Теплопроводность строительных материалов: какой материал самый энергоэффективный

Сравнение строительных материалов по толщине

Таблица теплопроводности строительных материалов позволит быстро просчитать, хватает ли коэффициента перекрытия, а также найти необходимую толщину. Также можно воспользоваться онлайн калькулятором на сайтах строительных материалов.

Для самостоятельного расчета толщины стены можно воспользоваться формулой:

H = R * λ.

Показание R можно узнать в таблице «Строительная климатология», в которой для каждого региона даны свои значения. Показания λ даны в технических характеристиках материала.

Пример расчета:

Для Москвы R составляет 3,28. Если перегородки будут выполнены из железобетона (плотность 2,5 т/ куб. м, λ= 1,690), их толщина должна составить больше 5,5 метра.

Если взять керамзитобетон плотностью 1,8 т/куб. м. (λ = 0,66), величина «снизится» до 2,16 метров. Для пенобетона плотностью 1 т/куб. м. (λ = 0,29), размер составит меньше метра – 95 см.

Легко увидеть, что, чем выше показатель проводимости тепла, тем больше должна быть толщина. Чтобы уменьшить эту величину, их дополнительно оббивают более тонкими утеплителями.

При выборе материала для пола, стены, крыши или перегородки стоит обратить внимание на теплопроводность стройматериалов. Эта величина отвечает за проведение тепла через материал, то есть за то, как быстро будет нагреваться и остывать дом

Чем она ниже, тем хуже проходит тепло и тем медленнее здание будет промерзать.

Сравнение арболитовых блоков и газобетона — что лучше

Сравнение характеристик кирпича и газобетона

Технология алмазной резки для бетонных стен

Сколько надо цемента чтобы сделать на 1 м3 бетона

Показатели теплопроводности для готовых построек. Виды утеплений

При создании проекта нужно учитывать все способы утечки тепла. Оно может выходить через стены и крышу, а также через полы и двери. Если вы неправильно проведете расчеты проектирования, то придется довольствоваться только тепловой энергией, полученной от отопительных приборов. Здания, построенные из стандартного сырья: камня, кирпича либо бетона нужно дополнительно утеплять.

Теплопроводность строительных материалов: какой материал самый энергоэффективный

Дополнительная теплоизоляция проводится в каркасных зданиях. При этом деревянный каркас придает жесткости конструкции, а утепляющий материал прокладывается в пространство между стойками. В зданиях из кирпича и шлакоблоков утепление производится снаружи конструкции.

Выбирая утеплители необходимо обращать внимание на такие факторы, как уровень влажности, влияние повышенных температур и типа сооружения. Учитывайте определенные параметры утепляющих конструкций:

  • показатель теплопроводности оказывает влияние на качество теплоизолирующего процесса;
  • влагопоглощение имеет большое значение при утеплении наружных элементов;
  • толщина влияет на надежность утепления. Тонкий утеплитель помогает сохранить полезную площадь помещения;
  • важна горючесть. Качественное сырье имеет способность к самозатуханию;
  • термоустойчивость отображает способность выдерживать температурные перепады;
  • экологичность и безопасность;
  • звукоизоляция защищает от шума.

Теплопроводность строительных материалов: какой материал самый энергоэффективный

В качестве утеплителей применяются следующие виды:

минеральная вата устойчива к огню и экологична. К важным характеристикам относится низкая теплопроводность;

Теплопроводность строительных материалов: какой материал самый энергоэффективный

  • пенопласт – это легкий материал с хорошими утеплительными свойствами. Он легко устанавливается и обладает влагоустойчивостью. Рекомендуется для применения в нежилых строениях;
  • базальтовая вата в отличие от минеральной отличается лучшими показателями стойкости к влаге;
  • пеноплэкс устойчив к влажности, повышенным температурам и огню. Имеет прекрасные показатели теплопроводности, прост в монтаже и долговечен;

