теплопроводные способности конкретной конструкции. То есть уже с учетом особенностей ее строения и размеров.

Такая единица измерения есть, и называется она сопротивлением теплопередаче. Ее можно считать обратной величиной коэффициенту теплопроводности, с одновременным учетом толщины материала.

Обозначается сопротивление теплопередаче (или, как его часто именуют, термическое сопротивление) латинской буквой R. Если «плясать» от коэффициента теплопроводности, то определяется оно по следующей формуле.

R = h/λ

где:

R — сопротивление теплопередаче однослойной однородной ограждающей конструкции, м²×℃/Вт;

h — толщина этого слоя, выраженная в метрах;

λ — коэффициент теплопроводности материала, из которого изготовлена эта ограждающая конструкция, Вт/(м×℃).

Очень часто в строительстве используются многослойные конструкции. В том числе одним из слоев нередко выступает утеплительный материал с очень низким коэффициентом теплопроводности – специально, чтобы максимально повысить значение термического сопротивления. Дело в том, что общее значение суммируется из сопротивлений всех слоев, составляющих ограждающую конструкцию. И к ним добавляется сопротивление приграничных слоев воздуха на внешней и внутренней поверхностях конструкции.

Формула сопротивления перегородки с n-слоев будет такой:

Rsum = R₁ + R₂ + …+Rn + Rai + Rao

где:

Rsum— суммарное термическое сопротивление ограждающей конструкции;

 R₁ … Rn— сопротивления слоев, от 1 до n;

Rai— сопротивление пристенного слоя воздуха внутри;

Rao— сопротивление пристенного слоя воздуха снаружи.

Для каждого из слоев сопротивление рассчитывается отдельно, исходя из коэффициента теплопроводности материала и толщины.

Есть специальная методика расчета и коэффициентов воздушных прослоек вдоль стены снаружи и внутри. Но для упрощенных расчётов их вполне можно взять равными суммарно 0,16 м²×℃/Вт – большой погрешности не будет.

Кстати, если в конструкции перегородки предусмотрена воздушная полость, не сообщающаяся с внешним воздухом, то она тоже дает весомую добавку к общему сопротивлению теплопередаче. Значения сопротивления теплопередаче воздушных изолированных прослоек показаны в таблице ниже:

Таблица термических сопротивлений замкнутых воздушных прослоек

Толщина воздушной прослойки, в метрах В и Г ▲ Г▼
tв > 0 ℃ tв > 0 ℃
0.01 0.13 0.15 0.14 0.15
0.02 0. 14 0.15 0.15 0.19
0.03 0.14 0.16 0.16 0.21
0.05 0.14 0.17 0.17 0.22
0.1 0.15 0.18 0.18 0.23
0.15 0.15 0.18 0.19 0.24
0,2-0,3 0.15 0.19 0.19 0.24
Примечания:
В и Г ▲ — воздушная прослойка вертикальная, или горизонтальная, с рапространением тепла снизу вверх
Г▼ — воздушная прослойка горизонтальная при распространении тепла сверху вниз
tв > 0 ℃ — положительная температура воздуха в прослойке
Если любая из поверхностей воздушной прослойки, или обе одновременно, оклеены алюминиесвой фольгой, то значение сопротивления теплопередаче принимают вдвое большим.

Таблицы коэффициентов теплопроводности различных групп строительных материалов

Таблица коэффициентов теплопроводности кирпичных кладок и каменных облицовок стен

Наименование материала ρ
Средняя плотность материала
кг/м³
λ₀
Коэффициент теплопроводности в идеальных условиях и в сухом состоянии
Вт/(м×℃)
λА
Коэффициент теплопроводности для условий эксплуатации А
Вт/(м×℃)
λБ
Коэффициент теплопроводности для условий эксплуатации Б
Вт/(м×℃)
Кирпичная кладка из сплошного кирпича на различных растворах
Стандартный керамический (глиняный) – на цементно-песчаном кладочном растворе 1800 0,56 0,70 0,81
Стандартный керамический на цементно-шлаковом растворе 1700 0,52 0,64 0,76
Стандартный керамический на цементно-перлитовом растворе 1600 0,47 0,58 0,70
Силикатный на цементно-песчаном кладочном растворе 1800 0,70 0,76 0,87
Трепельный термооизоляционный, на цементно-песчаном кладочном растворе 1200 0,35 0,47 0,52
— то же, но с плотностью 1000 0,29 0,41 0,47
Шлаковый, на цементно-песчаном кладочном растворе 1500 0,52 0,64 0,70
Кладка из пустотного кирпича
Кирпич керамический, с плотностью 1400 кг/м³, на цементно-песчаном кладочном растворе 1600 0,47 0,58 0,64
— то же, но с плотностью кирпича 1300 кг/м³ 1400 0,41 0,52 0,58
— то же, но с плотностью кирпича 1000 кг/м³ 1200 0,35 0,47 0,52
Кирпич силикатный, одиннадцатипустотный, на цементно-песчаном кладочном растворе 1500 0,64 0,70 0,81
— то же, четырнадцатипустотный 1400 0,52 0,64 0,76
Кладка или облицовка поверхностей натуральным камнем
Гранит или базальт 2800 3,49 3,49 3,49
Мрамор 2800 2,91 2,91 2,91
Туф 2000 0,76 0,93 1,05
— то же, но с плотностью 1800 0,56 0,70 0,81
— то же, но с плотностью 1600 0,41 0,52 0,64
— то же, но с плотностью 1400 0,33 0,43 0,52
— то же, но с плотностью 1200 0,27 0,35 0,41
— то же, но с плотностью 1000 0,21 0,24 0,29
Известняк 2000 0,93 1,16 1,28
— то же, но с плотностью 1800 0,70 0,93 1,05
— то же, но с плотностью 1600 0,58 0,73 0,81
— то же, но с плотностью 1400 0,49 0,56 0,58

Таблица коэффициентов теплопроводности бетонов различного типа

Наименование материала ρ
кг/м³
λ₀
Вт/(м×℃)
λА
Вт/(м×℃)
λБ
Вт/(м×℃)
Бетоны на плотном заполнителе
Железобетон 2500 1. 69 1.92 2.04
Бетон на натуральном гравии или щебне 2400 1.51 1.74 1.86
Бетоны на натуральных пористых заполнителях
Пемзобетон 1600 0.52 0.6 0.68
— то же, но с плотностью 1400 0.42 0.49 0.54
— то же, но с плотностью 1200 0.34 0.4 0.43
— то же, но с плотностью 1000 0.26 0.3 0.34
— то же, но с плотностью 800 0.19 0.22 0.26
Туфобетон 1800 0.64 0.87 0.99
— то же, но с плотностью 1600 0.52 0.7 0.81
— то же, но с плотностью 1400 0.41 0.52 0.58
— то же, но с плотностью 1200 0. 29 0.41 0.47
Бетон на вулканическом шлаке 1600 0.52 0.64 0.7
— то же, но с плотностью 1400 0.41 0.52 0.58
— то же, но с плотностью 1200 0.33 0.41 0.47
— то же, но с плотностью 1000 0.24 0.29 0.35
— то же, но с плотностью 800 20 0.23 0.29
Бетоны на искусственных пористых наполнителях
Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией 1200 0.41 0.52 0.58
— то же, но с плотностью 1000 0.33 0.41 0.47
— то же, но с плотностью 800 0.23 0.29 0.35
Керамзитобетон на керамзитовом песке или керамзитопенобетон 1800 66 0. 8 0.92
— то же, но с плотностью 1600 0.58 0.67 0.79
— то же, но с плотностью 1400 0.47 0.56 0.65
— то же, но с плотностью 1200 0.36 0.44 0.52
— то же, но с плотностью 1000 0.27 0.33 0.41
— то же, но с плотностью 800 0.21 0.24 0.31
— то же, но с плотностью 600 0.16 0.2 0.26
— то же, но с плотностью 500 0.14 0.17 0.23
Керамзитобетон на перлитовом песке 1000 0.28 0.35 0.41
— то же, но с плотностью 800 0.22 0.29 0.35
Перлитобетон 1200 0.29 0.44 0.5
— то же, но с плотностью 1000 0. 22 0.33 0.38
— то же, но с плотностью 800 0.16 0.27 0.33
— то же, но с плотностью 600 0.12 0.19 0.23
Шлакопемзобетон 1800 0.52 0.63 0.76
— то же, но с плотностью 1600 0.41 0.52 0.63
— то же, но с плотностью 1400 0.35 0.44 0.52
— то же, но с плотностью 1200 0.29 0.37 0.44
— то же, но с плотностью 1000 0.23 0.31 0.37
Шлакопемзопено и шлакопемзогазобетон 1600 0.47 0.63 0.7
— то же, но с плотностью 1400 0.35 0.52 0.58
— то же, но с плотностью 1200 0.29 0.41 0.47
— то же, но с плотностью 1000 0. 23 0.35 0.41
— то же, но с плотностью 800 0.17 0.29 0.35
Вермикулетобетон 800 0.21 0.23 0.26
— то же, но с плотностью 600 0.14 0.16 0.17
— то же, но с плотностью 400 0.09 0.11 0.13
— то же, но с плотностью 300 0.08 0.09 0.11
Ячеистые бетоны
Газобетон, пенобетон, газосиликат, пеносиликат 1000 0.29 0.41 0.47
— то же, но с плотностью 800 0.21 0.33 0.37
— то же, но с плотностью 600 0.14 0.22 0.26
— то же, но с плотностью 400 0.11 0.14 0.15
— то же, но с плотностью 300 0. 08 0.11 0.13
Газозолобетон, пенозолобетон 1200 0.29 0.52 0.58
— то же, но с плотностью 1000 0.23 0.44 0.59
— то же, но с плотностью 800 0.17 0.35 0.41

Таблица коэффициентов теплопроводности строительных растворов на цементной, известковой, гипсовой основе

Наименование материала ρ
кг/м³
λ₀
Вт/(м×℃)
λА
Вт/(м×℃)
λБ
Вт/(м×℃)
Обычный цементно-песчаный раствор 1800 0.58 0.76 0.93
Сложный раствор из цемента, песка, извести 1700 0.52 0.7 0. 87
Цементно-шлаковый раствор 1400 0.41 0.52 0.64
Цементно-перлитовый раствор 1000 0.21 0.26 0.3
— то же, но с плотностью 800 0.16 0.21 0.26
Известково-песчаный раствор 1600 0.47 0.7 0.81
— то же, но с плотностью 1200 0.35 0.47 0.58
Гипсово-перлитовый раствор 600 0.14 0.19 0.23
Гипсово-перлитовый поризованный раствор 500 0.12 0.15 0.19
— то же, но с плотностью 400 0.09 0.13 0.15
Гипсовые плиты литые конструкционные 1200 0.35 0.41 0.47
— то же, но с плотностью 1000 0.23 0.29 0.35
Листы гипсокартона (сухая штукатурка) 800 0. 15 0.19 0.21

