Дсп теплопроводность – Коэффициенты теплопроводности и плотности строительных материалов

Содержание

Коэффициенты теплопроводности и плотности строительных материалов

Материал

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

Коэффициент теплопроводности (λ),  Вт/ (м*К)

Альминский камень 2100-2300
Асбест 600 0,151
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
Винипласт 1380 0,163
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
Камень крымский (ракушняк) 1100-2240 0,3-0,8 зависит от плотности и влажности
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 0,87
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)
Линолеум 1600 0,33
Минвата 50 0,048
Минвата
100 0,056
Минвата 200 0,07
Мрамор 2800 2,91
Опилки древесные 230 0,070—0,093 растет с ростом плотности и влажности
Пенобетон 1200 0,38
Пенобетон 1000 0,23
Пенобетон 800 0,18
Пенобетон 600 0,14
Пенобетон 400 0,10
Пенопласт ПСБ-С 15 15 0,043
Пенопласт ПСБ-С 25 15,1-25 0,041
Пенопласт ПСБ-С 35 35 0,038
Пенополистирол 100 0,041
Пенополистирол 150 0,05
Пенополистирол 40 0,038
Пенополистирол экструдированый Марка 35 33-38 0,03
Пенополистирол экструдированый Марка 45 38,1-45 0,032
Песок сухой 1600 0,35
Песок влажный 1900 0,814
Пробковая мелочь 160 0,047
Рубероид, пергамин 600 0,17
Стекло оконное 2500 0,698—0,814
Текстолит 1380 0,244
Торфоплиты
220
0,064
Фанера клееная 600 0,12
Шлаковая вата 250 0,076

umelyeruki.com

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, м3КТП сухая, Вт/мºC% влажн._1% влажн._2КТП при влажн._1, Вт/мºCКТП при влажн._2, Вт/мºC
Битум кровельный14000,27000,270,27
Битум кровельный10000,17000,170,17
Шифер кровельный18000,35230,470,52
Шифер кровельный16000,23230,350,41
Битум кровельный12000,22000,220,22
Лист асбоцементный18000,35230,470,52
Лист асбестоцементный16000,23230,350,41
Асфальтобетон21001,05001,051,05
Толь строительная6000,17000,170,17
Бетон (на гравийной подушке)16000,46460,460,55
Бетон (на шлаковой подушке)18000,46460,560,67
Бетон (на щебенке)24001,51231,741,86
Бетон (на песчаной подушке)10000,289130,350,41
Бетон (пористая структура)10000,2910150,410,47
Бетон (сплошная структура)25001,89231,922,04
Пемзобетон16000,52460,620,68
Битум строительный14000,27000,270,27
Битум строительный12000,22000,220,22
Минеральная вата облегченная500,048250,0520,06
Минеральная вата тяжелая1250,056250,0640,07
Минеральная вата750,052250,060,064
Лист вермикулитовый2000,065130,080,095
Лист вермикулитовый1500,060130,0740,098
Газо-пено-золо бетон8000,1715220,350,41
Газо-пено-золо бетон10000,2315220,440,50
Газо-пено-золо бетон12000,2915220,520,58
Газо-пено-бетон (пенно-силикат)3000,088120,110,13
Газо-пено-бетон (пенно-силикат)4000,118120,140,15
Газо-пено-бетон (пенно-силикат)6000,148120,220,26
Газо-пено-бетон (пенно-силикат)8000,2110150,330,37
Газо-пено-бетон (пенно-силикат)10000,2910150,410,47
Строительный гипс плита12000,35460,410,46
Гравий керамзитовый6002,14230,210,23
Гравий керамзитовый8000,18230,210,23
Гранит (базальт)28003,49003,493,49
Гравий керамзитовый4000,12230,130,14
Гравий керамзитовый3000,108230,120,13
Гравий керамзитовый2000,099230,110,12
Гравий шунгизитовый8000,16240,200,23
Гравий шунгизитовый6000,13240,160,20
Гравий шунгизитовый4000,11240,130,14
Дерево сосна поперечные волокна5000,0915200,140,18
Фанера клееная6000,1210130,150,18
Дерево сосна вдоль волокон5000,1815200,290,35
Дерево дуба поперек волокон7000,2310150,180,23
Металл дюралюминий260022100221221
Железобетон25001,69231,922,04
Туфобетон16000,527100,70,81
Известняк20000,93231,161,28
Раствор извести с песком17000,52240,700,87
Песок под строительные работы16000,035120,470,58
Туфобетон18000,647100,870,99
Облицовочный картон10000,185100,210,23
Многослойный строительный картон6500,136120,150,18
Вспененный каучук60-950,0345150,040,054
Керамзитобетон14000,475100,560,65
Керамзитобетон16000,585100,670,78
Керамзитобетон18000,865100,800,92
Кирпич (пустотный)14000,41120,520,58
Кирпич (керамический)16000,47120,580,64
Пакля строительная1500,057120,060,07
Кирпич (силикатный)15000,64240,70,81
Кирпич (сплошной)18000,88120,70,81
Кирпич (шлаковый)17000,521,530,640,76
Кирпич (глиняный)16000,47240,580,7
Кирпич (трепельный)12000,35240,470,52
Металл медь850040700407407
Сухая штукатурка (лист)10500,15460,340,36
Плиты минеральной ваты3500,091250,090,11
Плиты минеральной ваты3000,070250,0870,09
Плиты минеральной ваты2000,070250,0760,08
Плиты минеральной ваты1000,056250,060,07
Линолеум ПВХ18000,38000,380,38
Пенобетон10000,298120,380,43
Пенобетон8000,218120,330,37
Пенобетон6000,148120,220,26
Пенобетон4000,116120,140,15
Пенобетон на известняке10000,3112180,480,55
Пенобетон на цементе12000,3715220,600,66
Пенополистирол (ПСБ-С25)15 – 250,029 – 0,0332100,035 – 0,0520,040 – 0,059
Пенополистирол (ПСБ-С35)25 – 350,036 – 0,0412200,0340,039
Лист пенополиуретановый800,041250,050,05
Панель пенополиуретановая600,035250,410,41
Облегченное пеностекло2000,07120,080,09
Утяжеленное пеностекло4000,11120,120,14
Пергамин6000,17000,170,17
Перлит4000,111120,120,13
Плита перлитоцементная2000,041230,0520,06
Мрамор28002,91002,912,91
Туф20000,76350,931,05
Бетон на зольном гравии14000,47580,520,58
Плита ДВП (ДСП)2000,0610120,070,08
Плита ДВП (ДСП)4000,0810120,110,13
Плита ДВП (ДСП)6000,1110120,130,16
Плита ДВП (ДСП)8000,1310120,190,23
Плита ДВП (ДСП)10000,1510120,230,29
Полистиролбетон на портландцементе6000,14480,170,20
Вермикулитобетон8000,218130,230,26
Вермикулитобетон6000,148130,160,17
Вермикулитобетон4000,098130,110,13
Вермикулитобетон3000,088130,090,11
Рубероид6000,17000,170,17
Плита фибролит8000,1610150,240,30
Металл сталь785058005858
Стекло25000,76000,760,76
Стекловата500,048250,0520,06
Стекловолокно500,056250,060,064
Плита фибролит6000,1210150,180,23
Плита фибролит4000,0810150,130,16
Плита фибролит3000,0710150,090,14
Клееная фанера6000,1210130,150,18
Плита камышитовая3000,0710150,090,14
Раствор цементо-песчаный18000,58240,760,93
Металл чугун720050005050
Раствор цементно-шлаковый14000,41240,520,64
Раствор сложного песка17000,52240,700,87
Сухая штукатурка8000,15460,190,21
Плита камышитовая2000,0610150,070,09
Цементная штукатурка10500,15460,340,36
Плита торфяная3000,06415200,070,08
Плита торфяная2000,05215200,060,064

