Przewodność cieplna materiałów budowlanych. Przewodność cieplna podstawowych materiałów budowlanych Tabela współczynników przenikania ciepła materiałów budowlanych

W ostatnich latach, budując dom lub go naprawiając, wiele uwagi poświęcono efektywności energetycznej. Przy już istniejących cenach paliw jest to bardzo ważne. I wydaje się, że coraz większe znaczenie będą miały dalsze oszczędności. Aby prawidłowo dobrać skład i grubość materiałów w torcie otaczających konstrukcji (ścian, podłóg, stropów, dachów), konieczne jest poznanie przewodności cieplnej materiałów budowlanych. Ta cecha jest wskazana na opakowaniu z materiałami i jest niezbędna na etapie projektowania. W końcu trzeba zdecydować, z jakiego materiału zbudować ściany, jak je ocieplić, jak gruba powinna być każda warstwa.

Czym jest przewodność cieplna i opór cieplny

Wybierając materiały budowlane do budowy, należy zwrócić uwagę na właściwości materiałów. Jedną z kluczowych pozycji jest przewodność cieplna. Jest wyświetlany przez współczynnik przewodności cieplnej. Jest to ilość ciepła, jaką dany materiał może przewodzić w jednostce czasu. Oznacza to, że im mniejszy ten współczynnik, tym gorzej materiał przewodzi ciepło. I odwrotnie, im wyższa liczba, tym lepiej odprowadzane jest ciepło.

Do izolacji stosuje się materiały o niskiej przewodności cieplnej, o wysokiej - do przenoszenia ciepła lub usuwania. Na przykład grzejniki są wykonane z aluminium, miedzi lub stali, ponieważ dobrze przenoszą ciepło, to znaczy mają wysoką przewodność cieplną. Do izolacji stosuje się materiały o niskim współczynniku przewodności cieplnej - lepiej zatrzymują ciepło. Jeżeli obiekt składa się z kilku warstw materiału, jego przewodność cieplną określa się jako sumę współczynników wszystkich materiałów. W obliczeniach obliczana jest przewodność cieplna każdego ze składników „ciasta”, znalezione wartości są podsumowane. Generalnie uzyskujemy izolacyjność cieplną przegród budowlanych (ściany, podłoga, sufit).

Jest też coś takiego jak odporność termiczna. Odzwierciedla zdolność materiału do zapobiegania przechodzeniu przez niego ciepła. Oznacza to, że jest to odwrotność przewodności cieplnej. A jeśli zobaczysz materiał o wysokiej odporności termicznej, można go użyć do izolacji termicznej. Przykładem materiałów termoizolacyjnych może być popularna wełna mineralna lub bazaltowa, styropian itp. Do odprowadzania lub przenoszenia ciepła potrzebne są materiały o niskiej odporności termicznej. Na przykład do ogrzewania stosuje się grzejniki aluminiowe lub stalowe, ponieważ dobrze oddają ciepło.

Tabela przewodności cieplnej materiałów termoizolacyjnych

Aby dom mógł łatwiej utrzymać ciepło zimą i chłód latem, przewodność cieplna ścian, podłóg i dachów musi wynosić co najmniej pewną wartość, obliczaną dla każdego regionu. Skład „tortu” ścian, podłogi i sufitu, grubość materiałów są brane w taki sposób, aby całkowita liczba nie była mniejsza (lub lepiej - przynajmniej trochę większa) zalecana dla twojego regionu.

Przy wyborze materiałów należy wziąć pod uwagę, że niektóre z nich (nie wszystkie) znacznie lepiej przewodzą ciepło w warunkach dużej wilgotności. Jeżeli w trakcie eksploatacji istnieje prawdopodobieństwo wystąpienia takiej sytuacji przez dłuższy czas, w obliczeniach wykorzystuje się przewodność cieplną dla tego stanu. Współczynniki przewodności cieplnej głównych materiałów użytych do izolacji przedstawiono w tabeli.

Część informacji pochodzi z norm określających właściwości niektórych materiałów (SNiP 23-02-2003, SP 50.13330.2012, SNiP II-3-79 * (Załącznik 2)). Materiały, które nie są wymienione w normach, można znaleźć na stronach internetowych producentów. Ponieważ nie ma standardów, mogą się one znacznie różnić w zależności od producenta, więc kupując, zwracaj uwagę na właściwości każdego kupowanego materiału.

Tabela przewodności cieplnej materiałów budowlanych

Ściany, sufity, podłogi mogą być wykonane z różnych materiałów, ale zdarza się, że przewodność cieplną materiałów budowlanych zwykle porównuje się z murem. Każdy zna ten materiał, łatwiej nawiązać z nim skojarzenia. Najpopularniejsze wykresy, które wyraźnie pokazują różnicę między różnymi materiałami. Jedno takie zdjęcie znajduje się w poprzednim akapicie, drugie - porównanie ściany z cegły i ściany z bali - podano poniżej. Dlatego do ścian wykonanych z cegieł i innych materiałów o wysokiej przewodności cieplnej wybierane są materiały termoizolacyjne. Aby ułatwić wybór, zestawiono przewodność cieplną głównych materiałów budowlanych.