Таблица коэффициентов теплопроводности дерева, изделий на основе древесины, а также других природных материалов

Наименование материала ρ
кг/м³
λ₀
Вт/(м×℃)
λА
Вт/(м×℃)
λБ
Вт/(м×℃)
Хвойная древесина (сосна иди ель) поперек волокон 500 0,09 0,14 0,18
— они же — вдоль волокон 500 0,18 0,29 0,35
Древесина плотных лиственных пород (дуб, бук, ясень) поперек волокон 700 0,1 0,18 0,23
— они же — вдоль волокон 700 0,23 0,35 0,41
Клееная фанера 600 0,12 0,15 0,18
Облицовочный картон 1000 0,18 0,21 0,23
Картон строительный многослойный 650 0,13 0,15 0,18
Плиты древесно-волокнистые (ДВП), древесно-стружечные (ДСП), ориентированно-стружечные (ОСП) 1000 0,15 0,23 0,29
— то же, но для плотности 800 0,13 0,19 0,23
— то же, но для плотности 600 0,11 0,13 0,16
— то же, но для плотности 400 0,08 0,11 0,13
— то же, но для плотности 200 0,06 0,07 0,08
Плиты фибролитовые, арболит на основе портландцемента 800 0,16 0,24 0,3
— то же, но для плотности 600 0,12 0,18 0,23
— то же, но для плотности 400 0,08 0,13 0,16
— то же, но для плотности 300 0,07 0,11 0,14
Плиты камышитовые 300 0,07 0,09 0,14
— то же, но для плотности 200 0,06 0,07 0,09
Плиты торфяные термоизоляционные 300 0,064 0,07 0,08
— то же, но для плотности 200 0,052 0,06 0,064
Пакля строительная 150 0,05 0,06 0,07

Таблица коэффициентов теплопроводности материалов, применяемых в термоизоляционных целях

Наименование материала ρ
кг/м³
λ₀
Вт/(м×℃)
λА
Вт/(м×℃)
λБ
Вт/(м×℃)
Минеральная вата, стекловата
Маты минеральной ваты прошивные или на синтетическом связующем 125 0. 056 0.064 0.07
— то же, но для плотности 75 0.052 0.06 0.064
— то же, но для плотности 50 0.048 0.052 0.06
Плиты минеральной ваты на синтетическом и битумном связующих — мягкие, полужесткие и жесткие 350 0.091 0.09 0.11
— то же, но для плотности 300 0.084 0.087 0.09
— то же, но для плотности 200 0.07 0.076 0.08
— то же, но для плотности 100 0.056 0.06 0.07
— то же, но для плотности 50 0.048 0.052 0.06
Плиты минеральной ваты на органофосфатном связующем — повышенной жесткости 200 0.064 0.07 0.076
Плиты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем 50 0. 056 0.06 0.064
Маты и полосы из стеклянного волокна прошивные 150 0.061 0.064 0.07
Синтетические утеплители
Пенополистирол 150 0.05 0.052 0.06
— то же, но для плотности 100 0.041 0.041 0.052
— то же, но для плотности 40 0.038 0.041 0.05
Пенопласт ПХВ-1 и ПВ-1 125 0.052 0.06 0.064
— то же, но для плотности 100 и менее 0.041 0.05 0.052
Пенополиуретан плитный 80 0.041 0.05 0.05
— то же, но для плотности 60 0.035 0.041 0.041
— то же, но для плотности 40 0.029 0.04 0.04
Пенополиуретан напылением 35 0. 027 0.033 0.035
Плиты из резольноформальдегидного пенопласта 100 0.047 0.052 0.076
— то же, но для плотности 75 0.043 0.05 0.07
— то же, но для плотности 50 0.041 0.05 0.064
— то же, но для плотности 40 0.038 0.041 0.06
Пенополиэтилен 30 0.03 0.032 0.035
Плиты из полиизоцианурата (PIR) 35 0.024 0.028 0.031
Перлитопласт-бетон 200 0.041 0.052 0.06
— то же, но для плотности 100 0.035 0.041 0.05
Перлитофосфогелевые изделия 300 0.076 0.08 0.12
— то же, но для плотности 200 0.064 0.07 0.09
Каучук вспененный 85 0. 035 0.04 0.045
Утеплители на натуральной основе
Эковата 60 0.041 0.054 0.062
— то же, но для плотности 45 0.038 0.05 0.055
— то же, но для плотности 35 0.035 0.042 0.045
Пробка техническая 50 0.037 0.043 0.048
Листы пробковые 220 0.035 0.041 0.045
Плиты льнокостричные термоизоляционные 250 0.054 0.062 0.071
Войлок строительный шерстяной 300 0.057 0.065 0.072
— то же, но для плотности 150 0.045 0.051 0.059
Древесные опилки 400 0.092 1.05 1.12
— то же, но для плотности 200 0. 071 0.078 0.085
Засыпки минеральные
Керамзит — гравий 800 0.18 0.21 0.23
— то же, но для плотности 600 0.14 0.17 0.2
— то же, но для плотности 400 0.12 0.13 0.14
— то же, но для плотности 300 0.108 0.12 0.13
— то же, но для плотности 200 0.099 0.11 0.12
Шунгизит — гравий 800 0.16 0.2 0.23
— то же, но для плотности 600 0.13 0.16 0.2
— то же, но для плотности 400 0.11 0.13 0.14
Щебень из доменного шлака, шлаковой пемзы и аглоперита 800 0.18 0.21 0.26
— то же, но для плотности 600 0. 15 0.18 0.21
— то же, но для плотности 400 1.122 0.14 0.16
Щебень и песок из вспученного перлита 600 0.11 0.111 0.12
— то же, но для плотности 400 0.076 0.087 0.09
— то же, но для плотности 200 0.064 0.076 0.08
Вермикулит вспученный 200 0.076 0.09 0.11
— то же, но для плотности 100 0.064 0.076 0.08
Песок строительный сухой 1600 0.35 0.47 0.58
Пеностекло или газостекло
Пеностекло или газо-стекло 400 0.11 0.12 0.14
— то же, но для плотности 300 0.09 0.11 0.12
— то же, но для плотности 200 0. 07 0.08 0.09

Таблица коэффициентов теплопроводности кровельных, гидроизоляционных, облицовочных, рулонных и наливных напольных покрытий

Наименование материала ρ
кг/м³
λ₀
Вт/(м×℃)
λА
Вт/(м×℃)
λБ
Вт/(м×℃)
Асбестоцементные
Листы асбестоцементные плоские («плоский шифер») 1800 0.35 0.47 0.52
— то же, но для плотности 1600 0.23 0.35 0.41
На битумной основе
Битумы нефтяные строительные и кровельные 1400 0.27 0.27 0.27
— то же, но для плотности 1200 0. 22 0.22 0.22
— то же, но для плотности 1000 0.17 0.17 0.17
Асфальтобетон 2100 1.05 1.05 1.05
Изделия из вспученного перлита на битумном связующем 400 0.111 0.12 0.13
— то же, но для плотности 300 0.067 0.09 0.099
Рубероид, пергамин, толь, гибкая черепица 600 0.17 0.17 0.17
Линолеумы и наливные полимерные полы
Линолеум поливинилхлоридный многослойный 1800 0.38 0.38 0.38
— то же, но для плотности 1600 0.33 0.33 0.33
Линолеум поливинилхлоридный на тканевой подоснове 1800 0.35 0.35 0.35
— то же, но для плотности 1600 0. 29 0.29 0.29
— то же, но для плотности 1400 0.23 0.23 0.23
Пол наливной полиуретановый 1500 0.32 0.32 0.32
Пол наливной эпоксидный 1450 0.029 0.029 0.029

Таблица коэффициентов теплопроводности металлов и стекла

Наименование материала ρ
кг/м³
λ₀
Вт/(м×℃)
λА
Вт/(м×℃)
λБ
Вт/(м×℃)
Сталь, в том числе — арматурная стержневая 7850 58 58 58
Чугун 7200 50 50 50
Алюминий 2600 221 221 221
Медь 8500 407 407 407
Бронза 7500÷9300 25÷105 25÷105 25÷105
Латунь 8100÷8800 70÷120 70÷120 70÷120
Стекло кварцевое оконное 2500 0. 76 0.76 0.76

Сейчас для утепления различных строений используются, преимущественно, синтетические материалы. Они имеют отличные характеристики, а также в большинстве своем очень удобны в монтаже.

Исходя из значений в таблицах выше, из категории синтетических утеплителей одним из самых энергоэффективных является PIR-плита. При плотности всего 35 кг/м³ коэффициент теплопроводности у нее в среднем составляет 0,024 Вт/м*К. Но он может быть и меньше в зависимости от технологии производства PIR-плиты у того или иного производителя.

Сравнение теплопроводности PIR-плит и других материалов

Так, например, PIR-плиты LOGICPIR от российского производителя ТЕХНОНИКОЛЬ имеют показатель теплопроводности всего 0,022 Вт/м*К. Почему значение так снижается? Дело в том, что этот вид утеплителя с обеих сторон имеет фольгированный слой. Фольга, как известно, сама по себе способна отлично отражать тепловую энергию в обратную сторону, то есть в помещение. Благодаря этому свойству энергоэффективность материала растет, а теплопотери в доме снижаются. Таким образом PIR-утеплитель, имеющий такой слой с одной и другой стороны, гораздо лучше выполняет свои функции, чем, например, PIR-материал с бумажным технологическим покрытием.

В целом же LOGICPIR — обычная PIR-плита, которая представляет собой пористый материал с множеством микроячеек, наполненных воздухом. Она очень тонкая (толщина варьируется в пределах 2-5 см), легкая, не нагружает строительные конструкции, но при этом прочная и достаточно плотная, чтобы выдерживать некоторые физические воздействия. Инертна к химическим воздействиям, биологически устойчива и, кроме того, не склонна к возгораниям.

PIR-плита ТЕХНОНИКОЛЬ

Во время эксплуатации (а срок использования PIR-плит LOGICPIR составляет 50 лет) материал не теряет своих свойств. Его коэффициент теплопроводности не меняется даже при намокании: сам по себе утеплитель не впитывает воду. Дополнительную парозащиту обеспечивает и тот самый фольгированный слой — если при монтаже плит проклеить все стыки алюминиевым скотчем, то формируется непрерывный слой пароизоляции, не пропускающий влагу. Словом, это неплохой вариант синтетического утеплителя с одними из самых высоких характеристик.

Видео: Утепление каркасного дома PIR плитами

Для чего используются такие расчеты в практическом приложении?

Оценка эффективности имеющейся термоизоляции

А для чего бывает необходимо вычислять это сопротивление, какая от этого практическая польза?