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.

sovet-ingenera.com

Коэффициенты теплопроводности различных материалов | Холодильное оборудование ИНФРОСТ

Материал Коэффициент теплопроводности, Вт/м*К
Алебастровые плиты 0,47
Алюминий 230
Асбест (шифер) 0,35
Асбест волокнистый 0,15
Асбестоцемент 1.76
Асбоцементные плиты 0,35
Асфальт 0,72
Асфальт в полах 0,8
Бакелит 0,23
Бетон на каменном щебне 1,3
Бетон на песке 0,7
Бетон пористый 1,4
Бетон сплошной 1,75
Бетон термоизоляционный 0,18
Битум 0,47
Бумага 0,14
Вата минеральная легкая 0,045
Вата минеральная тяжелая 0,055
Вата хлопковая 0,055
Вермикулитовые листы 0,1
Войлок шерстяной 0,045
Гипс строительный 0,35
Глинозем 2,33
Гравий (наполнитель) 0,93
Гранит, базальт 3,5
Грунт 10% воды 1,75
Грунт 20% воды 2,1
Грунт песчаный 1,16
Грунт сухой 0,4
Грунт утрамбованный 1,05
Гудрон 0,3
Древесина - доски 0,15
Древесина - фанера 0,15
Древесина твердых пород 0,2
Древесно-стружечная плита ДСП 0,2
Дюралюминий 160
Железобетон 1,7
Зола древесная 0,15
Известняк 1,7
Известь-песок раствор 0,87
Иней 0,47
Ипорка (вспененная смола) 0,038
Камень 1,4
Картон строительный многослойный 0,13
Картон теплоизолированный БТК-1 0,04
Каучук вспененный 0,03
Каучук натуральный 0,042
Каучук фторированный 0,055
Керамзитобетон 0,2
Кирпич кремнеземный 0,15
Кирпич пустотелый 0,44
Кирпич силикатный 0,81
Кирпич сплошной 0,67
Кирпич шлаковый 0,58
Кремнезистые плиты 0,07
Латунь 110
Лед
           0°С
        -20°С
        -60°С