Теплопроводность строительных материалов: какой материал самый энергоэффективный

  • пенополиуретан известен такими качествами, как негорючесть, хорошие водоотталкивающие свойства и высокая пожаростойкость;
  • экструдированный пенополистирол при производстве проходит дополнительную обработку. Обладает равномерной структурой;

Теплопроводность строительных материалов: какой материал самый энергоэффективный

Для теплоизоляции могут применяться сыпучие типы сырья. Это бумажные гранулы или перлит. Они имеют стойкость к влаге и к огню. А из органических разновидностей можно рассмотреть волокно из древесины,  лен или пробковое покрытие

При выборе, особое внимание уделяйте таким показателям как экологичность и пожаробезопасность

Свойства

Древесина различных видов тополей имеет очень схожие свойства и обычно не различается по видам. Исключение составляет осина, у которой отсутствует ядро и несколько более высокая плотность. Древесина тополей вообще очень мягкая и со своей плотностью, составляющей от 400 до 500 кг/м³ при влажности от 12 до 15 %, относится к самым лёгким отечественным лиственным породам древесины и имеет соответствующие малые значения абсолютной прочности. Относительно веса, тем не менее, прочность тополя сравнима с другими породами древесины. Эта древесина устойчива к растрескиванию и в сравнении с другими лиственными породами легко колется. Из-за поверхностного уплотнения волокон древесины при трении её стойкость к снашиванию довольно высока.

Осиновая древесина слабоустойчива к воздействию осадков и под водой. В свежем состоянии имеет высокое содержание влаги. У чёрных и бальзамических тополей влажность ядра заметно выше, чем заболони, у белых тополей примерно равная, что должно учитываться при сушке. Сохнет эта древесина медленно и не склонна к растрескиванию или короблению во время этого процесса.

Хорошо обрабатывается острым инструментом, её можно пилить, фрезеровать, лущить и резать. Свежая древесина легче в обработке, чем сухая, потому что волокнистые опилки приводят к сильному сносу и разогреву пил. На древесине с широкими годичными кольцами сложнее добиться гладкой поверхности. Склеивание не вызывает трудностей, соединение с помощью гвоздей удовлетворительное. Поверхность легко обрабатывается, её можно хорошо морить, однако трудно отполировать.

Коэффициент теплопередачи

Коэффициент теплопередачи указывает значение теплового потока (в ваттах), который будет проходить через элементарную площадь 1 м2 данного материала при перепаде температур в 1 К. Таким образом, коэффициент теплопередачи имеет размерность [Вт/(м2хК)] (Ватт на квадратный метр и градус Кельвина). Чем лучше теплоизоляция, тем меньше значение коэффициента теплопередачи U и, соответственно, тем меньше будут тепловые потери конструктивного элемента здания. Коэффициент теплопроводности X характеризует способность конкретного материала пропускать тепло. Этот коэффициент имеет следующую размерность: [Вт/(мхК)]. Таким образом, чем меньше значение X, тем лучше подходит конкретный строительный материал в качестве теплоизолятора. Многие распространенные теплоизоляционные материалы, например, минеральное волокно или волокнистая целлюлоза, имеют значение X, равное 0,040 Вт/мхК и потому принадлежат к материалам группы теплопроводности 040. По аналогии с этим определением, материалы, коэффициент теплопроводности которых составляет X = 0,030 Вт/мхК (например, различные виды вспененного полиуретана), относятся к группе теплопроводности 030. Коэффициент теплопередачи двухслойного конструктивного элемента здания (например, стены) вычисляется по следующей формуле через теплопроводность и толщину соответствующего элемента или, соответственно, слоя конкретного материала.

Эмпирическое правило Значение коэффициента теплопередачи U, составляющее 1 Вт/(м2хК), соответствует передаче примерно 60 кВтч/(м2хгод) при температуре в помещении 20 °С и наружных температурах, соответствующих климату Германии.