Такими расчетами можно очень точно оценить степень термоизоляции своего жилья.

Дело в том, что для различных климатических регионов России специалистами рассчитаны так называемые нормативные показатели этого сопротивления теплопередаче, отдельно для стен, перекрытий и покрытий. То есть если сопротивление конструкции отвечает этой норме, то за утепление можно быть спокойным.

Значение этих нормированных сопротивлений для разных строительных конструкций можно найти, воспользовавшись предлагаемой картой схемой.

Карта-схема территории России для определения нормированных значений сопротивлений теплопередаче.

Если не дотягивает – надо принимать меры, усиливать термоизоляцию, чтобы минимизировать потери тепла. И, стало быть, решить обратную задачу. То есть с использованием той же формулы (сопротивление от коэффициента теплопроводности и толщины) найти ту толщину утепления, которая восполнит имеющийся «дефицит» до нормы.

Термоизоляционную конструкцию сразу следует делать с опорой на проведенные теплотехнические расчеты.

Ну а если термоизоляции пока нет, то тут и вовсе все просто. Тогда потребуется определить, какой слой выбранного утеплительного материала обеспечит выход на нормированное значение сопротивления теплопередаче.

Определение уровня тепловых потерь

Еще одна важная задача – это определение величины тепловых потерь через ограждающую конструкцию. Такие вычисления бывают необходимы когда, например, определяется требуемая мощность системы отопления. Как по помещениям — для правильной расстановки обогревательных приборов (радиаторов), так и общая — для выбора оптимальной модели котла.

Каждая конструкция характеризуется своим уровнем тепловых потерь, которые необходимо определять и для правильного планирования системы отопления, и для совершенствования системы термоизоляции.

Дело в том, что это сопротивление описывается еще одной формулой, уже от разницы температур и количества тепла, уходящего через ограждающую конструкцию площадью один квадратный метр.

R = Δt / q

Δt — разница температур по обе стороны конструкции, ℃.

q — удельное количество теряемого тепла, Вт.

То есть если известна площадь ограждающей конструкции и ее термическое сопротивление (определенное, например, через толщину и коэффициент теплопроводности), если известно, для каких условий производится расчет (например, нормальная температура в помещении и самые сильные морозы, присущие данной местности), то можно спрогнозировать и тепловые потери через эту конструкцию.

Q = S × Δt/R

Q — теплопотери через ограждающую конструкцию, Вт.

S — площадь этой конструкции, м².

Такие расчеты в помещении проводятся для всех ограждающих конструкций, контактирующих с холодом, и затем определяется суммарные потери, которые должны компенсироваться системой отопления. Или, если эти потери получаются слишком большими – это становится побудительным мотивом к усовершенствованию системы термоизоляции – что-то с ней не так.

Еще одна ремарка. Это мы говорили о конструкциях, состоящих из нескольких слоев разных строительных и утеплительных материалов. А как быть с окнами? Как для них просчитывается сопротивление теплопередаче?

Методика здесь – несколько иная, и самостоятельно заниматься такими расчетами вряд ли имеет смысл. Можно воспользоваться таблицей, в которой уже имеются готовые значения сопротивления для различных типов конструкций окон.

Таблица приведенных значений сопротивления теплопередаче для окон, остекленных балконных дверей, световых проемов (фонарей)

Материал и схема запонения проема Приведенное термическое Ro, м ² × °С/Вт
Д и ПВХ А
Двойное остекление в спаренных переплетах 0.4
Двойное остекление в раздельных переплетах 0.44 0,34*
Тройное остекление в раздельно-спаренных переплетах 0.55 0.46
Однокамерный стеклопакет:
— из обычного стекла 0.38 0.34
— из стекла с твердым селективным покрытием 0.51 0.43
— из стекла с мягким селективным покрытием 0.56 0.47
Двухкамерный стеклопакет:
— из обычного стекла (с межстекольным расстоянием 6 мм) 0.51 0.43
— из обычного стекла (с межстекольным расстоянием 12 мм) 0.54 0.45
— из стекла с твердым селективным покрытием 0.58 0.48
— из стекла с мягким селективным покрытием 0.68 0.52
— из стекла с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном 0.65 0.53
Обычное стекло и однокамерный стеклопакет в раздельных переплетах:
— из обычного стекла 0.56
— из стекла с твердым селективным покрытием 0.65
— из стекла с мягким селективным покрытием 0.72
— из стекла с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном 0.69
Обычное стекло и двухкамерный стеклопакет в раздельных переплетах:
— из обычного стекла 0.68
— из стекла с твердым селективным покрытием 0.74
— из стекла с мягким селективным покрытием 0.81
— из стекла с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном 0.82
Два однокамерных стеклопакета в спаренных переплетах 0.7
Два однокамерных стеклопакета в раздельных переплетах 0.74
Четырехслойное остекление в двух спаренных переплетах 0.8
Блоки стеклянные пустотные (с шириной кладочных швов 6 мм) размером:
-200×200 ×100 мм 0,31 (без переплета)
-250×250 ×100 мм 0,33 (без переплета)
Примечания:
Д и ПВХ — переплеты из дерева или пластика (поливинилхлорида)
А — переплеты из алюмииия
* — перепеты из стали
все указанные значения даны для площади остекления 75% от площади светового проема

Понятно, что тепловые потери будут считаться,  исходя из площади остекления и разницы температур.

Надо заметить, что профессиональные теплотехнические расчеты учитывают еще и множество различных поправочных коэффициентов, в том числе на инсоляцию (воздействие солнечных лучей), светопоглощающие и отражающие свойства поверхностей, неоднородность конструкций и другие. Но для самостоятельной первичной оценки достаточно и того алгоритма, что приведен выше.

Для любителей же более обстоятельного подхода можно порекомендовать следующий видеосюжет:

Видео: Алгоритмы профессионального расчета сопротивления теплопередаче стен

Мы же завершим публикацию онлайн-калькулятором, который вполне позволяет на бытовом уровне решить ряд задач, о которых шла речь выше.

Калькулятор расчета термического сопротивления ограждающей конструкции

Перейти к расчётам

Пояснения по работе с калькулятором

Программа несложна, но все же требует некоторых пояснений.

Предлагаемый алгоритм расчета позволяет провести вычисления сопротивления теплопередаче для любой ограждающей конструкции, включающей от одного до пяти различных слоев.

  • Первый слой пусть будет считаться по умолчанию основным. Для него указывается:

— его толщина в миллиметрах (так сделано для удобства, а перевод в метры программа выполнит самостоятельно).

— коэффициент теплопроводности материала, из которого создан этот слой. Значение берется из таблиц, с учетом режима эксплуатации А или Б. При вводе значения в калькулятор вместо запятой в качестве десятичного разделителя используется точка.

  • Вторым слоем предлагается указать имеющуюся (если есть) или планируемую термоизоляцию. Здесь уже на выбор – если оставить по умолчанию «нет», то программа проигнорирует этот слой. Если согласиться – появятся поля ввода данных, те же толщина и коэффициент теплопроводности.
  • Аналогично по выбору пользователя вводятся или игнорируются еще три произвольных слоя. Это, кстати, могут быть внешняя и внутренняя отделка, если она выполнена из значимых для теплопроводности материалов, многослойная кладка стены и т.п.
  • Если задача стоит только в определении сопротивления теплопередаче, то можно сразу переходить к клавише «РАССЧИТАТЬ…».
  • Ну а если есть желание еще и найти величину тепловых потерь через рассчитываемую ограждающую конструкцию, то ставится отметка «да, включить дополнительный расчёт». В этом случае появятся еще три поля ввода данных – площадь ограждающей конструкции, температура в помещении и температура на улице.

Уличную температуру для расчетов, как правило, берут минимальную, свойственную самой холодной декаде зимы в регионе проживания. Так задается необходимый запас мощности отопительного оборудования и эффективности системы утепления. Домашнюю температуру обычно считают в пределах 20÷24 ℃ для жилых помещений. Для нежилых (подъезды, коридоры, кладовые и т.п.) можно ограничиться +15 ℃. Для ванных, душевых, бань – порядка 35 ℃.

Рассчитанное термическое сопротивление показывается первой строкой появляющегося результата. Если был выбран вариант с вычислением тепловых потерь, то их значение (в ваттах) будет указано во второй строке.

Коэффициент теплопроводности материалов таблица, формулы

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

 

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

Как рассчитать теплопроводность по закону Фурье

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

q = − ϰ х grad х (T), где:

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

Перенос тепла в неравновесной термодинамической системе

 

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

  • P = − ϰ х S х ΔT / l, выражается в (Вт/(м•К) х (м2•К) / м = Вт/(м•К) х (м•К) = Вт), где:
  • P ­– общая мощность потерь теплоотдачи;
  • S – сечение предмета;
  • ΔT – разница температуры по стыкам сторон предмета;
  • l – расстояние между стыками сторон предмета – длина фигуры.

Связь коэффициента теплопроводимости с электропроводностью материалов

 

Электропроводность и коэффициент теплопередачи

Собственно, коэффициент теплопроводности металлов «ϰ» связан с их удельной электропроводимостью «σ» согласно закону Видемана-Франца, в соответствии с которым коэффициент теплопроводности металлов зависит от удельной электропроводимости прямо пропорционально температуре:

Κ / σ = π2 / 3 х (К / e)2 х T, где:

  • К – постоянный коэффициент Больцмана, устанавливающий закономерность между тепловой энергией тела и его температурой;
  • e – заряд электрона;
  • T – термодинамическая температура предмета.

Коэффициент теплопроводности газовой среды

В газовой среде коэффициент теплопроводности воздуха может рассчитываться по приблизительной формуле:

ϰ ~ 1/3 х p х cv х Λλ х v, где:

  • pv – плотность газовой среды;
  • cv – удельная емкость тепловой энергии при одном и том же объеме тела;
  • Λλ – расстояние свободного перемещения молекул в газовой среде;
  • v – скорость передачи тепла.

Что такое теплопроводимость

 

Или:

ϰ = I x К / 3 x π3/3 x d2 √ RT / μ, где:

  • i – результат суммирования уровней свободы прямого движения и вращения молекул в газовой среде (для 2-атомных газов i=5, для 1-атомных i=3;
  • К – коэффициент Больцмана;
  • μ – отношение массы газа к количеству молей газа;
  • T – термодинамическая температура;
  • d – ⌀ молекул газа;
  • R – универсальный коэффициент для газовой среды.

Согласно формуле минимальная теплопроводность материалов существует у тяжелых инертных газов, максимально эффективная теплопроводность строительных материалов – у легких.