2.21
2.44
2.91
Липа, береза, клен, дуб (15% влажности) 0,15
Медь 380
Мипора 0,085
Опилки - засыпка 0,095
Опилки древесные сухие 0,065
ПВХ 0,19
Пенобетон 0,3
Пенопласт ПС-1 0,037
Пенопласт ПС-4 0,04
Пенопласт ПХВ-1 0,05
Пенопласт резопен ФРП 0,045
Пенополистирол ПС-Б 0,04
Пенополистирол ПС-БС 0,04
Пенополиуретановые листы 0,035
Пенополиуретановые панели 0,025
Пеностекло легкое 0,06
Пеностекло тяжелое 0,08
Пергамин 0,17
Перлит 0,05
Перлито-цементные плиты 0,08
Песок
          0% влажности
         10% влажности
         20% влажности

0.33
0.97
1.33
Песчаник обожженный 1,5
Плитка облицовочная 105
Плитка термоизоляционная ПМТБ-2 0,036
Полистирол 0,082
Поролон 0,04
Портландцемент раствор 0,47
Пробковая плита 0,043
Пробковые листы легкие 0,035
Пробковые листы тяжелые 0,05
Резина 0,15
Рубероид 0,17
Сланец 2,1
Снег 1,5
Сосна обыкновенная, ель, пихта (450...550 кг/куб.м, 15% влажности) 0,15
Сосна смолистая (600...750 кг/куб.м, 15% влажности) 0,23
Сталь 52
Стекло 1,15
Стекловата 0,05
Стекловолокно 0,036
Стеклотекстолит 0,3
Стружки - набивка 0,12
Тефлон 0,25
Толь бумажный 0,23
Цементные плиты 1,92
Цемент-песок раствор 1,2
Чугун 56
Шлак гранулированный 0,15
Шлак котельный 0,29
Шлакобетон 0,6
Штукатурка сухая 0,21
Штукатурка цементная 0,9
Эбонит 0,16
Эбонит вспученный 0,03

www.infrost.ru

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. Коэффициент теплопроводности строительных материалов - таблица. Вариант для печати.

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

Материал

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

Коэффициент теплопроводности, Вт/ (м*К)

Картон облицовочный 1000 0,18
Керамзит 200 0,1
Керамзит 800 0,18
Керамзитобетон 1800 0,66
Керамзитобетон 500 0,14
Кирпич керамический пустотелый (

dpva.ru

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:

ОсноваЗначение теплопроводности, Вт/(м•К)
Жесткий графен4840 +/ 440 – 5300 +/ 480
Алмаз1001-2600
Графит278,4-2435
Бора арсенид200-2000
SiC490
Ag430
Cu401
BeO370
Au320
Al202-236
AlN200
BN180
Si150
Cu3Zn297-111
Cr107
Fe92
Pt70
Sn67
ZnO54
 Черная сталь47-58
Pb35,3
НержавейкаТеплопроводность стали – 15
SiO28
Высококачественные термостойкие пасты5-12
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 заполнителей1,75
Бетонный раствор со щебнем или с гравием1,51
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-80,7
Бетонный раствор с наполнителем из песка, без щебня или гравия0,7
Вода чистая0,6
Силикатный

или красный кирпич

0,2-0,7
Масла

на основе силикона

0,16
Пенобетон0,05-0,3
Газобетон0,1-0,3
ДеревоТеплопроводность дерева – 0,15
Масла

на основе нефти

0,125
Снег0,10-0,15
ПП с группой горючести Г10,039-0,051
ЭППУ с группой горючести Г3, Г40,03-0,033
Стеклянная вата0,032-0,041
Вата каменная0,035-0,04
Воздушная атмосфера (300 К, 100 кПа)0,022
Гель

на основе воздуха

0,017
Аргон (Ar)0,017
Вакуумная среда0

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:

СтройматериалыКоэффициент теплопроводимости, Вт/(м2•К)
Плиты из алебастра0,47
Al230
Шифер асбоцементный0,35
Асбест (волокно, ткань)0,15
Асбоцемент1,76
Асбоцементные изделия0,35
Асфальт0,73
Асфальт для напольного покрытия0,84
Бакелит0,24
Бетон с заполнителем щебнем1,3
Бетон с заполнителем песком0,7
Пористый бетон – пено- и газобетон1,4
Сплошной бетон1,75
Термоизоляционный бетон0,18
Битумная масса0,47
Бумажные материалы0,14
Рыхлая минвата0,046
Тяжелая минвата0,05
Вата – теплоизолятор на основе хлопка0,05
Вермикулит в плитах или листах0,1
Войлок0,046
Гипс0,35
Глиноземы2,33
Гравийный заполнитель0,93
Гранитный или базальтовый заполнитель3,5
Влажный грунт, 10%1,75
Влажный грунт, 20%2,1
Песчаники1,16
Сухая почва0,4
Уплотненный грунт1,05
Гудроновая масса0,3
Доска строительная0,15
Фанерные листы0,15
Твердые породы дерева0,2
ДСП0,2
Дюралюминиевые изделия160
Железобетонные изделия1,72
Зола0,15
Известняковые блоки1,71
Раствор на песке и извести0,87
Смола вспененная0,037
Природный камень1,4
Картонные листы из нескольких слоев0,14
Каучук пористый0,035
Каучук0,042
Каучук с фтором0,053
Керамзитобетонные блоки0,22
Красный кирпич0,13
Пустотелый кирпич0,44
Полнотелый кирпич0,81
Сплошной кирпич0,67
Шлакокирпич0,58
Плиты на основе кремнезема0,07
Латунные изделия110
Лед при температуре 00С2,21
Лед при температуре -200С2,44
Лиственное дерево при влажности 15%0,15
Медные изделия380
Мипора0,086
Опилки для засыпки0,096
Сухие опилки0,064
ПВХ0,19
Пенобетон0,3
Пенопласт марки ПС-10,036
Пенопласт марки ПС-40,04
Пенопласт марки ПХВ-10,05
Пенопласт марки ФРП0,044
ППУ марки ПС-Б0,04
ППУ марки ПС-БС0,04
Лист из пенополиуретана0,034
Панель из пенополиуретана0,024
Облегченное пеностекло0,06
Тяжелое вспененное стекло0,08
Пергаминовые изделия0,16
Перлитовые изделия0,051
Плиты на цементе и перлите0,085
Влажный песок 0%0,33
Влажный песок 0%0,97
Влажный песок 20%1,33
Обожженный камень1,52
Керамическая плитка1,03
Плитка марки ПМТБ-20,035
Полистирол0,081
Поролон0,04
Раствор на основе цемента без песка0,47
Плита из натуральной пробки0,042
Легкие листы из натуральной пробки0,034
Тяжелые листы из натуральной пробки0,05
Резиновые изделия0,15
Рубероид0,17
Сланец2,100
Снег1,5
Хвойная древесина влажностью 15%0,15
Хвойная смолистая древесина влажностью 15%0,23
Стальные изделия52
Стеклянные изделия1,15
Утеплитель стекловата0,05
Стекловолоконные утеплители0,034
Стеклотекстолитовые изделия0,31
Стружка0,13
Тефлоновое покрытие0,26
Толь0,24
Плита на основе цементного раствора1,93
Цементно-песчаный раствор1,24
Чугунные изделия57
Шлак в гранулах0,14
Шлак зольный0,3
Шлакобетонные блоки0,65
Сухие штукатурные смеси0,22
Штукатурный раствор на основе цемента0,95
Эбонитовые изделия0,15
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.

jsnip.ru

Про теплопроводность

Теплопроводность — это процесс переноса энергии от теплой части материала к холодной частицами этого материала (т.е. молекулами). 


Основные значения коэффициентов теплопроводности из СНиП II-3-79* (приложение 2) и из СП 50.13330.2012 СНиП 23-02-2003. 

Теплопроводность некоторых (но не всех) строительных материалов может значительно меняться в зависимости от их влажности. Первое значение в таблице — это значение для сухого состояния. Второе и третье значения — это значения теплопроводности для условий эксплуатации А и Б согласно приложению С СП 50.13330.2012. Условия эксплуатации зависят от климата региона и влажности в помещении. Проще говоря А — это обычная «средняя» эксплуатация, а Б — это влажные условия.