Если потребление тепловой энергии составляет, например, 55 кВтч/(м2хгод) плюс 12,5 кВтч/(м2хгод) на горячее водоснабжение, то требования стандарта Effizienzhaus 70 по потреблению первичной энергии могут быть удовлетворены только в случае, если в дополнение к ископаемому топливу будет использоваться энергия из возобновляемых источников (например, солнечная энергия, биотопливо и т. п.). Только за счет потребления дополнительной энергии из возобновляемых источников с коэффициентом использования первичной энергии (Primarenergiefaktor) от 0,0 (солнечная энергия) или 0,2 (древесное топливо) можно добиться стопроцентного удовлетворения потребностей в тепловой энергии, используя при этом только 70% традиционного топлива. Традиционные отопительные системы, использующие отопительные котлы, работающие на жидком или газообразном котельном топливе (получаемом из нефти и природного газа), всегда требуют большего объема первичной энергии, чем вы потребляете на свои нужды. Поэтому так называемый коэффициент затрат производства еg, имеет значение, превышающее 1 (с учетом коэффициента производительности котла). Значения коэффициента затрат установки еА (с учетом кпд всей системы отопления, включая коэффициент затрат первичной энергии fp) тоже заметно превышают 1,0 (фактически — от 1,3 до 1,8). Однако спросом пользуются отопительные системы с как можно более низким коэффициентом затрат установки; наиболее выгодными и предпочтительными считаются такие, для которых коэффициент ер приближается к 1. Такие отопительные системы покрывают потребности в тепловой энергии за счет использования возобновляемых источников энергии (например, солнечная энергия, гранулированное древесное топливо) или же производят за счет сжигания топлива из нефти и газа гораздо больше тепловой энергии, нежели требуется вам. Теплоизоляция старых зданий

Популярные статьи  Cделал надежный черновой пол. Не ОСБ и не доска: сэкономил кучу денег

Таблица теплопроводности материалов на По-Пр

Материал Плотность,
кг/м3
Теплопроводность,
Вт/(м·град)
Теплоемкость,
Дж/(кг·град)
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
активированном пластифицированном шлакопортландцементе
200…500 0.057…0.113 1060
Полистиролбетон модифицированный на
композиционном малоклинкерном вяжущем в стеновых блоках и плитах
200…500 0.052…0.105 1060
Полистиролбетон модифицированный монолитный на портландцементе 250…300 0.075…0.085 1060
Полистиролбетон модифицированный на
шлакопортландцементе в стеновых блоках и плитах
200…500 0.062…0.121 1060
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

Что такое коэффициент теплопроводности

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

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

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

Коэффициент теплопроводности стены из разных материалов при разной толщине

Бетоны

Изделия из бетона с добавлением цемента служат основой при строительстве домов. Опишем в таблице их теплопроводность: 