Теплопроводимость в газовой разреженной среде

Газовая среда и теплопроводность

 

Результат по выкладкам выше, по которым делают расчет теплопроводности для газовой среды, от давления не зависит. Но в очень разреженной газовой среде расстояние свободного перемещения молекул зависит не от столкновений частиц, а от препятствий в виде стен резервуара. При этом ограничение перемещения молекул в соответствующих единицах измерения называют высоковакуумной средой, при которой степень теплообмена уменьшается в зависимости от плотности материала и прямо пропорциональна значению давления в резервуаре:

ϰ ~ 1/3 х p х cv х l х v, где:

i – объем резервуара;

Р – уровень давления в резервуаре.

Согласно этой формуле теплопроводность в вакуумной среде стремится к нулевой отметке при глубоком вакууме. Это объясняется тем, что в вакууме частицы, которые передают тепловую энергию, имеют низкую плотность на единицу площади. Но тепловая энергия в вакуумной среде перетекает посредством излучения. В качестве примера можно привести обычный термос, в котором для уменьшения потерь тепловой энергии стенки должны быть двойными и посеребренными, без воздуха между ними.
Что такое тепловое излучение

 

При применении закона Фурье не принимают во внимание инерционность перетекания тепловой энергии, а это значит, что имеется в виду мгновенная передача тепла из любой точки на любое расстояние. Поэтому формулу нельзя использовать для расчетов передачи тепла при протекании процессов, имеющих высокую частоту повторения. Это ультразвуковое излучение, передача тепловой энергии волнами ударного или импульсного типа и т.д. Существует решение по закону Фурье с релаксационным членом:

τ х ∂q / ∂t = − (q + ϰ х ∇T) .

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

Ориентировочная таблица теплопроводности материалов:

Основа Значение теплопроводности, Вт/(м•К)
Жесткий графен 4840 +/ 440 – 5300 +/ 480
Алмаз 1001-2600
Графит 278,4-2435
Бора арсенид 200-2000
SiC 490
Ag 430
Cu 401
BeO 370
Au 320
Al 202-236
AlN 200
BN 180
Si 150
Cu3Zn2 97-111
Cr 107
Fe 92
Pt 70
Sn 67
ZnO 54
 Черная сталь 47-58
Pb 35,3
Нержавейка Теплопроводность стали – 15
SiO2 8
Высококачественные термостойкие пасты 5-12
Гранит

(состоит из SiO2 68-73 %; Al2O3 12,0-15,5 %; Na2O 3,0-6,0 %; CaO 1,5-4,0 %; FeO 0,5-3,0 %; Fe2O3 0,5-2,5 %; К2О 0,5-3,0 %; MgO 0,1-1,5 %; TiO2 0,1-0,6 %)

2,4
Бетонный раствор без заполнителей 1,75
Бетонный раствор со щебнем или с гравием 1,51
Базальт

(состоит из SiO2 – 47-52%, TiO2 – 1-2,5%, Al2O3 – 14-18%, Fe2O3 – 2-5%, FeO – 6-10%, MnO – 0,1-0,2%, MgO – 5-7%, CaO – 6-12%, Na2O – 1,5-3%, K2O – 0,1-1,5%, P2O5 – 0,2-0,5 %)

1,3
Стекло

(состоит из SiO2, B2O3, P2O5, TeO2, GeO2, AlF3 и т.д.)

1-1,15
Термостойкая паста КПТ-8 0,7
Бетонный раствор с наполнителем из песка, без щебня или гравия 0,7
Вода чистая 0,6
Силикатный

или красный кирпич

0,2-0,7
Масла

на основе силикона

0,16
Пенобетон 0,05-0,3
Газобетон 0,1-0,3
Дерево Теплопроводность дерева – 0,15
Масла

на основе нефти

0,125
Снег 0,10-0,15
ПП с группой горючести Г1 0,039-0,051
ЭППУ с группой горючести Г3, Г4 0,03-0,033
Стеклянная вата 0,032-0,041
Вата каменная 0,035-0,04
Воздушная атмосфера (300 К, 100 кПа) 0,022
Гель

на основе воздуха

0,017
Аргон (Ar) 0,017
Вакуумная среда 0

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

Таблица теплопроводимости стройматериалов

 

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

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

  • При утеплении дома из древесины рекомендуется выбирать стройматериалы с низким коэффициентом.
  • Если стена кирпичная, то при значении коэффициента 0,67 Вт/(м2•К) и толщине стены 1 м при ее площади 1 м2 при разнице наружной и внутридомовой температуры 10С кирпич будет пропускать 0,67 Вт энергии. При разнице температур 100С кирпич будет пропускать 6,7 Вт и т.д.

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

 

В СНиП и при проведении расчетов фигурирует термин «тепловое сопротивление материала», он означает обратную теплопроводность. То есть при теплопроводности листа пенопласта 10 см и его теплопроводности 0,35 Вт/(м2•К) тепловое сопротивление листа – 1 / 0,35 Вт/(м2•К) = 2,85 (м2•К)/Вт.

Ниже – таблица теплопроводности для востребованных строительных материалов и теплоизоляторов:

Стройматериалы Коэффициент теплопроводимости, Вт/(м2•К)
Плиты из алебастра 0,47
Al 230
Шифер асбоцементный 0,35
Асбест (волокно, ткань) 0,15
Асбоцемент 1,76
Асбоцементные изделия 0,35
Асфальт 0,73
Асфальт для напольного покрытия 0,84
Бакелит 0,24
Бетон с заполнителем щебнем 1,3
Бетон с заполнителем песком 0,7
Пористый бетон – пено- и газобетон 1,4
Сплошной бетон 1,75
Термоизоляционный бетон 0,18
Битумная масса 0,47
Бумажные материалы 0,14
Рыхлая минвата 0,046
Тяжелая минвата 0,05
Вата – теплоизолятор на основе хлопка 0,05
Вермикулит в плитах или листах 0,1
Войлок 0,046
Гипс 0,35
Глиноземы 2,33
Гравийный заполнитель 0,93
Гранитный или базальтовый заполнитель 3,5
Влажный грунт, 10% 1,75
Влажный грунт, 20% 2,1
Песчаники 1,16
Сухая почва 0,4
Уплотненный грунт 1,05
Гудроновая масса 0,3
Доска строительная 0,15
Фанерные листы 0,15
Твердые породы дерева 0,2
ДСП 0,2
Дюралюминиевые изделия 160
Железобетонные изделия 1,72
Зола 0,15
Известняковые блоки 1,71
Раствор на песке и извести 0,87
Смола вспененная 0,037
Природный камень 1,4
Картонные листы из нескольких слоев 0,14
Каучук пористый 0,035
Каучук 0,042
Каучук с фтором 0,053
Керамзитобетонные блоки 0,22
Красный кирпич 0,13
Пустотелый кирпич 0,44
Полнотелый кирпич 0,81
Сплошной кирпич 0,67
Шлакокирпич 0,58
Плиты на основе кремнезема 0,07
Латунные изделия 110
Лед при температуре 00С 2,21
Лед при температуре -200С 2,44
Лиственное дерево при влажности 15% 0,15
Медные изделия 380
Мипора 0,086
Опилки для засыпки 0,096
Сухие опилки 0,064
ПВХ 0,19
Пенобетон 0,3
Пенопласт марки ПС-1 0,036
Пенопласт марки ПС-4 0,04
Пенопласт марки ПХВ-1 0,05
Пенопласт марки ФРП 0,044
ППУ марки ПС-Б 0,04
ППУ марки ПС-БС 0,04
Лист из пенополиуретана 0,034
Панель из пенополиуретана 0,024
Облегченное пеностекло 0,06
Тяжелое вспененное стекло 0,08
Пергаминовые изделия 0,16
Перлитовые изделия 0,051
Плиты на цементе и перлите 0,085
Влажный песок 0% 0,33
Влажный песок 0% 0,97
Влажный песок 20% 1,33
Обожженный камень 1,52
Керамическая плитка 1,03
Плитка марки ПМТБ-2 0,035
Полистирол 0,081
Поролон 0,04
Раствор на основе цемента без песка 0,47
Плита из натуральной пробки 0,042
Легкие листы из натуральной пробки 0,034
Тяжелые листы из натуральной пробки 0,05
Резиновые изделия 0,15
Рубероид 0,17
Сланец 2,100
Снег 1,5
Хвойная древесина влажностью 15% 0,15
Хвойная смолистая древесина влажностью 15% 0,23
Стальные изделия 52
Стеклянные изделия 1,15
Утеплитель стекловата 0,05
Стекловолоконные утеплители 0,034
Стеклотекстолитовые изделия 0,31
Стружка 0,13
Тефлоновое покрытие 0,26
Толь 0,24
Плита на основе цементного раствора 1,93
Цементно-песчаный раствор 1,24
Чугунные изделия 57
Шлак в гранулах 0,14
Шлак зольный 0,3
Шлакобетонные блоки 0,65
Сухие штукатурные смеси 0,22
Штукатурный раствор на основе цемента 0,95
Эбонитовые изделия 0,15

Влажность и теплопроводимость – зависимость

 

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

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

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

















































































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

Материал

Плотность (для сыпучих – насыпная плотность), кг/м3

Коэффициент теплопроводности, Вт/ (м*К)

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

0,872—1,163

Коэффициент теплопроводности строительных материалов таблица

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.

Определение понятия

Коэффициентом теплопроводности называется физическая величина, показывающая количество тепла, проходящего за час через метровую толщину материала. Температура на той поверхности, через которую тепло выходит, должна быть на 1°С меньше, чем с другой стороны.

Коэффициенты теплопроводности строительных материалов учитываются во многих случаях. Важно их знать, например, при выборе теплоизоляционного материала для стен здания. В этом случае очень важен правильный расчет. Из-за ошибки сместится точка росы, на стенах, в результате, появится влага, в доме будет холодно и сыро.

Поэтому, коэффициент теплопроводности строительных материалов, таблица обязательно должна быть внимательно изучена во избежание промашек.

Комбинация материалов

Качество производимых утеплителей, благодаря современным технологиям, очень высокое, и строительная индустрия получает весьма широкие возможности. В холодных регионах не нужно возводить дома с большой шириной стен. Надо лишь правильно скомбинировать строительный и теплоизоляционный материалы. Если вам нужно узнать коэффициент теплопроводности строительных материалов, таблица поможет в этом.

Поскольку теплопроводность кирпича небольшая, компенсировать это можно путем использования пенополистирола, к примеру, имеющего коэффициент теплопроводности 0,03 Вт/м град. Вместо кирпича выгодно использовать ячеистый бетон с такими же параметрами, как у дерева. Даже в лютые морозы в доме, построенном из этого материала, сохраняется тепло.

Благодаря таким приемам, стоимость постройки зданий сократилась. Также на возведение сооружения требуется меньше времени. Огромный плюс в том, что нет необходимости в массивном основании, что отдельно дает немалую экономию. Иногда нужен просто легкий столбчатый или ленточный фундамент.