Drewno jest jednym z materiałów budowlanych o stosunkowo niskiej przewodności cieplnej. Tabela zawiera dane orientacyjne dla różnych ras. Kupując, spójrz na gęstość i współczynnik przewodności cieplnej. Nie wszystkie z nich są takie same, jak określono w dokumentach regulacyjnych.

Metale bardzo dobrze przewodzą ciepło. Często są mostem zimna w projekcie. Należy to również wziąć pod uwagę, aby wykluczyć bezpośredni kontakt za pomocą warstw termoizolacyjnych i uszczelek, zwanych przekładkami termicznymi. Przewodność cieplną metali podsumowano w innej tabeli.

Jak obliczyć grubość ściany

Aby dom był ciepły zimą i chłodny latem konieczne jest, aby konstrukcje otaczające (ściany, podłoga, strop/dach) miały określony opór cieplny. Ta wartość jest inna dla każdego regionu. Zależy to od średniej temperatury i wilgotności na danym obszarze.

Odporność termiczna obudowy
struktury dla regionów Rosji

Aby rachunki za ogrzewanie nie były zbyt duże należy dobrać materiały budowlane i ich grubość tak, aby ich całkowity opór cieplny nie był mniejszy od podanego w tabeli.

Obliczanie grubości ścian, grubości izolacji, warstw wykończeniowych

Nowoczesna konstrukcja charakteryzuje się sytuacją, w której ściana ma kilka warstw. Oprócz konstrukcji nośnej istnieje izolacja, materiały wykończeniowe. Każda warstwa ma swoją własną grubość. Jak określić grubość izolacji? Obliczenie jest łatwe. Na podstawie wzoru:

R to opór cieplny;

p to grubość warstwy w metrach;

k jest współczynnikiem przewodzenia ciepła.

Najpierw musisz zdecydować, jakie materiały użyjesz w budownictwie. Co więcej, musisz dokładnie wiedzieć, jaki będzie rodzaj materiału ściennego, izolacji, wykończenia itp. W końcu każdy z nich przyczynia się do izolacji termicznej, a w obliczeniach uwzględnia się przewodność cieplną materiałów budowlanych.

Najpierw brany jest pod uwagę opór cieplny materiału konstrukcyjnego (z którego zbudowana zostanie ściana, strop itp.), następnie grubość wybranej izolacji dobierana jest zgodnie z zasadą „rezydualną”. Możesz również wziąć pod uwagę właściwości termoizolacyjne materiałów wykończeniowych, ale zwykle przechodzą one „plus” do głównych. Więc pewna rezerwa jest kładziona „na wszelki wypadek”. Ta rezerwa pozwala zaoszczędzić na ogrzewaniu, co następnie ma pozytywny wpływ na budżet.

Przykład obliczenia grubości izolacji

Weźmy przykład. Zbudujemy mur z cegły - półtorej cegły, ocieplimy wełną mineralną. Zgodnie z tabelą opór cieplny ścian dla regionu powinien wynosić co najmniej 3,5. Obliczenia dla tej sytuacji podano poniżej.

Jeśli budżet jest ograniczony, możesz wziąć 10 cm wełny mineralnej, a braki zostaną pokryte materiałami wykończeniowymi. Będą wewnątrz i na zewnątrz. Ale jeśli chcesz, aby rachunki za ogrzewanie były minimalne, lepiej zacząć od „plusa” do obliczonej wartości. To twoja rezerwa na czas najniższych temperatur, ponieważ normy odporności termicznej dla konstrukcji otaczających są obliczane według średniej temperatury z kilku lat, a zimy są wyjątkowo mroźne. Ponieważ przewodność cieplna materiałów budowlanych używanych do dekoracji po prostu nie jest brana pod uwagę.

Ludzie mają również inną przewodność cieplną, niektórzy są ciepli jak puch, a inni przyjmują ciepło jak żelazo.

Jurij Sierieżkin

Słowo „również” w powyższym stwierdzeniu pokazuje, że pojęcie „przewodności cieplnej” stosuje się do ludzi tylko warunkowo. Mimo że…

Czy wiesz: futro nie nagrzewa się, zatrzymuje tylko ciepło wytwarzane przez ludzkie ciało.

Oznacza to, że ludzkie ciało ma zdolność przewodzenia ciepła w sensie dosłownym, a nie tylko przenośnym. To wszystko poezja, w rzeczywistości porównamy grzejniki pod względem przewodności cieplnej.