Материал ρ0, кг/м³ λ0, Вт/(м·°С) λ (А), Вт/(м·°С) λ (Б), Вт/(м·°С) μ, мг/(м·ч·Па)
1 Туфобетон 1800 0,64 0,87 0,99 0,09
2 То же 1600 0,52 0,7 0,81 0,11
3 1400 0,41 0,52 0,58 0,11
4 1200 0,32 0,41 0,47 0,12
5 Бетон на литоидной пемзе 1600 0,52 0,62 0,68 0,075
6 То же 1400 0,42 0,49 0,54 0,083
7 1200 0,30 0,4 0,43 0,098
8 1000 0,22 0,3 0,34 0,11
9 800 0,19 0,22 0,26 0,12
10 Бетон на вулканическом шлаке 1600 0,52 0,64 0,7 0,075
11 То же 1400 0,41 0,52 0,58 0,083
12 1200 0,33 0,41 0,47 0,09
13 1000 0,24 0,29 0,35 0,098
14 800 0,20 0,23 0,29 0,11
Бетоны на искусственных пористых заполнителях
1 Керамзитобетон на керамзитовом песке 1800 0,66 0,80 0,92 0,09
2 То же 1600 0,58 0,67 0,79 0,09
3 1400 0,47 0,56 0,65 0,098
4 1200 0,36 0,44 0,52 0,11
5 1000 0,27 0,33 0,41 0,14
6 800 0,21 0,24 0,31 0,19
7 600 0,16 0,2 0,26 0,26
8 500 0,14 0,17 0,23 0,3
9 Керамзитобетон на кварцевом песке с умеренной (до 12 %) поризацией 1200 0,41 0,52 0,58 0,075
10 То же 1000 0,33 0,41 0,47 0,075
11 800 0,23 0,29 0,35 0,075
12 Керамзитобетон на перлитовом песке 1000 0,28 0,35 0,41 0,15
13 То же 800 0,22 0,29 0,35 0,17
14 Керамзитобетон беспесчаный 700 0,135 0,145 0,155 0,145
15 То же 600 0,130 0,140 0,150 0,155
16 500 0,120 0,130 0,140 0,165
17 400 0,105 0,115 0,125 0,175
18 300 0,095 0,105 0,110 0,195
19 Шунгизитобетон 1400 0,49 0,56 0,64 0,098
20 То же 1200 0,36 0,44 0,5 0,11
21 1000 0,27 0,33 0,38 0,14
22 Перлитобетон 1200 0,29 0,44 0,5 0,15
23 То же 1000 0,22 0,33 0,38 0,19
24 800 0,16 0,27 0,33 0,26
25 Перлитобетон 600 0,12 0,19 0,23 0,3
26 Бетон на шлакопемзовом щебне 1800 0,52 0,63 0,76 0,075
27 То же 1600 0,41 0,52 0,63 0,09
28 1400 0,35 0,44 0,52 0,098
29 1200 0,29 0,37 0,44 0,11
30 1000 0,23 0,31 0,37 0,11
31 Бетон на остеклованном шлаковом гравии 1800 0,46 0,56 0,67 0,08
32 То же 1600 0,37 0,46 0,55 0,085
33 1400 0,31 0,38 0,46 0,09
34 1200 0,26 0,32 0,39 0,10
35 1000 0,21 0,27 0,33 0,11
36 Мелкозернистые бетоны на гранулированных доменных и ферросплавных (силикомарганца и ферромарганца) шлаках 1800 0,58 0,7 0,81 0,083
37 То же 1600 0,47 0,58 0,64 0,09
38 1400 0,41 0,52 0,58 0,098
39 1200 0,36 0,49 0,52 0,11
40 Аглопоритобетон и бетоны на заполнителях из топливных шлаков 1800 0,7 0,85 0,93 0,075
41 То же 1600 0,58 0,72 0,78 0,083
42 1400 0,47 0,59 0,65 0,09
43 1200 0,35 0,48 0,54 0,11
44 1000 0,29 0,38 0,44 0,14
45 Бетон на зольном обжиговом и безобжиговом гравии 1400 0,47 0,52 0,58 0,09
46 То же 1200 0,35 0,41 0,47 0,11
47 1000 0,24 0,3 0,35 0,12
48 Вермикулитобетон 800 0,21 0,23 0,26
49 То же 600 0,14 0,16 0,17 0,15
50 400 0,09 0,11 0,13 0,19
51 300 0,08 0,09 0,11 0,23
Бетоны особо легкие на пористых заполнителях и ячеистые
1 Полистиролбетон на портландцементе (ГОСТ Р 51263) 600 0,145 0,175 0,20 0,068
2 То же 500 0,125 0,14 0,16 0,075
3 400 0,105 0,12 0,135 0,085
4 350 0,095 0,11 0,12 0,09
5 300 0,085 0,09 0,11 0,10
6 250 0,075 0,085 0,09 0,11
7 200 0,065 0,07 0,08 0,12
8 150 0,055 0,057 0,06 0,135
9 Полистиролбетон модифицированный на шлакопортландцементе 500 0,12 0,13 0,14 0,075
10 То же 400 0,09 0,10 0,11 0,08
11 300 0,08 0,08 0,09 0,10
12 250 0,07 0,07 0,08 0,11
13 200 0,06 0,06 0,07 0,12
14 Газо- и пенобетон на цементном вяжущем 1000 0,29 0,38 0,43 0,11
15 То же 800 0,21 0,33 0,37 0,14
16 600 0,14 0,22 0,26 0,17
17 400 0,11 0,14 0,15 0,23
18 Газо- и пенобетон на известняковом вяжущем 1000 0,31 0,48 0,55 0,13
19 То же 800 0,23 0,39 0,45 0,16
20 600 0,15 0,28 0,34 0,18
21 500 0,13 0,22 0,28 0,235
22 Газо- и пенозолобетон на цементном вяжущем 1200 0,37 0,60 0,66 0,085
23 То же 1000 0,32 0,52 0,58 0,098
24 800 0,23 0,41 0,47 0,12
Популярные статьи  20 вариантов внутренней отделки балкона: преимущества, недостатки и полезные рекомендации