Теплопроводность и каркасное строительство

Все вышесказанное особенно актуально при постройке каркасных домов. Использование материалов низкой теплопроводности привело к тому, что сейчас с применением каркасной технологии строится большое количество коттеджей, складов, магазинов и других сооружений. А возводить каркасные здания можно в зонах с любым климатом.

Теплоизоляционный материал в случае с каркасно-щитовыми зданиями помещается между листами фанеры и плитами OSB. Каким именно должен быть утеплитель в данных климатических условиях, определить можно, используя «коэффициент теплопроводности строительных материалов таблица» на нашем сайте. Будет это пенополиуретан или минеральная вата, толщина утеплителя выбирается в зависимости от величины коэффициента теплопроводности теплоизоляционного материала.

Наподобие того, как утраивается комбинация стен и утеплителя, делается и кровля строения. Применение этой технологии позволяет построить здание в короткий срок, а денежные затраты при этом минимальны.

Минеральная вата и пенополистирол являются лидерами среди материалов-утеплителей для фасадов. Насчет минеральной ваты однозначного мнения нет. Одни специалисты утверждают, что этот материал накапливает конденсат, и использоваться может только вместе с паронепроницаемой мембраной. Но в этом случае стены не «дышат», поэтому целесообразность использования этих материалов остается под вопросом.

По мнению других, устранить эту проблему можно путем устройства вентилируемых фасадов.

Пенополистирол помимо того, что хорошо пропускает воздух, имеет невысокую теплопроводность. Этот показатель зависит от плотности материала. Еще одной важной характеристикой является паропроницаемость. Проветривать помещение в этом случае не нужно.

Высокий уровень паронепроницаемости и низкая теплопроводность стен дома обеспечат отличные условия проживания.

Теплопроводность строительных материалов — таблица утеплителей, сравнение

Любое строительство независимо от его размера всегда начинается с разработки проекта. Его цель – спроектировать не только внешний вид будущего строения, еще и просчитать основные теплотехнические характеристики. Ведь основной задачей строительства считается сооружение прочных, долговечных зданий, способных поддерживать здоровый и комфортный микроклимат, без лишних затрат на отопление. Несомненную помощь при выборе сырья, используемого для возведения постройки, окажет таблица теплопроводности строительных материалов: коэффициенты.

Тепло в доме напярямую зависит от коэффициента теплопроводности строительных материалов

Что такое теплопроводность?

Теплопроводность – это процесс передачи энергии тепла от нагретых частей помещения к менее теплым. Такой обмен энергией будет происходить, пока температура не уравновесится. Применяя это правило к ограждающим системам дома, можно понять, что процесс теплопередачи определяется промежутком времени, за который происходит выравнивание температуры в комнатах с окружающей средой. Чем это время больше, тем теплопроводность материала, применяемого при строительстве, ниже.

Отсутствие теплоизоляции дома скажется на температуре воздуха внутри помещения

Для характеристики проводимости тепла материалами используют такое понятие, как коэффициент теплопроводности. Он показывает, какое количество тепла за одну единицу временного промежутка пройдет через одну единицу площади поверхности. Чем выше подобный показатель, тем сильнее теплообмен, значит, постройка будет остывать значительно быстрее. То есть при сооружении зданий, домов и прочих помещений необходимо использовать материалы, проводимость тепла которых минимальна.

Сравнительные характеристики теплопроводности и термического сопротивления стен, возведенных из кирпича и газобетонных блоков

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.

Что влияет на величину теплопроводности?

Тепловая проводимость любого материала зависит от множества параметров:

  • Пористая структура. Присутствие пор предполагает неоднородность сырья. При прохождении тепла через подобные структуры, где большая часть объема занята порами, охлаждение будет минимальным.
  • Плотность. Высокая плотность способствует более тесному взаимодействию частиц друг с другом. В результате теплообмен и последующее полное уравновешивание температур происходит быстрее.
  • 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

Монтаж и эффективность в эксплуатации

Монтаж ППУ – быстро и легко.

Сравнение характеристик утеплителей должно осуществляться с учетом монтажа, ведь это тоже важно. Легче всего работать с жидкой теплоизоляцией, такой как ППУ и пеноизол, но для этого требуется специальное оборудование. Также не составляет труда укладка эковаты (целлюлозы) на горизонтальные поверхности, например, при или чердачного перекрытия. Для напыления эковаты на стены мокрым методом также нужны специальные приспособления.

Пенопласт укладывается как по обрешетке, так и сразу на рабочую поверхность. В принципе, это касается и плит из каменной ваты. Причем укладывать плитные утеплители можно и на вертикальные, и на горизонтальные поверхности (под стяжку в том числе). Мягкую стекловату в рулонах укладывают только по обрешетке.

В процессе эксплуатации теплоизоляционный слой может претерпевать некоторых нежелательных изменений:

  • напитать влагу;
  • дать усадку;
  • стать домом для мышей;
  • разрушиться от воздействия ИК лучей, воды, растворителей и прочее.

Кроме всего вышеуказанного, важное значение имеет пожаробезопасность теплоизоляции. Сравнение утеплителей, таблица группы горючести:

Применение показателя теплопроводности на практике

В строительстве все материалы условно подразделяются на теплоизоляционные и конструкционные. Конструкционное сырье отличается наибольшими показателями теплопроводности, но именно его применяют для постройки стен, перекрытий, прочих ограждений. Согласно таблице теплопроводности строительных материалов, при возведении стен из железобетона, для низкого теплообмена с окружающей средой толщина конструкции должна быть около 6 метров. В таком случае строение получится огромным, громоздким и потребует немалых затрат.

Наглядный пример — при какой толщине различных материалов их коэффициент теплопроводности будет одинаковым

Поэтому при возведении постройки следует отдельное внимание уделять дополнительным теплоизолирующим материалам. Слой теплоизоляции может не понадобиться только для построек из дерева или пенобетона, но даже при использовании подобного низкопроводного сырья толщина конструкции должна быть не менее 50 см.

Сравнение с помощью таблицы

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

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

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

Теплопроводность готового здания. Варианты утепления конструкций

При разработке проекта постройки необходимо учесть все возможные варианты и пути потери тепла. Большое его количество может уходить через:

  • стены – 30%;
  • крышу – 30%;
  • двери и окна – 20%;
  • полы – 10%.
  • Теплопотери неутепленного частного дома

    При неверном расчете теплопроводности на этапе проектирования, жильцам остается довольствоваться только 10% тепла, получаемого от энергоносителей. Именно поэтому дома, возведенные из стандартного сырья: кирпича, бетона, камня рекомендуют дополнительно утеплять. Идеальная постройка согласно таблице теплопроводности строительных материалов должна быть выполнена полностью из теплоизолирующих элементов. Однако малая прочность и минимальная устойчивость к нагрузкам ограничивает возможности их применения.

    Сравнительный график коэффициентов теплопроводности некоторых строительных материалов и утеплителей

    Самым распространенным вариантом сочетание несущей конструкции из высокопрочных материалов с дополнительным слоем теплоизоляции. Сюда можно отнести:

  • Каркасный дом. При его постройке каркасом из древесины обеспечивается жесткость всей конструкции, а укладка утеплителя производится в пространство между стойками. При незначительном уменьшении теплообмена в некоторых случая может потребоваться утепление еще и снаружи основного каркаса.
  • Дом из стандартных материалов. При выполнении стен из кирпича, шлакоблоков, утепление должно проводиться по наружной поверхности конструкции.
  • Необходимая тепло- и гидроизоляция для сохранения тепла в частном доме

    Сравнение паропроницаемости утеплителей

    Высокая паропроницаемость=отсутствие конденсата.

    Паропроницаемость – это способность материала пропускать воздух, а вместе с ним и пар. То есть теплоизоляция может дышать. На этой характеристике утеплителей для дома последнее время производители акцентируют много внимания. На самом деле высокая паропроницаемость нужна только при . Во всех остальных случаях данный критерий не является категорически важным.

    Характеристики утеплителей по паропроницаемости, таблица:

    Сравнение утеплителей для стен показало, что самой высокой степенью паропроницаемости обладают натуральные материалы, в то время как у полимерных утеплителей коэффициент крайне низок. Это свидетельствует о том, что такие материалы как ППУ и пенопласт обладают способностью задерживать пар, то есть выполняют . Пеноизол – это тоже своего рода полимер, который изготавливается из смол. Его отличие от ППУ и пенопласта заключается в структуре ячеек, которые открытие. Иными словами, это материал с открытоячеистой структурой. Способность теплоизоляции пропускать пар тесно связан со следующей характеристикой – поглощение влаги.

    Таблица теплопроводности строительных материалов: коэффициенты

    В этой таблице собраны показатели теплопроводности самых распространенных строительных материалов. Пользуясь подобными справочниками, можно без проблем рассчитать необходимую толщину стен и применяемого утеплителя.

    Таблица коэффициента теплопроводности строительных материалов:

    Таблица теплопроводности строительных материалов: коэффициенты

    Обзор гигроскопичности теплоизоляции

    Высокая гигроскопичность – это недостаток, который нужно устранять.

    Гигроскопичность – способность материала впитывать влагу, измеряется в процентах от собственного веса утеплителя. Гигроскопичность можно назвать слабой стороной теплоизоляции и чем выше это значение, тем серьезнее потребуются меры для ее нейтрализации. Дело в том, что вода, попадая в структуру материала, снижает эффективность утеплителя. Сравнение гигроскопичности самых распространенных теплоизоляционных материалов в гражданской строительстве:

    Сравнение гигроскопичности утеплителей для дома показало высокое влагопоглощение пеноизола, при этом данная теплоизоляция обладает способностью распределять и выводить влагу. Благодаря этому, даже намокнув на 30%, коэффициент теплопроводности не уменьшается. Несмотря на то, что у минеральной ваты процент поглощения влаги низкий, она особенно нуждается в защите. Напитав воды, она удерживает ее, не давая выходить наружу. При этом способность предотвращать теплопотери катастрофически снижается.

    Чтобы исключить попадание влаги в минвату используют пароизоляционные пленки и диффузионные мембраны. В основном полимеры устойчивы к длительному воздействию влаги, за исключением обычного пенополистирола, он быстро разрушается. В любом случае вода ни одному теплоизоляционному материалу на пользу не пошла, поэтому крайне важно исключить или минимизировать их контакт.

    Разновидности и описание

    На выбор потребителей предлагаются материалы с различными механическими свойствами.

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

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

    Важно знать:

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

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

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

    Особенности применения

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

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

    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.