Wiesz lepiej, bo sam wpisałeś w wyszukiwarce „przewodność cieplna grzejników”. Co dokładnie chciałeś wiedzieć? A jeśli bez żartów, to ważne jest, aby wiedzieć o tej koncepcji, ponieważ różne materiały zachowują się bardzo różnie, gdy są używane. Ważnym, choć nie kluczowym punktem przy wyborze jest właśnie zdolność materiału do przewodzenia energii cieplnej. Jeśli wybierzesz niewłaściwy materiał termoizolacyjny, po prostu nie spełni on swojej funkcji, a mianowicie utrzymania ciepła w pomieszczeniu.

Krok 2: Koncepcja teoretyczna

Ze szkolnego kursu fizyki najprawdopodobniej pamiętasz, że istnieją trzy rodzaje wymiany ciepła:

• Konwekcja;
• Promieniowanie;
• Przewodność cieplna.

Zatem przewodnictwo cieplne jest rodzajem wymiany ciepła lub ruchu energii cieplnej. Ma to związek z wewnętrzną strukturą ciał. Jedna cząsteczka przenosi energię na drugą. Czy chcesz teraz mały test?

Jaki rodzaj substancji przenosi (przenosi) najwięcej energii?

• Ciała stałe?
• Płyny?
• Gazy?

Zgadza się, sieć krystaliczna ciał stałych przede wszystkim przenosi energię. Ich cząsteczki są bliżej siebie i dzięki temu mogą skuteczniej oddziaływać. Gazy mają najniższą przewodność cieplną. Ich cząsteczki znajdują się w największej odległości od siebie.

Krok 3: Co może być grzejnikiem

Kontynuujemy naszą rozmowę o przewodności cieplnej grzejników. Wszystkie ciała znajdujące się w pobliżu mają tendencję do wyrównywania między sobą temperatury. Dom lub mieszkanie jako obiekt dąży do wyrównania temperatury z ulicą. Czy wszystkie materiały budowlane mogą być izolatorami? Nie. Na przykład beton pozwala na zbyt szybki przepływ ciepła z domu na ulicę, więc sprzęt grzewczy nie będzie miał czasu na utrzymanie pożądanej temperatury w pomieszczeniu. Współczynnik przewodzenia ciepła dla izolacji oblicza się ze wzoru:

Gdzie W to nasz strumień ciepła, a m2 to powierzchnia izolacji z różnicą temperatur wynoszącą jeden kelwin (jest równy jednemu stopniowi Celsjusza). Dla naszego betonu współczynnik ten wynosi 1,5. Oznacza to, że warunkowo jeden metr kwadratowy betonu o różnicy temperatur jednego stopnia Celsjusza jest w stanie przekazać 1,5 wata energii cieplnej na sekundę. Ale są materiały o współczynniku 0,023. Oczywiste jest, że takie materiały znacznie lepiej nadają się do roli grzejników. Pytasz, czy grubość ma znaczenie? Gra. Ale tutaj nadal nie można zapomnieć o współczynniku przenikania ciepła. Aby osiągnąć te same wyniki, będziesz potrzebować betonowej ściany o grubości 3,2 m lub arkusza tworzywa piankowego o grubości 0,1 m. Oczywiste jest, że chociaż beton może być technicznie grzejnikiem, nie jest to ekonomicznie wykonalne. Więc:

Izolację można nazwać materiałem, który przewodzi przez siebie najmniej energii cieplnej, uniemożliwiając jej opuszczenie pomieszczenia, a przy tym jak najmniej kosztuje.

Najlepszym izolatorem ciepła jest powietrze. Dlatego zadaniem każdej izolacji jest stworzenie stałej szczeliny powietrznej bez konwekcji (ruchu) powietrza w jej wnętrzu. Dlatego na przykład tworzywo piankowe to w 98% powietrze. Najpopularniejszymi materiałami izolacyjnymi są:

• styropian;
• ekstrudowana pianka polistyrenowa;
• wełna mineralna;
• Penofol;
• Penoizol;
• Szkło piankowe;
• Pianka poliuretanowa (PPU);
• Ecowool (celuloza);

Właściwości termoizolacyjne wszystkich wymienionych powyżej materiałów są bliskie tym ograniczeniom. Warto również wziąć pod uwagę: im wyższa gęstość materiału, tym bardziej przewodzi przez siebie energię. Pamiętasz z teorii? Im bliżej cząsteczki, tym wydajniej przewodzone jest ciepło.

Krok 4: Porównaj. Tabela przewodności cieplnej grzejników

W tabeli przedstawiono porównanie grzejników pod względem przewodności cieplnej deklarowanej przez producentów i odpowiadającej GOST:

Tabela porównawcza przewodności cieplnej materiałów budowlanych, które nie są uważane za grzejniki:

Szybkość przenikania ciepła wskazuje tylko szybkość przenikania ciepła z jednej cząsteczki do drugiej. W prawdziwym życiu ten wskaźnik nie jest tak ważny. Ale nie można obejść się bez obliczeń termicznych ściany. Opór przenoszenia ciepła jest odwrotnością przewodności cieplnej. Mówimy o zdolności materiału (izolacji) do zatrzymywania przepływu ciepła. Aby obliczyć odporność na przenoszenie ciepła, należy podzielić grubość przez współczynnik przewodności cieplnej. Poniższy przykład przedstawia obliczenia oporu cieplnego ściany wykonanej z belki o grubości 180 mm.