Эффективность многослойных конструкций

Плотность и теплопроводность

В настоящее время нет такого строительного материала, высокая несущая способность которого сочеталась бы с низкой теплопроводностью. Строительство зданий по принципу многослойных конструкций позволяет:

  • соответствовать расчётным нормам строительства и энергосбережения;
  • оставлять размеры ограждающих конструкций в пределах разумного;
  • уменьшить материальные затраты на строительство объекта и его обслуживание;
  • добиться долговечности и ремонтопригодности (например, при замене одного листа минеральной ваты).

Комбинация конструкционного материала и теплоизоляционного позволяет обеспечить прочность и снизить потерю тепловой энергии до оптимального уровня. Поэтому при проектировании стен при расчётах учитывается каждый слой будущей ограждающей конструкции.

Важно также учитывать плотность при строительстве дома и при его утеплении. Плотность вещества – фактор, влияющий на его теплопроводность, способность задерживать в себе основной теплоизолятор – воздух. Плотность вещества – фактор, влияющий на его теплопроводность, способность задерживать в себе основной теплоизолятор – воздух

Плотность вещества – фактор, влияющий на его теплопроводность, способность задерживать в себе основной теплоизолятор – воздух.

Расчёт толщины стен и утеплителя

Расчёт толщины стены зависит от следующих показателей:

  • плотности;
  • расчётной теплопроводности;
  • коэффициента сопротивления теплопередачи.

Согласно установленных норм, значение показателя сопротивления теплопередачи наружных стен должно быть не менее 3,2λ Вт/м •°С.

Расчёт толщины стен из железобетона и прочих конструкционных материалов представлен в таблице 2. Такие строительные материалы отличаются высокими несущими характеристиками, они долговечны, но в качестве тепловой защиты они неэффективны и требуют нерациональной толщины стены.

Таблица 2

Показатель Бетоны, растворно-бетонные смеси
Железобетон Цементно-песчаный раствор Сложный раствор (цементно-известково-песчаный) Известково-песчаный раствор
плотность, кг/куб.м 2500 1800 1700 1600
коэффициент теплопроводности, Вт/(м•°С) 2,04 0,93 0,87 0,81
толщина стен, м 6,53 2,98 2,78 2,59

Конструкционно-теплоизоляционные материалы способны подвергаться достаточно высоким нагрузкам, при этом значительно повышают теплотехнические и акустические свойства зданий в стеновых ограждающих конструкциях (таблица 3.1, 3.2).

Таблица 3.1

Показатель Конструкционно-теплоизоляционные м-лы
Пемзобетон Керамзитобетон Полистиролбетон Пено- и газобетон (пено- и газосиликат) Кирпич глиняный Силикатный кирпич
плотность, кг/куб.м 800 800 600 400 1800 1800
коэффициент теплопроводности, Вт/(м•°С) 0,68 0,326 0,2 0,11 0,81 0,87
толщина стен, м 2,176 1,04 0,64 0,35 2,59 2,78

Таблица 3.2

Показатель Конструкционно-теплоизоляционные м-лы
Кирпич шлаковый Силикатный кирпич 11-типустотный Кирпич силикатный 14-типустотный Сосна (поперечное расположение волокон) Сосна (продольное расположение волокон) Фанера клеёная
плотность, кг/куб.м 1500 1500 1400 500 500 600
коэффициент теплопроводности, Вт/(м•°С) 0,7 0,81 0,76 0,18 0,35 0,18
толщина стен, м 2,24 2,59 2,43 0,58 1,12 0,58

Значительно повысить теплозащиту зданий и сооружений позволяют теплоизоляционные строительные материалы. Данные таблицы 4 показывают, что наименьшие значения коэффициента теплопроводности имеют полимеры, минераловатные, плиты из природных органических и неорганических материалов.