    Сравнение основных показателей

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

    Материал Плотность кг/м3 Теплопроводность Гигроскопичность Минимальный слой, см
    Пенополистирол 30-40 Очень низкая Средняя 10
    Пластиформ 50-60 Низкая Очень низкая 2
    60-70 Низкая Средняя 5
    Пенопласт 35-50 Очень низкая Средняя 10
    25-32 низкая низкая 20
    35-125 Низкая Высокая 10-15
    130 Низкая высокая 15
    500 Высокая Низкая 20
    Ячеистый бетон 400-800 Высокая Высокая 20-40
    Пеностекло 100-600 Низкая низкая 10-15

    Таблица 1 Сравнение теплоизоляционных свойств материалов

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

    Коэффициент теплопроводности

    — обзор

    2.5 Обнаружение и анализ тепловых свойств

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

    Когда 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 инструмент 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 понимание молекулярного движения, структурных изменений и поведения при тепловом расширении.Для решения таких проблем, как термосварка 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. С механической точки зрения, 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 помощью термогравитационного анализа (TGA) и производная термогравиметрия (DTG).

    ТГА 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 термических 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 имеет большое значение для природы 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 больше частицы и чем меньше тепловая скорость, тем менее заметной становится диффузия. Как правило, 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 частицы, взвешенные в жидкости, 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 г — ускорение свободного падения.

    Теплопроводность

    Теплопроводность

    Теплопроводность — это свойство материала. Не будет отличаться от
    размеры материала, но это зависит от температуры,
    плотность и влажность материала. Термический
    проводимость материала зависит от его температуры, плотности и
    содержание влаги. Обычно значения теплопроводности в таблицах составляют
    значение действительно для нормальной комнатной температуры. Это значение не будет отличаться
    значительно между 273 и 343 К (0 — 70 ° C).Когда высокие температуры
    например, в духовках, влияние температуры должно быть
    учтено.

    Обычно легкие материалы являются лучшими изоляторами, чем тяжелые.
    потому что легкие материалы часто содержат воздухозаборники. Сухой неподвижный воздух
    очень низкая проводимость. Слой воздуха не всегда будет хорошим
    изолятора, потому что тепло легко переносится излучением и
    конвекция.

    Когда материал, например изоляционный, становится влажным, воздух
    корпуса наполняются водой и, поскольку вода является лучшим проводником
    чем воздух, увеличивается проводимость материала.Вот почему это
    очень важно устанавливать изоляционные материалы, когда они сухие и
    следите за тем, чтобы они оставались сухими.

    Проводимость против проводимости

    Электропроводность (k) — это свойство материала, означающее его способность
    проводят тепло через свою внутреннюю структуру. Поведение на другом
    рука является свойством объекта и зависит как от его материала, так и от
    толщина. Электропроводность равна удельной электропроводности, умноженной на толщину, в
    единиц Вт / м²К. Поскольку проводимость обратно пропорциональна удельному сопротивлению,
    поэтому общее сопротивление материала может быть выражено как его общее
    толщина, деленная на общую проводимость.В таблице ниже представлен список
    строительных материалов и их теплопроводности для сухой (закрытой)
    и влажные (наружные) условия.

    Группа Материал Удельная масса (кг / м3) Теплопроводность (Вт / мК)
    Сухой Мокрая
    Металл Алюминий 2800 204 204
    Медь 9000 372 372
    Свинец 12250 35 35
    Сталь, Утюг 7800 52 52
    цинк 7200 110 110
    Натуральный камень Базальт, Гранит 3000 3.5 3,5
    Голубой камень, Мрамор 2700 2,5 2,5
    Песчаник 2600 1,6 1,6
    Кладка Кирпич 1600-1900 0,6-0,7 0,9–1,2
    Кирпич силикатный 1900 0.9 1,4
    1000-1400 0,5-0,7
    Бетон Гравийный бетон 2300-2500 2,0 2,0
    Легкий бетон 1600-1900 0,7-0,9 1,2–1,4
    1000-1300 0.35-0,5 0,5-0,8
    300-700 0,12-0,23
    Пемзобетон 1000-1400 0,35-0,5 0,5–0,95
    700-1000 0,23–0,35
    Изоляционный бетон 300-700 0.12-0,23
    Ячеистый бетон 1000-1300 0,35-0,5 0,7–1,2
    400-700 0,17-0,23
    Шлакобетон 1600-1900 0,45-0,70 0,7–1,0
    1000-1300 0.23-0,30 0,35-0,5
    Неорганическое Асбестоцемент 1600-1900 0,35-0,7 0,9–1,2
    Гипсокартон 800-1400 0,23–0,45
    Гипсокартон 900 0,20
    Стекло 2500 0.8 0,8
    Пеностекло 150 0,04
    Минеральная вата 35-200 0,04
    Плитка 2000 1,2 1,2
    Пластыри Цемент 1900 0,9 1.5
    лайм 1600 0,7 0,8
    Гипс 1300 0,5 0,8
    Органический Пробка (расширенная) 100-200 0,04–0,0045
    Линолеум 1200 0,17
    Резина 1200-1500 0.17-0,3
    ДВП 200-400 0,08-0,12 0,09-0,17
    Дерево Твердая древесина 800 0,17 0,23
    Хвойная древесина 550 0,14 0,17
    Фанера 700 0.17 0,23
    Оргалит 1000 0,3
    Мягкая доска 300 0,08
    ДСП 500–1000 0,1-0,3
    ДСП 350-700 0,1-0,2
    Синтетика Полиэстер (GPV) 1200 0.17
    Полиэтилен, полипропен 930 0,17
    Поливинилхлорид 1400 0,17
    Синтетическая пена Пенополистирол, эксп. (ПС) 10-40 0,035
    То же, экструдированный 30-40 0.03
    Пенополиуретан (PUR) 30–150 0,025–0,035
    Твердая пена на основе фенольной кислоты 25-200 0,035
    ПВХ-пена 20-50 0,035
    Изоляция полости Изоляция стенок полости 20–100 0.05
    Битумные материалы Асфальт 2100 0,7
    Битум 1050 0,2
    Вода Вода 1000 0,58
    Лед 900 2.2
    Снег свежий 80-200 0,1-0,2
    Снег, старый 200-800 0,5–1,8
    Воздух Воздух 1,2 0,023
    Почва Почва лесная 1450 0.8
    Глина с песком 1780 0,9
    Влажная песчаная почва 1700 2,0
    Почва (сухая) 1600 0,3
    Напольное покрытие Плитка напольная 2000 1.5
    Паркет 800 0,17-0,27
    Ковер из нейлонового войлока 0,05
    Ковер (поролон) 0,09
    Пробка 200 0,06-0,07
    Шерсть 400 0.07

    Тепловые свойства материалов | Sustainability Workshop

    Каждый материал, используемый в сборке оболочки, имеет фундаментальные физические свойства, которые определяют их энергетические характеристики, такие как проводимость, сопротивление и тепловая масса. Понимание этих внутренних свойств поможет вам выбрать правильные материалы для управления тепловыми потоками.

    Теплопроводность (k)

    Способность материала проводить тепло.

    Каждый материал имеет определенную скорость прохождения тепла через него. Чем быстрее тепло проходит через материал, тем он более проводящий. Электропроводность (k) — это свойство материала, данное для однородных твердых тел в стационарных условиях.

    Используется в следующем уравнении:

    где

    q = результирующий тепловой поток (Вт)

    k = теплопроводность материала (Вт / мК).

    A = площадь поверхности, через которую проходит тепло (м²)

    ∆T = разница температур между теплой и холодной сторонами материала (K), а

    L = толщина / длина материала (м)

    Единицы измерения проводимости

    Британские — БТЕ * дюйм / ч фут ºF : В британской системе единиц проводимость — это количество британских термических единиц в час (БТЕ / ч), протекающих через 1 квадратный фут ( 2 футов) материала, равного 1 в.толстая, когда разница температур в этом материале составляет 1 ° F (в условиях постоянного теплового потока).

    SI — Вт / м ºC или Вт / м K: Эквивалент System International (SI) — это количество ватт, протекающих через 1 квадратный метр ( 2 м) материала толщиной 1 м при разнице температур поперек этого материала составляет 1 К (равный 1ºC) в условиях постоянного теплового потока.

    Теплопроводность (C)

    Проводимость на единицу площади для указанной толщины.Используется для стандартных строительных материалов.

    В основных строительных материалах тепловой поток обычно измеряется проводимостью (C) , а не проводимостью. Электропроводность — это удельная проводимость материала на единицу площади для толщины объекта (в единицах Вт / м²K для метрических единиц и БТЕ / ч • фут 2 • ° F для британских мер).

    Электропроводность — это свойство объекта, которое зависит как от материала, так и от его толщины. Многие твердые строительные материалы, такие как обычный кирпич, деревянный сайдинг, изоляция из войлока или плиты и гипсокартон, широко доступны в стандартных толщинах и составах.Для таких распространенных материалов полезно знать скорость теплового потока для этой стандартной толщины, а не скорость на дюйм.

    U-фактор (U)

    Общая проводимость строительного элемента. Используется для многоуровневых сборок зданий.

    В многослойных сборках проводимости объединены в одно число, называемое «U-фактором» (или иногда «U-значением»).

    Коэффициент U и проводимость переводят проводимость из свойства материала в свойство объекта.

    U — общий коэффициент теплопередачи, выраженный в британских тепловых единицах / час фут 2 ºF (в единицах СИ, Вт / м 2 K). Это та же единица, что и проводимость, потому что это мера того же самого: проводимость используется для определенного материала, U-фактор используется для конкретной сборки. Более низкие U-факторы означают меньшую проводимость, что означает лучшую изоляцию.

    Например, общий U-фактор окна включает в себя проводимость стеклянных панелей, воздуха внутри, материала рамы и любых других материалов с разной толщиной и расположением.За исключением особых случаев, проводимость материалов не может быть добавлена ​​для определения U-фактора сборки.

    U-фактор — это общий коэффициент теплопередачи, который включает влияние всех элементов в сборке и все явные режимы теплопередачи (теплопроводность, конвекция и излучение), но не скрытую теплопередачу (связанную с влажностью).

    Термин U-фактор следует использовать только в том случае, если тепловой поток исходит от воздуха на внешней стороне оболочки, через узел оболочки к воздуху внутри.Его нельзя использовать, например, на стенах подвала.

    Тепловое сопротивление (значение R = 1 / U)

    Способность материала противостоять тепловому потоку.

    Термическое сопротивление , обозначенное как R (значение R), показывает, насколько эффективен любой материал в качестве изолятора.

    Величина, обратная теплопроводности, R измеряется в часах, необходимых для того, чтобы 1 британская тепловая единица протекала через 1 фут 2 материала заданной толщины, когда разница температур составляет 1 ° F.В британской системе единиц измерения: футов 2 • ° F • час / БТЕ . Единицы СИ составляют м²K / Вт .