Материал Коэффициент теплопроводности,
Вт/(м·°C)
В сухом состоянии Условия А («обычные») Условия Б («влажные»)
Пенополистирол (ППС) 0,036 - 0,041 0,038 - 0,044 0,044 - 0,050
Пенополистирол экструдированный (ЭППС, XPS) 0,029 0,030 0,031
Войлок шерстяной 0,045    
Цементно-песчаный раствор (ЦПР) 0,58 0,76 0,93
Известково-песчаный раствор 0,47 0,7 0,81
Гипсовая штукатурка обычная 0,25    
Минеральная вата каменная, 180 кг/м3 0,038 0,045 0,048
Минеральная вата каменная, 140-175 кг/м3 0,037 0,043 0,046
Минеральная вата каменная, 80-125 кг/м3 0,036 0,042 0,045
Минеральная вата каменная, 40-60 кг/м3 0,035 0,041 0,044
Минеральная вата каменная, 25-50 кг/м3 0,036 0,042 0,045
Минеральная вата стеклянная, 85 кг/м3 0,044 0,046 0,05
Минеральная вата стеклянная, 75 кг/м3 0,04 0,042 0,047
Минеральная вата стеклянная, 60 кг/м3 0,038 0,04 0,045
Минеральная вата стеклянная, 45 кг/м3 0,039 0,041 0,045
Минеральная вата стеклянная, 35 кг/м3 0,039 0,041 0,046
Минеральная вата стеклянная, 30 кг/м3 0,04 0,042 0,046
Минеральная вата стеклянная, 20 кг/м3 0,04 0,043 0,048
Минеральная вата стеклянная, 17 кг/м3 0,044 0,047 0,053
Минеральная вата стеклянная, 15 кг/м3 0,046 0,049 0,055
Пенобетон и газобетон на цементном вяжущем, 1000 кг/м3 0,29 0,38 0,43
Пенобетон и газобетон на цементном вяжущем, 800 кг/м3 0,21 0,33 0,37
Пенобетон и газобетон на цементном вяжущем, 600 кг/м3 0,14 0,22 0,26
Пенобетон и газобетон на цементном вяжущем, 400 кг/м3 0,11 0,14 0,15
Пенобетон и газобетон на известняковом вяжущем, 1000 кг/м3 0,31 0,48 0,55
Пенобетон и газобетон на известняковом вяжущем, 800 кг/м3 0,23 0,39 0,45
Пенобетон и газобетон на известняковом вяжущем, 600 кг/м3 0,15 0,28 0,34
Пенобетон и газобетон на известняковом вяжущем, 400 кг/м3 0,13 0,22 0,28
Сосна, ель поперек волокон 0,09 0,14 0,18
Сосна, ель вдоль волокон 0,18 0,29 0,35
Дуб поперек волокон 0,10 0,18 0,23
Дуб вдоль волокон 0,23 0,35 0,41
Медь 382 - 390    
Алюминий 202 - 236    
Латунь 97 - 111    
Железо 92    
Олово 67    
Сталь 47    
Стекло оконное 0,76    
Свежий снег 0,10 - 0,15    
Вода жидкая 0,56    
Воздух (+27 °C, 1 атм) 0,026    
Вакуум 0    
Аргон 0,0177    
Ксенон 0,0057    
Арболит  0,07 - 0,17    
Пробковое дерево 0,035    
Железобетон плотностью 2500 кг/м3 1,69 1,92 2,04
Бетон (на гравии или щебне) плотностью 2400 кг/м3 1,51 1,74 1,86
Керамзитобетон плотностью 1800 кг/м3 0,66 0,80 0,92
Керамзитобетон плотностью 1600 кг/м3 0,58 0,67 0,79
Керамзитобетон плотностью 1400 кг/м3 0,47 0,56 0,65
Керамзитобетон плотностью 1200 кг/м3 0,36 0,44 0,52
Керамзитобетон плотностью 1000 кг/м3 0,27 0,33 0,41
Керамзитобетон плотностью 800 кг/м3 0,21 0,24 0,31
Керамзитобетон плотностью 600 кг/м3 0,16 0,2 0,26
Керамзитобетон плотностью 500 кг/м3 0,14 0,17 0,23
Крупноформатный керамический блок (тёплая керамика) 0,14 - 0,18    
Кирпич керамический полнотелый, кладка на ЦПР 0,56 0,7 0,81
Кирпич силикатный, кладка на ЦПР 0,70 0,76 0,87
Кирпич керамический пустотелый (плотность 1400 кг/м3 с учетом пустот), кладка на ЦПР 0,47 0,58 0,64
Кирпич керамический пустотелый (плотность 1300 кг/м3 с учетом пустот), кладка на ЦПР 0,41 0,52 0,58
Кирпич керамический пустотелый (плотность 1000 кг/м3 с учетом пустот), кладка на ЦПР 0,35 0,47 0,52
Кирпич силикатный, 11 пустот (плотность 1500 кг/м3), кладка на ЦПР 0,64 0,7 0,81
Кирпич силикатный, 14 пустот (плотность 1400 кг/м3), кладка на ЦПР 0,52 0,64 0,76
Гранит 3,49 3,49 3,49
Мрамор 2,91 2,91 2,91
Известняк, 2000 кг/м3 0,93 1,16 1,28
Известняк, 1800 кг/м3 0,7 0,93 1,05
Известняк, 1600 кг/м3 0,58 0,73 0,81
Известняк, 1400 кг/м3 0,49 0,56 0,58
Туф, 2000 кг/м3 0,76 0,93 1,05
Туф, 1800 кг/м3 0,56 0,7 0,81
Туф, 1600 кг/м3 0,41 0,52 0,64
Туф, 1400 кг/м3 0,33 0,43 0,52
Туф, 1200 кг/м3 0,27 0,35 0,41
Туф, 1000 кг/м3 0,21 0,24 0,29
Песок сухой строительный (ГОСТ 8736-77*), 1600 кг/м3 0,35    
Фанера клееная 0,12 0,15 0,18
ДСП, ДВП, 1000 кг/м3 0,15 0,23 0,29
ДСП, ДВП, 800 кг/м3 0,13 0,19 0,23
ДСП, ДВП, 600 кг/м3 0,11 0,13 0,16
ДСП, ДВП, 400 кг/м3 0,08 0,11 0,13
ДСП, ДВП, 200 кг/м3 0,06 0,07 0,08
Пакля 0,05 0,06 0,07
Гипсокартон (листы гипсовые обшивочные), 1050 кг/м3 0,15 0,34 0,36
Гипсокартон (листы гипсовые обшивочные), 800 кг/м3 0,15 0,19 0,21
Линолеум из ПВХ на теплоизолирующей подоснове, 1800 кг/м3 0,38 0,38 0,38
Линолеум из ПВХ на теплоизолирующей подоснове, 1600 кг/м3 0,33 0,33 0,33
Линолеум из ПВХ на тканевой подоснове, 1800 кг/м3 0,35 0,35 0,35
Линолеум из ПВХ на тканевой подоснове, 1600 кг/м3 0,29 0,29 0,29
Линолеум из ПВХ на тканевой подоснове, 1400 кг/м3 0,2 0,23 0,23
Эковата 0,037 - 0,042    
Перлит вспученный, песок, плотность 75 кг/м3 0,043 - 0,047    
Перлит вспученный, песок, плотность 100 кг/м3 0,052    
Перлит вспученный, песок, плотность 150 кг/м3 0,052 - 0,058    
Перлит вспученный, песок, плотность 200 кг/м3 0,07    
Пеностекло, насыпное, плотность 100 - 150 кг/м3 0,043 - 0,06    
Пеностекло, насыпное, плотность 151 - 200 кг/м3 0,06 - 0,063    
Пеностекло, насыпное, плотность 201 - 250 кг/м3 0,066 - 0,073    
Пеностекло, насыпное, плотность 251 - 400 кг/м3 0,085 - 0,1    
Пеностекло, блоки, плотность 100 - 120 кг/м3 0,043 - 0,045    
Пеностекло, блоки, плотность 121 - 170 кг/м3 0,05 - 0,062    
Пеностекло, блоки, плотность 171 - 220 кг/м3 0,057 - 0,063    
Пеностекло, блоки, плотность 221 - 270 кг/м3 0,073    
Керамзит, гравий, плотность 250 кг/м3 0,099 - 0,1 0,11 0,12
Керамзит, гравий, плотность 300 кг/м3 0,108 0,12 0,13
Керамзит, гравий, плотность 350 кг/м3 0,115 - 0,12 0,125 0,14
Керамзит, гравий, плотность 400 кг/м3 0,12 0,13 0,145
Керамзит, гравий, плотность 450 кг/м3 0,13 0,14 0,155
Керамзит, гравий, плотность 500 кг/м3 0,14 0,15 0,165
Керамзит, гравий, плотность 600 кг/м3 0,14 0,17 0,19
Керамзит, гравий, плотность 800 кг/м3 0,18    
Гипсоплиты, плотность 1350 кг/м3 0,35 0,50 0,56
Гипсоплиты, плотность 1100 кг/м3 0,23 0,35 0,41
Перлитобетон, плотность 1200 кг/м3 0,29 0,44 0,5
Перлитобетон, плотность 1000 кг/м3 0,22 0,33 0,38
Перлитобетон, плотность 800 кг/м3 0,16 0,27 0,33
Перлитобетон, плотность 600 кг/м3 0,12 0,19 0,23
Пенополиуретан (ППУ), плотность 80 кг/м3 0,041 0,042 0,05
Пенополиуретан (ППУ), плотность 60 кг/м3 0,035 0,036 0,041
Пенополиуретан (ППУ), плотность 40 кг/м3 0,029 0,031 0,04
Пенополиэтилен сшитый 0,031 - 0,038    