Jak widać, opór cieplny takiej ściany wyniesie 1,5. Dość? To zależy od regionu. Przykład pokazuje obliczenia dla Krasnojarska. Dla tego regionu wymagany współczynnik odporności otaczających struktur wynosi 3,62. Odpowiedź jest jasna. Nawet dla Kijowa, który jest znacznie dalej na południe, liczba ta wynosi 2,04.

Opór cieplny jest odwrotnością przewodności cieplnej.

Oznacza to, że odporność drewnianego domu na utratę ciepła nie wystarczy. Ocieplenie jest konieczne i już, z jakim materiałem - oblicz zgodnie ze wzorem.

Krok 5: Zasady montażu

Warto powiedzieć, że wszystkie powyższe wskaźniki podane są dla materiałów SUCHYCH. Jeśli materiał zamoczy się, straci swoje właściwości przynajmniej o połowę, a nawet zamieni się w „szmatę”. Dlatego konieczne jest zabezpieczenie izolacji termicznej. Styropian najczęściej izoluje się pod mokrą elewację, w której izolację zabezpiecza warstwa tynku. Na wełnę mineralną nakładana jest membrana hydroizolacyjna, która zapobiega przedostawaniu się wilgoci.

Kolejnym punktem, który zasługuje na uwagę, jest ochrona przed wiatrem. Grzejniki mają różną porowatość. Na przykład porównajmy płyty styropianowe i wełnę mineralną. Jeśli pierwsza wygląda solidnie, druga wyraźnie pokazuje pory lub włókna. Dlatego, jeśli montujesz włóknistą izolację termiczną, taką jak wełna mineralna lub ecowool, na ogrodzeniu dmuchanym, zadbaj o ochronę przed wiatrem. W przeciwnym razie dobre właściwości termiczne izolacji nie będą przydatne.

Wyniki

Omówiliśmy więc, że przewodność cieplna grzejników to ich zdolność do przenoszenia energii cieplnej. Izolator ciepła nie może oddawać ciepła wytwarzanego przez system grzewczy domu. Podstawowym zadaniem każdego materiału jest zatrzymanie powietrza w środku. Jest to gaz o najniższej przewodności cieplnej. Niezbędne jest również obliczenie oporu cieplnego ściany w celu ustalenia właściwego współczynnika izolacyjności termicznej budynku. Jeśli masz jakieś pytania dotyczące tego tematu, zostaw je w komentarzach.

Trzy ciekawe fakty dotyczące izolacji termicznej

• Śnieg służy jako izolator ciepła dla niedźwiedzia w jaskini.
• Odzież jest również izolatorem ciepła. Nie czujemy się zbyt komfortowo, gdy nasz organizm stara się wyrównać temperaturę z temperaturą otoczenia, która zamiast zwykłych 36,6 może wynosić -30 stopni.
• Koc jest izolatorem termicznym. Nie pozwala na ucieczkę ciepła ludzkiego ciała.

Premia

Jako bonus dla ciekawskich, którzy przeczytali do końca ciekawy eksperyment z przewodnością cieplną:

Z czego zbudować dom? Jej ściany powinny zapewniać zdrowy mikroklimat bez nadmiaru wilgoci, pleśni, zimna. Zależy to od ich właściwości fizycznych: gęstości, wodoodporności, porowatości. Najważniejsza jest przewodność cieplna materiałów budowlanych, czyli ich zdolność do przepuszczania przez siebie energii cieplnej przy różnicy temperatur. W celu ilościowego określenia tego parametru stosuje się współczynnik przewodności cieplnej.

Aby dom murowany był tak ciepły jak rama drewniana (wykonana z sosny), grubość jego ścian musi być trzykrotnie większa od grubości ścian ramy.

Jaki jest współczynnik przewodności cieplnej

Ta fizyczna wielkość jest równa ilości ciepła (mierzonej w kilokaloriach) przechodzącej przez materiał o grubości 1 mw ciągu 1 godziny. W takim przypadku różnica temperatur po przeciwnych stronach jego powierzchni powinna wynosić 1°C. Przewodność cieplna jest obliczana w W/m deg (Wat podzielony przez iloczyn metra i stopnia).

Wykorzystanie tej cechy jest podyktowane koniecznością właściwego doboru rodzaju elewacji, aby uzyskać maksymalną izolację termiczną. Jest to niezbędny warunek komfortu osób mieszkających lub pracujących w budynku. Również przewodność cieplna materiałów budowlanych jest brana pod uwagę przy wyborze dodatkowej izolacji domu. W tym przypadku jego obliczenia są szczególnie ważne, ponieważ błędy prowadzą do nieprawidłowego przesunięcia punktu rosy, w wyniku czego ściany stają się mokre, dom jest wilgotny i zimny.