    Значения термического сопротивления иногда сводятся в таблицу как для единицы толщины, так и для образца материала с известной толщиной. Например, сопротивление сосны может быть задано как 1,0 фут 2 • ° F • час / БТЕ на дюйм, или значения могут быть сведены в таблицу для сосновой стойки 2×6 как 5,5 футов 2 • ° F • час / БТЕ. Для однородного материала, такого как дерево, удвоение толщины удвоит значение R.R-значения обычно не указываются для сборок материалов. U-факторы используются для сборок.

    Изоляция, которая предотвращает поток тепла через ограждающую конструкцию здания, часто измеряется ее значением R. Более высокое значение R указывает на лучшие изоляционные характеристики. При просмотре спецификаций убедитесь, что вы читаете R-значение в правильных единицах, поскольку единицы не всегда явно записываются.

    Для получения дополнительной информации о проектировании с изоляцией, в том числе таблицы общих значений R, тепловых мостов и того, как рассчитать общие значения R для сборок, см. Страницу «Изоляция».

    Практическое использование U-факторов и R-значений

    Разнообразие терминов, используемых до сих пор для обозначения тепловых свойств, потенциально вызывает недоумение. При работе со сложными многоуровневыми конструкциями зданий полезно объединить тепловые свойства в единое общее число для определения критериев проектирования оболочки.

    Для всей оболочки здания это часто выражается как U-фактор. При этом окна часто выражаются U-фактором, а стены часто выражаются R-значениями.Нет строгого правила.

    Расчет общего коэффициента U начинается с добавления сопротивлений . U-факторы рассчитываются для конкретного элемента (крыша, стена и т. Д.) Путем нахождения сопротивления каждой составной части, включая воздушные пленки и воздушные пространства, а затем суммирования этих сопротивлений для получения общего сопротивления. Коэффициент U является обратной величиной этой суммы (Σ) сопротивлений: U = 1 / Σ R.

    Для получения дополнительной информации о том, как использовать R-значения и U-факторы для расчета оболочки, см. Страницу, посвященную общему R-значению и тепловому мосту.

    Тепловая масса

    Термическая масса — это устойчивость материала к изменению температуры при добавлении или отводе тепла и является ключевым фактором в динамических взаимодействиях теплопередачи внутри здания. Необходимо понять четыре фактора: плотность, удельная теплоемкость, теплоемкость и тепловая задержка.

    Плотность
    Плотные материалы обычно сохраняют больше тепла.

    Плотность — это масса материала на единицу объема. В британской системе мер плотность задается как фунт / фут 3 ; в системе СИ это кг / м 3 .Для фиксированного объема материала более высокая плотность позволит аккумулировать больше тепла.

    Удельная теплоемкость
    Высокая удельная теплоемкость требует большого количества энергии для изменения температуры.

    Удельная теплоемкость — это количество тепла, необходимое для повышения температуры данной массы материала на 1 °. В британской системе мер это выражается в британских тепловых единицах / фунт ºF; в системе СИ он выражается в кДж / кг К. Для повышения температуры материала с низкой удельной теплоемкостью требуется меньше энергии, чем для повышения температуры материала с высокой удельной теплоемкостью.

    Например, на один грамм воды требуется одна калория тепловой энергии для повышения температуры на один градус Цельсия. Вода обладает высокой теплоемкостью и поэтому иногда используется в качестве тепловой массы в зданиях.

    Материал

    Тепловая мощность

    Дж / (г · К)

    Кирпич 0,84
    Бетон 0,88
    Гранит 0.79
    Гипс 1,09
    Почва 0,80
    Дерево 1,2–2,3
    Вода 4,2

    Тепловая емкость (тепловая масса)
    Плотность x удельная теплоемкость = сколько тепла может храниться на единицу объема

    Теплоемкость — это показатель способности материала сохранять тепло на единицу объема.Чем больше теплоемкость материала, тем больше тепла он может хранить в данном объеме на каждый градус повышения температуры. Теплоемкость материала получается произведением плотности на удельную теплоемкость. Единицы — Дж / К.

    Более высокая теплоемкость может (но не всегда) уменьшить тепловой поток извне во внутреннюю среду, сохраняя тепло внутри материала. Тепло, поступающее в стеновую конструкцию в дневное время, например, может накапливаться в стене в течение нескольких часов, пока оно не уйдет обратно в прохладный ночной воздух, при условии подходящих погодных условий и достаточной теплоемкости.

    Thermal Lag (Time Lag)
    При большой тепловой массе может потребоваться несколько часов для передачи тепла от одной стороны оболочки к другой.

    Это замедление потока тепла называется «тепловой задержкой» (или временной задержкой) и измеряется как разница во времени между пиковой температурой на внешней поверхности строительного элемента и максимальной температурой на внутренней поверхности. Некоторые материалы, например стекло, не имеют большого теплового запаздывания. Но тепловая задержка может достигать восьми или девяти часов для конструкций с высокой тепловой массой, таких как двойной кирпич или утрамбованные земляные стены.

    Время запаздывания и замедление температуры за счет тепловой массы

    Например, если солнце выходит из-за облаков и падает на ограждающую конструкцию здания с высокой теплоемкостью в 10:00, температура внешней поверхности быстро повышается. Однако может пройти несколько часов, прежде чем этот температурный «всплеск» станет заметен на внутренней поверхности стены. Причина в том, что в стеновом материале сохраняется некоторое количество тепла.Это тепло сохраняется в материале стены до тех пор, пока он не поглотит столько, сколько сможет (насыщается). Затем тепло будет поступать внутрь в зависимости от проводимости материала.

    Одним из примеров теплового запаздывания в крупном масштабе является тот факт, что самые жаркие месяцы в большинстве частей северного полушария — июль или август, хотя самое сильное солнце в году — июнь.

    Свойства остекления

    Теплопередача и излучение окна

    При работе с прозрачными поверхностями нужно учитывать еще кое-что.

    Передача тепла через окно включает все три режима передачи тепла; проводимость, конвекция и излучение. Доминирующий режим теплопередачи всегда меняется и зависит от времени, окружающей и внутренней температуры, скорости внешнего ветра, а также количества и угла солнечного излучения, попадающего в окно. Изоляционные свойства окон обычно измеряются их коэффициентом U; см. таблицу на странице «Свойства остекления». U-фактор окна — это в первую очередь показатель, используемый для расчета теплопроводной части теплопередачи через окно.

    Поскольку окна («остекление») пропускают свет и излучение, существует множество свойств, которые необходимо учитывать для оптимизации их тепловых и визуальных характеристик. Например, упрощенная метрика, используемая для определения лучистой теплопередачи через окно, когда солнечная энергия попадает в окно, называется коэффициентом солнечного тепла (SHGC). SHGC имеет значение от 0 до 1.0 и является мерой того, сколько лучистой теплопередачи будет происходить относительно неглазурованного отверстия.

    Подробнее о свойствах остекления

    Плотность и теплопроводность строительных материалов, используемых для испытаний …

    Исходная публикация

    Некоторые из основных факторов, определяющих надежность теплового расчета здания, — это теплопроводность и теплопередача. Некоторые измерения были выполнены, чтобы помочь в оптимизации процесса теплового проектирования зданий. Приведены экспериментальные данные по коэффициентам конвективной теплоотдачи для стен из различных строительных материалов в…

    … В этом исследовании все поверхности, показанные на рис. 6 (а), были смоделированы с конвективной теплопередачей, конвективный коэффициент 1,4 Вт / (м 2 · К) был выбран для всех открытых поверхностей из геопены. , и значение h 6 Вт / (м 2 · К) было выбрано для всех открытых бетонных и цементных поверхностей, за исключением поверхности верхнего настила. Коэффициент конвекции 38 Вт / (м 2 · К) был выбран из-за его прямого воздействия на циркулирующий воздушный поток и исследования, проведенного Хесусом Чавес-Галаном [63] . Нижняя поверхность на блоке CMU была смоделирована идентичной боковой поверхности с точки зрения потерь тепла….

    Мосты с водяным обогревом, неглубокая геотермальная энергия которых извлекается из подземных петель, часто используются для борьбы с обледенением мостов. Однако в существующих конструкциях обогреваемых настилов используются встроенные петли труб, которые применимы только к новым мостам. Для существующих мостов был разработан новый гидронный мостовой настил с внешним обогревом. Нагревательные испытания гидронной палубы проводились в климатической камере в условиях контролируемой воды и температуры окружающей среды. Чтобы смоделировать недавно протестированную гидравлическую платформу и понять процессы теплопередачи, в COMSOL была разработана трехмерная мультифизическая модель нагреваемой платформы.Сначала был выполнен переходный анализ модели, который был полностью откалиброван с помощью лабораторных испытаний, а модель теплового контакта использовалась для моделирования плохого контакта в нижней части настила моста. Откалиброванная модель конечных элементов была дополнительно подтверждена результатами 15 испытаний в климатической камере в установившемся режиме. Реакции нагрева нагретого настила при отрицательных температурах окружающей среды также были смоделированы и показали ту же тенденцию, что и моделированные при температуре выше точки замерзания. Тепловой поток и баланс тепловой энергии были выполнены на обогреваемой палубе для определения потока тепловой энергии и эффективности нагрева.Численный анализ показывает, что приблизительно 76% от общего количества подаваемого тепла может передаваться на верхнюю поверхность настила независимо от изменения температуры окружающей среды. Вблизи поверхности настила моста можно принять одномерную восходящую теплопередачу для анализа теплового потока внутри нагретого настила моста. Разработанная модель способна точно моделировать процессы теплопередачи в палубе с внешним обогревом и может использоваться для расчетов конструкции такой системы.

    … Этот пограничный слой связан с температурными градиентами в жидкости, вызванными наличием поверхности с разной температурой.Когда происходит принудительная конвекция, значения коэффициента пленки варьируются от 25 до 70 приблизительно в зависимости от скорости воздуха и материала, в данном случае бетона [42] . В этом случае значения коэффициента пленки (Таблица 3) устанавливаются на определенное значение путем сравнения значений температуры термографии со значениями моделирования методом конечных элементов. …

    Крайне важно изучить термическое поведение всех архитектурных конструкций на протяжении всего срока их службы, чтобы выявить раннее разрушение, обеспечивая долговечность, в дополнение к достижению и поддержанию внутреннего комфорта с минимально возможным потреблением энергии.В рамках этого исследования была разработана методология оценки теплового поведения фасадов исторических зданий. В этой статье представлены методология валидации и верификации (V&V) с помощью лабораторного эксперимента. Рекомендации и выводы получены с использованием трех методов в этом эксперименте (тепловые датчики, тепловизионная камера и трехмерное тепловое моделирование в программном обеспечении конечных элементов). Небольшая часть однородного фасада была воспроизведена с внутренним и внешним тепловым режимом.Закрытая камера была сконструирована из деревянных панелей и теплоизоляции, оставляя только одну сторону открытой для внешних условий, с источником тепла внутри камеры, который вызывает температурный градиент в стене. С помощью этой методологии можно лучше понять термическое поведение фасада и обнаружить возможные повреждения с помощью калибровки и сравнения результатов, полученных экспериментальными и теоретическими методами. Эту методологию можно экстраполировать на анализ теплового поведения фасадов исторических зданий, обычно состоящих из однородного материала.