Таблица 4

Показатель Теплоизоляционные м-лы
ППТ ПТ полистиролбетонные Маты минераловатные Плиты теплоизоляционные (ПТ) из минеральной ваты ДВП (ДСП) Пакля Листы гипсовые (сухая штукатурка)
плотность, кг/куб.м 35 300 1000 190 200 150 1050
коэффициент теплопро- водности, Вт/(м•°С) 0,39 0,1 0,29 0,045 0,07 0,192 1,088
толщина стен, м 0,12 0,32 0,928 0,14 0,224 0,224 1,152

Значения таблиц теплопроводности строительных материалов применяются при расчётах:

  • теплоизоляции фасадов;
  • общестроительной изоляции;
  • изоляционных материалов при устройстве кровли;
  • технической изоляции.

Задача выбора оптимальных материалов для строительства, конечно же, подразумевает более комплексный подход. Однако даже такие простые расчёты уже на первых этапах проектирования позволяют определить наиболее подходящие материалы и их количество.

Расчет толщины стены по теплопроводности вручную по формулам или калькулятором

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

Теплопроводность строительных материалов: какой материал самый энергоэффективныйТолщина стен из разных стройматериалов с одинаковым тепловым сопротивлением

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

Регион Москва Санкт-Петербург Ростов Сочи
Теплопроводность 3,14 3,18 2,75 2,1

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

https://youtube.com/watch?v=0bwsJcTqaXQ

Эффективность многослойных конструкций

Плотность и теплопроводность

В настоящее время нет такого строительного материала, высокая несущая способность которого сочеталась бы с низкой теплопроводностью. Строительство зданий по принципу многослойных конструкций позволяет:

  • соответствовать расчётным нормам строительства и энергосбережения;
  • оставлять размеры ограждающих конструкций в пределах разумного;
  • уменьшить материальные затраты на строительство объекта и его обслуживание;
  • добиться долговечности и ремонтопригодности (например, при замене одного листа минеральной ваты).

Комбинация конструкционного материала и теплоизоляционного позволяет обеспечить прочность и снизить потерю тепловой энергии до оптимального уровня. Поэтому при проектировании стен при расчётах учитывается каждый слой будущей ограждающей конструкции.

Важно также учитывать плотность при строительстве дома и при его утеплении. Плотность вещества – фактор, влияющий на его теплопроводность, способность задерживать в себе основной теплоизолятор – воздух. Плотность вещества – фактор, влияющий на его теплопроводность, способность задерживать в себе основной теплоизолятор – воздух

Плотность вещества – фактор, влияющий на его теплопроводность, способность задерживать в себе основной теплоизолятор – воздух.

Расчёт толщины стен и утеплителя

Расчёт толщины стены зависит от следующих показателей:

  • плотности;
  • расчётной теплопроводности;
  • коэффициента сопротивления теплопередачи.

Согласно установленных норм, значение показателя сопротивления теплопередачи наружных стен должно быть не менее 3,2λ Вт/м •°С.

Расчёт толщины стен из железобетона и прочих конструкционных материалов представлен в таблице 2. Такие строительные материалы отличаются высокими несущими характеристиками, они долговечны, но в качестве тепловой защиты они неэффективны и требуют нерациональной толщины стены.