Charakterystyka porównawcza przewodności cieplnej materiałów budowlanych

Współczynnik przewodności cieplnej materiałów jest inny. Na przykład w przypadku sosny liczba ta wynosi 0,17 W / m st., w przypadku pianobetonu - 0,18 W / m st.: to znaczy, że są one w przybliżeniu identyczne pod względem zdolności do zatrzymywania ciepła. Współczynnik przewodności cieplnej cegły wynosi 0,55 W/m st., a zwykłej cegły (litej) 0,8 W/m st. Z tego wszystkiego wynika, że ​​aby dom murowany był tak ciepły jak dom z bali drewnianych (z sosny), grubość jego ścian musi być trzykrotnie większa od grubości ścian domu z bali.

Praktyczne zastosowanie materiałów o niskiej przewodności cieplnej

Nowoczesne technologie produkcji materiałów termoizolacyjnych dają szerokie możliwości branży budowlanej. Dziś absolutnie nie trzeba budować domów o grubych ścianach: można z powodzeniem łączyć różne materiały, aby budować budynki energooszczędne. Niewysoką przewodność cieplną cegły można skompensować stosując dodatkową izolację wewnętrzną lub zewnętrzną, np. styropian, którego współczynnik przewodzenia ciepła wynosi zaledwie 0,03 W/m st.C.

Zamiast drogich domów murowanych i nieefektywnych domów monolitycznych i szkieletowych z ciężkiego i gęstego betonu buduje się dziś budynki z betonu komórkowego. Jego parametry są takie same jak drewna: w domu z tego materiału ściany nie przemarzają nawet w najmroźniejsze zimy.

Straty ciepła w domu w procentach.

Technologia ta pozwala na budowanie tańszych budynków. Wynika to z faktu, że niski współczynnik przewodzenia ciepła materiałów budowlanych uprościł budowę przy minimalnych kosztach finansowania. Skraca również czas poświęcony na prace budowlane. W przypadku lżejszych konstrukcji nie jest wymagane układanie ciężkiego, głęboko zakopanego fundamentu: w niektórych przypadkach wystarczy lekki fundament listwowy lub słupowy.

Ta zasada konstrukcji stała się szczególnie atrakcyjna w przypadku budowy lekkich domów szkieletowych. Obecnie coraz więcej domków letniskowych, supermarketów, magazynów i obiektów przemysłowych buduje się z materiałów o niskiej przewodności cieplnej. Takie budynki mogą być eksploatowane w dowolnej strefie klimatycznej.

Zasadą technologii konstrukcji ramowo-płytowej jest umieszczenie izolatora cieplnego pomiędzy cienkimi arkuszami sklejki lub płyt OSB. Może to być wełna mineralna lub styropian. Grubość materiału dobiera się biorąc pod uwagę jego przewodność cieplną. Cienkie ściany są w stanie poradzić sobie z zadaniem izolacji termicznej. W ten sam sposób układa się dach. Technologia ta pozwala na zbudowanie budynku w krótkim czasie przy minimalnych kosztach finansowych.

Porównanie parametrów popularnych materiałów do izolacji i budowy domów

W izolacji elewacji wiodącą pozycję zajęły styropian i wełna mineralna. Opinie ekspertów są podzielone: ​​niektórzy twierdzą, że wata gromadzi kondensat i nadaje się do użytku tylko wtedy, gdy jest używana jednocześnie z paroszczelną membraną. Ale wtedy ściany tracą swoje właściwości oddychające, a jakość aplikacji staje pod znakiem zapytania. Inni twierdzą, że tworzenie elewacji wentylowanych rozwiązuje ten problem. Jednocześnie styropian ma niską przewodność cieplną i dobrze oddycha. Dla niego proporcjonalnie zależy to od gęstości arkuszy: 40/100/150 kg/m3 = 0,03/0,04/0,05 W/m*ºC.

Kolejną ważną cechą, którą należy wziąć pod uwagę podczas budowy, jest przepuszczalność pary. Oznacza to zdolność ścian do przepuszczania wilgoci od wewnątrz. W takim przypadku nie ma utraty temperatury w pomieszczeniu i nie ma potrzeby wietrzenia pomieszczenia. Niska przewodność cieplna i wysoka paroprzepuszczalność ścian zapewnia idealny mikroklimat dla mieszkających w domu ludzi.

Na podstawie tych warunków można określić najbardziej efektywne domy do zamieszkania przez ludzi. Pianobeton ma najniższą przewodność cieplną (0,08 W
m*ºC) przy gęstości 300 kg/m3. Ten materiał budowlany posiada również jeden z najwyższych stopni paroprzepuszczalności (0,26 Mg/m*h*Pa). Drugie miejsce słusznie zajmuje drewno, w szczególności - sosna, świerk, dąb. Ich przewodność cieplna jest dość niska (0,09 W/m*ºC) pod warunkiem obróbki drewna w poprzek włókien. A paroprzepuszczalność tych odmian jest najwyższa (0,32 Mg/m*h*Pa). Dla porównania, zastosowanie sosny poddanej obróbce wzdłuż ziarna zwiększa moc cieplną do 0,17-0,23 W/m*ºC.

Dlatego też pianobeton i drewno najlepiej nadają się do budowy ścian, ponieważ mają najlepsze parametry dla zapewnienia czystości środowiska i dobrego mikroklimatu w pomieszczeniach. Pianka poliuretanowa, styropian, wełna mineralna nadają się do ocieplenia elewacji. Osobno należy powiedzieć o holowaniu. Układa się go, aby wykluczyć mostki zimne podczas układania domu z bali. Zwiększa to i tak już doskonałe właściwości drewnianej elewacji: współczynnik przewodzenia ciepła kabla jest najniższy (0,05 W/m*ºC), a przepuszczalność pary jest najwyższa (0,49 Mg/m*h*Pa).

Jedną z najważniejszych cech betonu jest oczywiście jego przewodność cieplna. Ten wskaźnik może się znacznie różnić dla różnych rodzajów materiałów. ZależyPprzede wszystkim oduprzejmyużyty w nim wypełniacz. Im lżejszy materiał, tym lepszy izolator przed zimnem.

Co to jest przewodność cieplna: definicja

W budowie budynków i konstrukcji można stosować różne materiały. Budynki mieszkalne i przemysłowe w klimacie rosyjskim są zwykle ocieplane. Oznacza to, że podczas ich budowy stosuje się specjalne izolatory, których głównym celem jest utrzymanie komfortowej temperatury wewnątrz pomieszczeń. Przy obliczaniu wymaganej ilości wełny mineralnej lub styropianu bezbłędnie uwzględnia się przewodność cieplną materiału bazowego użytego do budowy otaczających konstrukcji.

Bardzo często budynki i budowle w naszym kraju budowane są z różnych rodzajów betonu. Również w tym celu użyjYucegła tsyai drzewo.W rzeczywistości sama przewodność cieplna to zdolność substancji do przenoszenia energii na swojej grubości w wyniku ruchu cząsteczek. Podobny proces może zachodzić zarówno w stałych częściach materiału, jak i w jego porach. W pierwszym przypadku nazywa się to przewodzeniem, w drugim konwekcją.W częściach stałych następuje znacznie szybsze chłodzenie materiału. Powietrze wypełniające pory oczywiście lepiej zatrzymuje ciepło.

Od czego zależy indeks?

Z powyższego można wyciągnąć następujące wnioski. zależyprzewodność cieplna betonu,drewno i cegła, a także każdy inny materiał,odich:

• gęstość;
• porowatość;
• wilgotność.

Wraz ze wzrostem wzrasta również stopień jego przewodności cieplnej. Im więcej porów w materiale, tym lepszy izolator przed zimnem.

Rodzaje betonu

W nowoczesnym budownictwie można stosować różne rodzaje tego materiału. Jednak wszystkie betony istniejące na rynku można podzielić na dwie duże grupy:

• ciężki;
• lekka pienista lub z porowatym wypełniaczem.

Przewodność cieplna betonu ciężkiego: wskaźniki

Takie materiały dzielą się również na dwie główne grupy. Beton może być stosowany w budownictwie:

• ciężki;
• szczególnie ciężki.

Przy produkcji drugiego rodzaju materiału stosuje się wypełniacze takie jak złom metalowy, hematyt, magnetyt, baryt. Szczególnie ciężkie betony są zwykle używane tylko przy budowie obiektów, których głównym celem jest ochrona przed promieniowaniem. W tej grupie znajdują się materiały o gęstości 2500 kg/m3.

Betony zwykłe ciężkie wykonuje się przy użyciu takich wypełniaczy jak granit, diabaz czy wapień, na bazie tłucznia kamiennego. Przy budowie budynków i budowli stosuje się podobne 1600-2500 kg / m3.

Co może być w tym przypadkuprzewodność cieplna betonu? Stół,przedstawione poniżej przedstawia charakterystykę użytkową różnych rodzajów materiałów ciężkich.

Przewodność cieplna lekkiego betonu komórkowego

Taki materiał dzieli się również na dwie główne odmiany. Bardzo często w budownictwie stosuje się betony na bazie wypełniacza porowatego. Jako te ostatnie stosuje się keramzyt, tuf, żużel, pumeks. W drugiej grupie betonów lekkich stosuje się zwykły wypełniacz. Ale w procesie wyrabiania taki materiał pieni się. W rezultacie po dojrzewaniu pozostaje w nim wiele porów.

Tprzewodność cieplna betonupłuco jest bardzo niskie.Ale jednocześnie pod względem właściwości wytrzymałościowych taki materiał jest gorszy od ciężkiego. Beton lekki stosowany jest najczęściej do budowy różnego rodzaju budynków mieszkalnych i użytkowych, które nie są poddawane dużym obciążeniom.

Klasyfikowane nie tylko według metody produkcji, ale także według celu. W związku z tym istnieją materiały:

• termoizolacyjne (o gęstości do 800 kg/m3);
• konstrukcyjne i termoizolacyjne (do 1400 kg/m3);
• strukturalne (do 1800 kg/m3).

Przewodność cieplna betonu komórkowegoreprezentowane są różne typy płucna stole.

Materiały termoizolacyjne

Stosuje się je zwykle do wykładania ścian murowanych z cegieł lub wylewanych z zaprawy cementowej. Jak widać z tabeli,przewodność cieplna betonuata grupa może się różnić w dość dużym zakresie.

Beton tej odmiany jest najczęściej stosowany jako materiał izolacyjny. Ale czasami buduje się z nich wszelkiego rodzaju nieistotne otaczające struktury.

Materiały konstrukcyjne, termoizolacyjne i konstrukcyjne

Z tej grupy w budownictwie najczęściej stosuje się pianobeton, żużel-pumeks i żużel. Niektóre rodzaje keramzytu o gęstości powyżej 0,29W/(m°C)mogą być również zawarte w tym gatunku.

Bardzo często tobeton o niskiej przewodności cieplnej jest stosowany bezpośrednio jakomateriał budowlany. Ale czasami jest również używany jako izolator, który nie przepuszcza zimna.

Jak przewodność cieplna zależy od wilgotności?

Wszyscy wiedzą, że prawie każdy suchy materiał izoluje od zimna znacznie lepiej niż mokry. Wynika to przede wszystkim z bardzo niskiego stopnia przewodności cieplnej wody.Chronićbetonowe ściany, podłogi i sufitypomieszczenia od niskich temperatur zewnętrznych, jak się dowiedzieliśmy, głównie ze względu na obecność w materiale porów wypełnionych powietrzem. Gdy jest mokry, ten ostatni jest wypierany przez wodę. A co za tym idzie, znaczny wzrostW zimnych porach woda, która dostała się do porów materiału, zamarza.Rezultat jest taki, żewłaściwości zatrzymywania ciepła przez ściany, podłogi i sufity są jeszcze bardziej zmniejszone.

Stopień przepuszczalności wilgoci dla różnych rodzajów betonu może być różny. Zgodnie z tym wskaźnikiem materiał dzieli się na kilka klas.

Drewno jako izolator

Zarówno „zimny” beton ciężki, jak i lekki, przewodność cieplnadoktóry jest niski,oczywiście,bardzopopularnymii poszukiwany wyglądsbudowniczynyhmateriałow. W każdym razie fundamenty większości budynków i budowli budowane są właśnie zzaprawa cementowa zmieszana z tłuczeń kamiennym lub gruzem.

Stosowaćbmieszanka betonowa lub bloki z niej wykonane oraz do budowy konstrukcji otaczających. Ale dość często do montażu podłogi, sufitów i ścian używa się innych materiałów, na przykład drewna. Drewno i deska różnią się oczywiście znacznie mniejszą wytrzymałością niż beton. Jednak stopień przewodności cieplnej drewna jest oczywiście znacznie niższy. W przypadku betonu ten wskaźnik, jak się dowiedzieliśmy, wynosi 0,12-1,74W/(m°C).W drzewie współczynnik przewodzenia ciepła zależy m.in. od tego konkretnego gatunku.

W innych rasach liczba ta może być inna.Uważa się, że średnia przewodność cieplna drewna w poprzek włókien wynosi 0,14W/(m°C). Najlepszym sposobem na izolację przestrzeni od zimna jest cedr. Jego przewodność cieplna wynosi tylko 0,095 W/(m C).

Cegła jako izolator

Następnie dla porównania rozważ właściwości związane z przewodnością cieplną i tym popularnym materiałem budowlanym.Pod względem siłycegłanie tylko nie ustępuje betonowi, ale często go przewyższa.To samo dotyczy gęstości tego kamienia budowlanego. Wszystkie cegły używane dziś w budowie budynków i budowlidoklasyfikowane jako ceramiczne i krzemianowe.

Z kolei oba te rodzaje kamienia mogą być:

• korpulentny;
• z pustkami;
• szczelinowy.

Oczywiście lite cegły gorzej zatrzymują ciepło niż puste i szczelinowe.

Przewodność cieplna betonu i cegły, tzatem praktycznie to samo. Zarówno silikatowe, jak i raczej słabo izolują pomieszczenia od zimna. Dlatego domy budowane z takiego materiału należy dodatkowo ocieplić. Jako izolatory przy poszyciu ścian ceglanych, a także wylewanych ze zwykłego ciężkiego betonu, najczęściej stosuje się styropian lub wełnę mineralną. Do tego celu można również wykorzystać porowate bloki.

Jak obliczana jest przewodność cieplna?

Wskaźnik ten jest określany dla różnych materiałów, w tym betonu, według specjalnych formuł. W sumie można zastosować dwie metody. Przewodność cieplną betonu określa wzór Kaufmana. To wygląda tak:

0,0935x(m) 0,5x2,28m + 0,025, gdzie m jest masą roztworu.

W przypadku roztworów mokrych (ponad 3%) stosuje się formułę Niekrasowa:(0,196 + 0,22 m2) 0,5 - 0,14 .

W celukeramzyt o gęstości 1000 kg/m3 ma masę 1 kg. Odpowiednio,na przykład,według Kaufmana w tym przypadku współczynnik wyniesie 0,238.Przewodność cieplną betonu określa się w temperaturze mieszanki C. W przypadku materiałów zimnych i ogrzewanych jego wskaźniki mogą się nieznacznie różnić.

Czym więc jest przewodnictwo cieplne? Z punktu widzenia fizyki przewodność cieplna- jest to molekularny transfer ciepła między bezpośrednio stykającymi się ciałami lub cząsteczkami tego samego ciała o różnych temperaturach, w których zachodzi wymiana energii ruchu cząstek strukturalnych (cząsteczek, atomów, wolnych elektronów).

Łatwiej powiedzieć przewodność cieplna to zdolność materiału do przewodzenia ciepła. Jeżeli wewnątrz ciała występuje różnica temperatur, to energia cieplna przechodzi z jego cieplejszej części do zimniejszej. Przenoszenie ciepła następuje z powodu przenoszenia energii podczas zderzenia cząsteczek substancji. Dzieje się tak, dopóki temperatura wewnątrz ciała nie ustabilizuje się. Taki proces może zachodzić w substancjach stałych, ciekłych i gazowych.

W praktyce np. w budownictwie z dociepleniem budynków bierze się pod uwagę inny aspekt przewodnictwa cieplnego, związany z przenoszeniem energii cieplnej. Weźmy jako przykład „dom abstrakcyjny”. W „domu abstrakcyjnym” znajduje się grzejnik, który utrzymuje stałą temperaturę wewnątrz domu, powiedzmy 25°C. Na zewnątrz również temperatura jest stała, na przykład 0°C. Jest całkiem jasne, że jeśli wyłączysz grzejnik, to po chwili w domu również będzie 0 ° C. Całe ciepło (energia cieplna) przez ściany wyjdzie na zewnątrz.

Aby utrzymać w domu temperaturę 25°C, grzałka musi być stale włączona. Grzejnik nieustannie wytwarza ciepło, które nieustannie ucieka przez ściany na ulicę.

Współczynnik przewodności cieplnej.

Ilość ciepła przechodzącego przez ściany (i naukowo - intensywność wymiany ciepła spowodowana przewodnością cieplną) zależy od różnicy temperatur (w domu i na ulicy), od powierzchni ścian i przewodność cieplna materiału, z którego wykonane są te ściany.

Aby określić ilościowo przewodność cieplną, istnieje współczynnik przewodności cieplnej materiałów. Współczynnik ten odzwierciedla właściwość substancji do przewodzenia energii cieplnej. Im wyższa wartość przewodności cieplnej materiału, tym lepiej przewodzi ciepło. Jeżeli zamierzamy ocieplić dom, to musimy dobrać materiały o małej wartości tego współczynnika. Im jest mniejszy, tym lepiej. Obecnie, jako materiały do ​​izolacji budynków, najszerzej stosowane są grzejniki i inne. Popularność zyskuje nowy materiał o ulepszonych właściwościach termoizolacyjnych.

Współczynnik przewodności cieplnej materiałów jest oznaczony literą ? (mała grecka litera lambda) i jest wyrażona w W/(m2*K). Oznacza to, że jeśli weźmiemy mur ceglany o przewodności cieplnej 0,67 W / (m2 * K), grubości 1 metra i powierzchni 1 m2, to przy różnicy temperatur 1 stopnia przez ścianę przejdzie 0,67 wata energii cieplnej. ściana energia. Jeśli różnica temperatur wynosi 10 stopni, przejdzie 6,7 wata. A jeśli przy takiej różnicy temperatur ściana ma 10 cm, to strata ciepła wyniesie już 67 watów. Więcej informacji na temat metody obliczania strat ciepła budynków można znaleźć w

Należy zauważyć, że wartości współczynnika przewodzenia ciepła materiałów podane są dla grubości materiału 1 metra. Aby określić przewodność cieplną materiału dla dowolnej innej grubości, współczynnik przewodności cieplnej należy podzielić przez pożądaną grubość wyrażoną w metrach.

W przepisach budowlanych i obliczeniach często stosuje się pojęcie „odporności termicznej materiału”. To jest odwrotność przewodności cieplnej. Jeśli na przykład przewodność cieplna pianki o grubości 10 cm wynosi 0,37 W / (m2 * K), to jej opór cieplny wyniesie 1 / 0,37 W / (m2 * K) \u003d 2,7 (m2 * K) / wt

Poniższa tabela przedstawia wartości współczynnika przewodzenia ciepła dla niektórych materiałów stosowanych w budownictwie.