    … Основная проблема при использовании такой модели теплопередачи для кирпичной кладки и бетона — это ограниченная доступность соответствующих тепловых свойств, особенно связанных с конвективной теплопередачей. Чавес-Галан и др. [35] выполнил экспериментальное исследование коэффициентов конвективной теплопередачи для кирпичной кладки и бетона при переменных скоростях ветра как для горизонтальной, так и для вертикальной ориентации. Коэффициенты конвекции, определенные в этом исследовании, воспроизведены в таблице 1, а соответствующие свойства теплопроводности приведены в таблице 2….

    Конструкционные каркасы железобетонные с засыпками из кирпича (засыпки).
    для строительства по всему миру. Хотя поведение таких кадров было тщательно изучено
    в контексте нагрузки от землетрясения исследования, связанные с их противопожарными характеристиками, ограничены.
    В данной статье представлен современный обзор исследований, имеющихся в литературе,
    цель — охарактеризовать поведение заполнителей, подвергшихся возгоранию. И экспериментальные, и
    вычислительные исследования были включены с особым упором на численное моделирование
    (упрощенный и расширенный).В первую очередь рассматриваются холодные характеристики заполняющей рамы и требования к ее конструкции в случае воздействия огня, чтобы установить контекст. Впоследствии
    применимость стратегий численного моделирования, разработанных для моделирования холода в заправочных рамах
    критически исследуется имитация их поведения под огнем. (Полный текст статьи можно найти бесплатно на http://www.emeraldinsight.com/eprint/ZBBKNWW7DP8RMTKVFEQD/full)

    … Однако единственный computa-F. СЗОДРАЙ, Б. Возможный вариант LAKATOS для расчета поверхностной теплопередачи в рамках этого типа модели состоит в том, чтобы использовать h c в формулировке, приведенной в формуле.(1) [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15]. …

    Лабораторные исследования теплообменных свойств стеновых конструкций очень важны с точки зрения проектирования зданий. В этой статье будут представлены измерения и расчеты для проявления эффекта принудительной и ненасильственной конвекции воздуха на холодной поверхности стены. В статье представлен установившийся метод измерения термического сопротивления стеновых конструкций с помощью аппарата Hukseflux.Измерения проводились сначала на неизолированной встроенной конструкции из гипса / кирпича / штукатурки, а затем она была покрыта слоем слоя аэрогеля толщиной 0,013 м. Аэрогели — это легкие нанопористые материалы, открытые более 70 лет назад. В эти годы их приложения действительно получили распространение. В ходе исследований стеновые конструкции были испытаны без принуждения воздуха к движению, а затем измерения проводились как на изолированных, так и на неизолированных стеновых конструкциях, где движение воздуха принудительно осуществлялось вентилятором с трех разных направлений с одинаковой скоростью. Скорость м / с у стены.

    Тепловые свойства обычных строительных материалов | Инженеры Edge

    Связанные ресурсы: теплопередача

    Тепловые свойства обычных строительных материалов

    Теплообменная техника
    Гражданское строительство и проектирование

    Тепловые свойства обычных строительных материалов

    Одними из наиболее важных свойств строительных материалов являются их прочность, вес, долговечность и
    Стоимость.С точки зрения энергосбережения, их наиболее важными свойствами являются способность поглощать и
    передают тепло. Тепловые свойства материалов определяют скорость теплопередачи между внутренней частью и
    вне здания, количество тепла, которое может храниться в материале, и количество тепла
    который поглощается поверхностью за счет теплопроводности и излучения. Скорость передачи тепла через строительные материалы, в свою очередь, определяет величину тепловых потерь и прироста в здании.Эта информация важна для определения правильной и наиболее эффективной конструкции оборудования для обогрева помещений, необходимого для поддержания желаемых условий окружающей среды в помещении.

    Плотность

    Электропроводность

    Специальное тепло

    Материал

    кг / м 3 (фунт / фут 3 )

    Вт / м · К (БТЕ / час фут ° F)

    Дж / кг · K (БТЕ / фунт ° F)

    Коэффициент излучения

    Стеновая плита

    Фанера Дугласа

    140 (8.7)

    0,11 (0,06)

    2,720 (0,65)

    Гипсокартон

    1,440 (90)

    0,48 (0,27)

    840 (0,20)

    ДСП

    800 (50)

    0.14 (0,08)

    1300 (0,31)

    Каменная кладка

    Кирпич красный

    1,200 (75)

    0,47 (0,27)

    900 (0,21)

    0,93

    Кирпич белый

    2 000 (125)

    1.10 (0,64)

    900 (0,21)

    Бетон

    2400 (150)

    2,10 (121)

    1050 (0,25)

    Лиственных пород

    1,630 (0,39)

    Дуб

    704 (44)

    0.17 (0,10)

    0,09 (строганный)

    Береза ​​

    704 (44)

    0,17 (0,10)

    Клен

    671 (42)

    0,16 (0,09)

    Ясень

    642 (40)

    0.15 (0,09)

    Хвойные породы

    1,630 (0,39)

    Фирма Дуглас

    559 (35)

    0,14 (0,08)

    Редвуд

    420 (26)

    0.11 (0,06)

    Сосна южная

    614 (38)

    0,15 (0,09)

    Кедр

    375 (23)

    0,11 (0,06)

    Сталь (мягкая)

    7 830 (489)

    45.3 (26,1)

    500 (0,12)

    0,12 (очищено)

    Алюминий

    Сплав 1100

    2,740 (171)

    221 (127,7)

    896 (0,21)

    0,09 (коммерческий лист)

    Бронза

    8,280 (517)

    100 (57.8)

    400 (0,10)

    Жесткая пеноизоляция

    32,0 (2,0)

    0,033 (0,02)

    Стекло (натронная известь)

    2,470 (154)

    1,0 (0,58)

    750 (0.18)

    0,94 (гладкий)

    Источники: на основе Руководства по основам ASHRAE , 2001; Холман, Дж. П., 1976.

    © Copyright 2000-2021, Engineers Edge, LLC www.engineersedge.com
    Все права защищены
    Отказ от ответственности

    | Обратная связь | Реклама
    | Контакты

    Дата / Время:

    Страница не найдена | MIT

    Перейти к содержанию ↓

    • Образование
    • Исследование
    • Инновации
    • Прием + помощь
    • Студенческая жизнь
    • Новости
    • Выпускников
    • О MIT
    • Подробнее ↓

      • Прием + помощь
      • Студенческая жизнь
      • Новости
      • Выпускников
      • О MIT

    Меню ↓

    Поиск

    Меню

    Ой, похоже, мы не смогли найти то, что вы искали!
    Попробуйте поискать что-нибудь еще!

    Что Вы ищете?

    Увидеть больше результатов

    Предложения или отзывы?

    Теплопроводность обычных материалов

    В этой статье приведены данные о теплопроводности для ряда распространенных материалов.Теплопроводность измеряет способность материала пропускать тепло через проводимость.

    Теплопроводность измеряет способность материала пропускать тепло через проводимость. Теплопроводность материала сильно зависит от состава и структуры. Вообще говоря, плотные материалы, такие как металлы и камень, являются хорошими проводниками тепла, в то время как вещества с низкой плотностью, такие как газ и пористая изоляция, плохо проводят тепло.

    Теплопроводность материалов требуется для анализа тепловых сопротивлений сетей при изучении теплопередачи в системе.

    Дополнительную информацию см. В статье «Значения теплопроводности для других металлов и сплавов».

    В следующих таблицах показаны значения теплопроводности для обычных веществ.

    0.600

    900 1,329

    Анил

    Материал Температура Теплопроводность Температура Теплопроводность
    Почвы и земля

    2063
    68 0,347
    Гравий 20 2,50 68 1,44
    Недра
    (Влажность 8%)
    20 0,900 68 0,520
    Грунт, сухой песок 20 0,300 68 0,173
    Влажный песок
    (Влажность 8%)
    20 0,600 68 0,347
    Строительные материалы
    Кирпич (здание) 20 0.720 68 0,416
    Кирпич (глинозем) 430 3,10 806 1,79
    Клинкер (цемент) 20 0,700 68 0,404
    Бетон, тяжелый 20 1,30 68 0,751
    Бетон, изоляция 20 0,207 68 0,120
    Бетон легкий 20 0.418 68 0,242
    Стекло 20 0,935 68 0,540
    Дерево 20 0,170 68 0,098
    Изоляция
    Асбест 0 0,160 32 0,092
    100 0,190 212 0,110
    200 0.210 392 0,121
    Силикат кальция 20 0,046 68 0,027
    Пробка 30 0,043 86 0,025
    Стекловолокно 20 0,042 68 0,024
    Магнезия 85% 20 0,070 68 0,040
    Магнезит 200 3.80 392 2,20
    Слюда 50 0,430 122 0,248
    Rockwool 20 0,034 68 0,020
    Мягкая резина 20 0,130 68 0,075
    Твердая резина 0 0,150 32 0,087
    Опилки 20 0.052 68 0,030
    Пенополиуретан (жесткий) 20 0,026 68 0,015
    Прочие твердые вещества
    Алмаз 20 2300 68
    Графит 0 151 32 87,2
    Кожа человека 20 0,370 68 0.214
    Жидкости
    Уксусная кислота, 50% 20 0,350 68 0,202
    Ацетон 30 0,170 86 0,098
    20 0,170 68 0,098
    Бензол 30 0,160 86 0,092
    Хлорид кальция, 30% 30 0.550 86 0,318
    Этанол, 80% 20 0,240 68 0,139
    Глицерин, 60% 20 0,380 68 0,220
    Глицерин, 40% 20 0,450 68 0,260
    Гептан 30 0,140 86 0,081
    Ртуть 20 8.54 68 4,93
    28 8,36 82 4,83
    Серная кислота, 90% 30 0,360 86 0,208
    Серная кислота, 60 % 30 0,430 86 0,248
    Вода 20 0,613 68 0,354
    30 0.620 86 0,358
    60 0,660 140 0,381
    Газы
    Воздух 0 0,024 32 0,014
    2062

    0,026 68 0,015
    100 0,031 212 0,018
    Диоксид углерода 0 0,015 32 0.009
    Этан 0 0,018 32 0,010
    Этилен 0 0,017 32 0,010
    Гелий 20 0,152 68 0,088
    Водород 0 0,170 32 0,098
    Метан 0 0,029 32 0.