Таблица 2

Показатель Бетоны, растворно-бетонные смеси
Железобетон Цементно-песчаный раствор Сложный раствор (цементно-известково-песчаный) Известково-песчаный раствор
плотность, кг/куб.м 2500 1800 1700 1600
коэффициент теплопроводности, Вт/(м•°С) 2,04 0,93 0,87 0,81
толщина стен, м 6,53 2,98 2,78 2,59

Конструкционно-теплоизоляционные материалы способны подвергаться достаточно высоким нагрузкам, при этом значительно повышают теплотехнические и акустические свойства зданий в стеновых ограждающих конструкциях (таблица 3.1, 3.2).

Таблица 3.1

Показатель Конструкционно-теплоизоляционные м-лы
Пемзобетон Керамзитобетон Полистиролбетон Пено- и газобетон (пено- и газосиликат) Кирпич глиняный Силикатный кирпич
плотность, кг/куб.м 800 800 600 400 1800 1800
коэффициент теплопроводности, Вт/(м•°С) 0,68 0,326 0,2 0,11 0,81 0,87
толщина стен, м 2,176 1,04 0,64 0,35 2,59 2,78

Таблица 3.2

Показатель Конструкционно-теплоизоляционные м-лы
Кирпич шлаковый Силикатный кирпич 11-типустотный Кирпич силикатный 14-типустотный Сосна (поперечное расположение волокон) Сосна (продольное расположение волокон) Фанера клеёная
плотность, кг/куб.м 1500 1500 1400 500 500 600
коэффициент теплопроводности, Вт/(м•°С) 0,7 0,81 0,76 0,18 0,35 0,18
толщина стен, м 2,24 2,59 2,43 0,58 1,12 0,58

Значительно повысить теплозащиту зданий и сооружений позволяют теплоизоляционные строительные материалы. Данные таблицы 4 показывают, что наименьшие значения коэффициента теплопроводности имеют полимеры, минераловатные, плиты из природных органических и неорганических материалов.

Таблица 4

Показатель Теплоизоляционные м-лы
ППТ ПТ полистиролбетонные Маты минераловатные Плиты теплоизоляционные (ПТ) из минеральной ваты ДВП (ДСП) Пакля Листы гипсовые (сухая штукатурка)
плотность, кг/куб.м 35 300 1000 190 200 150 1050
коэффициент теплопро- водности, Вт/(м•°С) 0,39 0,1 0,29 0,045 0,07 0,192 1,088
толщина стен, м 0,12 0,32 0,928 0,14 0,224 0,224 1,152
Популярные статьи  Как правильно затирать плитку?

Значения таблиц теплопроводности строительных материалов применяются при расчётах:

  • теплоизоляции фасадов;
  • общестроительной изоляции;
  • изоляционных материалов при устройстве кровли;
  • технической изоляции.

Задача выбора оптимальных материалов для строительства, конечно же, подразумевает более комплексный подход. Однако даже такие простые расчёты уже на первых этапах проектирования позволяют определить наиболее подходящие материалы и их количество.

Определение потерь тепла

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

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

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

Коэффициент теплопроводности для металлов и неметаллических твердых материалов

Все металлы без исключения являются хорошими проводниками тепла, за перенос которого в них отвечает электронный газ. В свою очередь ионные и ковалентные материалы, а также материалы, имеющие волокнистую структуру, являются хорошими теплоизоляторами, то есть плохо проводят тепло. Для полноты раскрытия вопроса о том, что такое теплопроводность, следует заметить, что этот процесс требует обязательного наличия вещества, если он осуществляется за счет конвекции или проводимости, поэтому в вакууме тепло может передаваться только за счет электромагнитного излучения.

В списке ниже приведены значения коэффициентов теплопроводности для некоторых металлов и неметаллов в Дж/(с*м*К):

  • сталь — 47-58 в зависимости от марки стали;
  • алюминий — 209,3;
  • бронза — 116-186;
  • цинк — 106-140 в зависимости от чистоты;
  • медь — 372,1-385,2;
  • латунь — 81-116;
  • золото — 308,2;
  • серебро — 406,1-418,7;
  • каучук — 0,04-0,30;
  • стекловолокно — 0,03-0,07;
  • кирпич — 0,80;
  • дерево — 0,13;
  • стекло — 0,6-1,0.