Если в таблице у материала нет значений для условий А и Б, значит в СП 50.13330.2012 или на сайтах производителей нет соответствующих значений либо для этого материала это не имеет смысла.

Обратите внимание на рост теплопроводности в зависимости от условий влажности. 

 

Расчет теплопотерь дома 

Дом теряет тепло через ограждающие конструкции (стены, окна, крыша, фундамент), вентиляцию и канализацию. Основные потери тепла идут через ограждающие конструкции — 60–90% от всех теплопотерь.

Расчет теплопотерь дома нужен, как минимум, чтобы правильно подобрать котёл. Также можно прикинуть, сколько денег будет уходить на отопление в планируемом доме. Также можно благодаря расчётам провести анализ финансовой эффективности утепления, т.е. понять окупятся ли затраты на монтаж утепления экономией топлива за срок службы утеплителя.

Теплопотери через ограждающие конструкции

1) Вычисляем сопротивление теплопередаче стены, деля толщину материала на его коэффициент теплопроводности. Например, если стена построена из тёплой керамики толщиной 0,5 м с коэффициентом теплопроводности 0,16 Вт/(м×°C), то делим 0,5 на 0,16:

0,5 м / 0,16 Вт/(м×°C) = 3,125 м2×°C/Вт

2) Вычисляем общую площадь внешних стен. Приведу упрощённый пример квадратного дома:

(10 м ширина × 7 м высота × 4 стороны ) - (16 окон × 2,5 м2) = 280 м2 - 40 м2 = 240 м2

3) Делим единицу на сопротивление теплопередаче, тем самым получая теплопотери с одного квадратного метра стены на один градус разницы температуры.

1 / 3,125 м2×°C/Вт = 0,32 Вт / м2×°C

4) Cчитаем теплопотери стен. Умножаем теплопотери с одного квадратного метра стены на площадь стен и на разницу температур внутри дома и снаружи. Например, если внутри +25°C, а снаружи –15°C, то разница 40°C.

0,32 Вт / м2×°C × 240 м2 × 40 °C = 3072 Вт

Вот это число и является теплопотерей стен. Измеряется теплопотеря в ваттах, т.е. это мощность теплопотери.

5) В киловатт-часах удобнее понимать смысл теплопотерь. За 1 час через наши стены при разнице температур в 40°C уходит тепловой энергии:

3072 Вт × 1 ч = 3,072 кВт×ч

За 24 часа уходит энергии:

3072 Вт × 24 ч = 73,728 кВт×ч


Понятное дело, что за время отопительного периода погода разная, т.е. разница температур всё время меняется. Поэтому, чтобы вычислить теплопотери за весь отопительный период, нужно в пункте 4 умножать на среднюю разницу температур за все дни отопительного периода.

Например, за 7 месяцев отопительного периода средняя разница температур в помещении и на улице была 28 градусов, значит теплопотери через стены за эти 7 месяцев в киловатт-часах:

0,32 Вт / м2×°C × 240 м2 × 28 °C × 7 мес × 30 дней × 24 ч = 10838016 Вт×ч = 10838 кВт×ч

Число вполне «осязаемое». Например, если бы отопление было электрическое, то можно посчитать сколько бы ушло денег на отопление, умножив полученное число на стоимость кВт×ч. Можно посчитать сколько ушло денег на отопление газом, вычислив стоимость кВт×ч энергии от газового котла. Для этого нужно знать стоимость газа, теплоту сгорания газа и КПД котла.

Кстати, в последнем вычислении вместо средней разницы температур, количества месяцев и дней (но не часов, часы оставляем), можно было использовать градусо-сутки отопительного периода — ГСОП. Можно найти уже посчитанные ГСОП для разных городов России и перемножать теплопотери с одного квадратного метра на площадь стен, на эти ГСОП и на 24 часа, получив теплопотери в кВт*ч.

Аналогично стенам нужно посчитать значения теплопотерь для окон, входной двери, крыши, фундамента. Потом всё просуммировать и получится значение теплопотерь через все ограждающие конструкции. Для окон, кстати, не нужно будет узнавать толщину и теплопроводность, обычно уже есть готовое посчитанное производителем сопротивление теплопередаче стеклопакета. Для пола (в случае плитного фундамента) разница температур не будет слишком большой, грунт под домом не такой холодный, как наружный воздух.

Теплопотери через вентиляцию

Примерный объем имеющегося воздуха в доме (объём внутренних стен и мебели не учитываю):

10 м х10 м х 7 м = 700 м3

Плотность воздуха при температуре +20°C 1,2047 кг/м3. Удельная теплоемкость воздуха 1,005 кДж/(кг×°C). Масса воздуха в доме:

700 м3 × 1,2047 кг/м3 = 843,29 кг

Допустим, весь воздух в доме меняется 5 раз в день (это примерное число). При средней разнице внутренней и наружной температур 28 °C за весь отопительный период на подогрев поступающего холодного воздуха будет в среднем в день тратится тепловой энергии:

5 × 28 °C × 843,29 кг × 1,005 кДж/(кг×°C) = 118650,903 кДж

118650,903 кДж = 32,96 кВт×ч (1 кВт×ч = 3600 кДж)

Т.е. во время отопительного периода при пятикратном замещении воздуха дом через вентиляцию будет терять в среднем в день 32,96 кВт×ч тепловой энергии. За 7 месяцев отопительного периода потери энергии будут:

7 × 30 × 32,96 кВт×ч = 6921,6 кВт×ч

Теплопотери через канализацию

Во время отопительного периода поступающая в дом вода довольно холодная, допустим, она имеет среднюю температуру +7°C. Нагрев воды требуется, когда жильцы моют посуду, принимают ванны. Также частично нагревается вода от окружающего воздуха в бачке унитаза. Всё полученное водой тепло жильцы смывают в канализацию.

Допустим, что семья в доме потребляет 15 м3 воды в месяц. Удельная теплоёмкость воды 4,183 кДж/(кг×°C). Плотность воды 1000 кг/м3. Допустим, что в среднем поступающая в дом вода нагревается до +30°C, т.е. разница температур 23°C.

Соответственно в месяц теплопотери через канализацию составят:

1000 кг/м3 × 15 м3 × 23°C × 4,183 кДж/(кг×°C) = 1443135 кДж

1443135 кДж = 400,87 кВт×ч

За 7 месяцев отопительного периода жильцы выливают в канализацию:

7 × 400,87 кВт×ч = 2806,09 кВт×ч

Заключение

В конце нужно сложить полученные числа теплопотерь через ограждающие конструкции, вентиляцию и канализацию. Получится примерное общее число теплопотерь дома.

Надо сказать, что теплопотери через вентиляцию и канализацию довольно стабильные, их трудно уменьшить. Не будете же вы реже мыться под душем или плохо вентилировать дом. Хотя частично теплопотери через вентиляцию можно снизить с помощью рекуператора.

Расчет теплопотерь дома также можно сделать с помощью СП 50.13330.2012 (актуализированная редакция СНиП 23-02-2003). Там есть приложение Г «Расчет удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию жилых и общественных зданий», сам расчет будет значительно сложнее, там используется больше факторов и коэффициентов.

isp-stroy.ru

Что такое теплопроводность и коэффициент теплопроводности. |

Теплопроводность.

Так что же такое теплопроводность? С точки зрения физики теплопроводность – это молекулярный перенос теплоты между непосредственно соприкасающимися телами или частицами одного тела с различной температурой, при котором происходит обмен энергией движения структурных частиц (молекул, атомов, свободных электронов).

Можно сказать проще, теплопроводность – это  способность материала проводить тепло. Если внутри тела имеется разность температур, то тепловая энергия переходит от более горячей его части к более холодной. Передача тепла происходит за счет передачи энергии при столкновении молекул вещества. Происходит это до тех пор, пока температура внутри тела не станет одинаковой. Такой процесс может происходить в твердых, жидких и газообразных веществах.

На практике, например в строительстве при теплоизоляции зданий, рассматривается другой аспект теплопроводности, связанный с передачей тепловой энергии. В качестве примера возьмем “абстрактный дом”. В “абстрактном доме” стоит нагреватель, который поддерживает внутри дома постоянную температуру, скажем, 25 °С. На улице температура тоже постоянная, например, 0 °С. Вполне понятно, что если выключить обогреватель, то через некоторое время в доме тоже будет 0 °С. Все тепло (тепловая энергия) через стены уйдет на улицу.

Чтобы поддерживать температуру в доме 25 °С, нагреватель должен  постоянно работать. Нагреватель постоянно создает тепло, которое постоянно уходит через стены на улицу.

 

Коэффициент теплопроводности.

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

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

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

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

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

 

 

Коэффициент теплопроводности материалов.

Ниже в таблице приведены значения коэффициента теплопроводности для некоторых материалов применяемых в строительстве.

Материал Коэфф. тепл. Вт/(м2*К)
Алебастровые плиты 0,470
Алюминий 230,0
Асбест (шифер) 0,350
Асбест волокнистый 0,150
Асбестоцемент 1,760
Асбоцементные плиты 0,350
Асфальт 0,720
Асфальт в полах 0,800
Бакелит 0,230
Бетон на каменном щебне 1,300
Бетон на песке 0,700
Бетон пористый 1,400
Бетон сплошной 1,750
Бетон термоизоляционный 0,180
Битум 0,470
Бумага 0,140
Вата минеральная легкая 0,045
Вата минеральная тяжелая 0,055
Вата хлопковая 0,055
Вермикулитовые листы 0,100
Войлок шерстяной 0,045
Гипс строительный 0,350
Глинозем 2,330
Гравий (наполнитель) 0,930
Гранит, базальт 3,500
Грунт 10% воды 1,750
Грунт 20% воды 2,100
Грунт песчаный 1,160
Грунт сухой 0,400
Грунт утрамбованный 1,050
Гудрон 0,300
Древесина – доски 0,150
Древесина – фанера 0,150
Древесина твердых пород 0,200
Древесно-стружечная плита ДСП 0,200
Дюралюминий 160,0
Железобетон 1,700
Зола древесная 0,150
Известняк 1,700
Известь-песок раствор 0,870
Ипорка (вспененная смола) 0,038
Камень 1,400
Картон строительный многослойный 0,130
Каучук вспененный 0,030
Каучук натуральный 0,042
Каучук фторированный 0,055
Керамзитобетон 0,200
Кирпич кремнеземный 0,150
Кирпич пустотелый 0,440
Кирпич силикатный 0,810
Кирпич сплошной 0,670
Кирпич шлаковый 0,580
Кремнезистые плиты 0,070
Латунь 110,0
Лед 0°С 2,210
Лед -20°С 2,440
Липа, береза, клен, дуб (15% влажности) 0,150
Медь 380,0
Мипора 0,085
Опилки – засыпка 0,095
Опилки древесные сухие 0,065
ПВХ 0,190
Пенобетон 0,300
Пенопласт ПС-1 0,037
Пенопласт ПС-4 0,040
Пенопласт ПХВ-1 0,050
Пенопласт резопен ФРП 0,045
Пенополистирол ПС-Б 0,040
Пенополистирол ПС-БС 0,040
Пенополиуретановые листы 0,035
Пенополиуретановые панели 0,025
Пеностекло легкое 0,060
Пеностекло тяжелое 0,080
Пергамин 0,170
Перлит 0,050
Перлито-цементные плиты 0,080
Песок 0% влажности 0,330
Песок 10% влажности 0,970
Песок 20% влажности 1,330
Песчаник обожженный 1,500
Плитка облицовочная 1,050
Плитка термоизоляционная ПМТБ-2 0,036
Полистирол 0,082
Поролон 0,040
Портландцемент раствор 0,470
Пробковая плита 0,043
Пробковые листы легкие 0,035
Пробковые листы тяжелые 0,050
Резина 0,150
Рубероид 0,170
Сланец 2,100
Снег 1,500
Сосна обыкновенная, ель, пихта (450…550 кг/куб.м, 15% влажности) 0,150
Сосна смолистая (600…750 кг/куб.м, 15% влажности) 0,230
Сталь 52,0
Стекло 1,150
Стекловата 0,050
Стекловолокно 0,036
Стеклотекстолит 0,300
Стружки – набивка 0,120
Тефлон 0,250
Толь бумажный 0,230
Цементные плиты 1,920
Цемент-песок раствор 1,200
Чугун 56,0
Шлак гранулированный 0,150
Шлак котельный 0,290
Шлакобетон 0,600
Штукатурка сухая 0,210
Штукатурка цементная 0,900
Эбонит 0,160

www.econel.ru