Таким образом, теплопроводность металлов на 2-3 порядка превышает значения теплопроводности для изоляторов, которые являются ярким примером ответа на вопрос о том, что такое низкая теплопроводность.

Значение теплопроводности играет важную роль во многих индустриальных процессах. В одних процессах стремятся увеличить ее, используя хорошие теплопроводники и увеличивая площадь контакта, в других же стараются уменьшить теплопроводность, уменьшая площадь контакта и применяя теплоизолирующие материалы.

Можно ли повысить теплопроводность меди

Не так давно, группа западных ученых провела ряд исследований по повышению теплопроводности меди и ее сплавов. Для работы они применяли пленки, выполненные из меди, с нанесенным на ее поверхность тонким слоем графена. Для его нанесения использовали технологию его осаждения из газа. При проведении исследований применялось множество приборов, которые были призваны подтвердить объективность полученных результатов.Результаты исследований показали то, что графен обладает одним из самых высоких показателей теплопроводности. После того, как его нанесли на медную подложку, теплопроводность несколько упала. Но, при проведении этого процесса происходит нагревание меди и в ней происходит увеличение зерен, и в результате повышается проходимость электронов.

Теплопроводность строительных материалов: какой материал самый энергоэффективный

Графен с медной фольгой

При нагревании меди, но без нанесения этого материала, зерна сохранили свой размер.Одно из назначений меди это отведение лишнего тепла из электронных и электрических схем. Использование графенового напыления эта задача будет решаться значительно эффективнее.

Что такое теплопроводность и термическое сопротивление

При выборе строительных материалов для строительства необходимо обращать внимание на характеристики материалов. Одна из ключевых позиций — теплопроводность

Она отображается коэффициентом теплопроводности. Это количество тепла, которое может провести тот или иной материал за единицу времени. То есть, чем меньше этот коэффициент, тем хуже материал проводит тепло. И наоборот, чем выше цифра, тем тепло отводится лучше.

Теплопроводность строительных материалов: какой материал самый энергоэффективный

Диаграмма, которая иллюстрирует разницу в теплопроводности материалов

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

Теплопроводность строительных материалов: какой материал самый энергоэффективный

Теплопроводность строительных материалов показывает количество тепла, которое он пропускает за единицу времени

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

Что такое теплопроводность

В теории теплопроводность – это способность материала проводить энергию или тепло от более нагретых частей к менее тёплым, путём хаотического движения частиц тела. На практике это минимизация тепловых потерь через строительные конструкции. У разных материалов своя теплопроводность. Дерево менее податливо к таким действиям, а металл наоборот нагревается до такой степени¸ что его тяжело держать в руках.

Для характеристики проводника тепла придумали такую единицу, как коэффициент. Обозначают её греческой буквой λ и измеряют в Вт/(м*℃). Иногда вместо градусов Цельсия в этой формуле указаны градусы Кельвина (К), но суть от этого не меняется. Этот коэффициент показывает способность передачи тепла материалом на определённое расстояние за единицу времени. Но показатель характеризует само вещество, не привязываясь к размерам изделия.

КТП некоторых материалов Источник pobetony.expert

При покупке стройматериала у продавца можно попросить паспорт на продукт и посмотреть коэффициент теплопроводности. Сырье, отличающееся высокой проводимостью тепла, используют в качестве радиаторов, так как их стенки будут передавать нагрев от теплоносителя.

Чем меньше коэффициент теплопроводности материала для стены здания, тем меньше оно будет терять тепла во время холодной погоды. И тем меньше можно делать толщину стены. В справочниках чаще всего указывают несколько значений теплопроводности для материала (от трёх и больше). Это происходит из-за того, что сам коэффициент меняется в зависимости от температуры и других факторов, например, влаги, при которой значение увеличивается.

Вспененная древесина Источник inpromen.ru

Оцените статью
Добавить комментарии

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: