сравнение (таблица) по толщине, коэффициент, СНиП

Строительство любого дома, будь то коттедж или скромный дачный домик, должно начинаться с разработки проекта. На этом этапе закладывается не только архитектурный облик будущего строения, но и его конструктивные и теплотехнические характеристики.

Схема теплопроводности и толщины материалов.

Основной задачей на этапе проекта будет не только разработка прочных и долговечных конструктивных решений, способных поддерживать наиболее комфортный микроклимат с минимальными затратами. Помочь определиться с выбором может сравнительная таблица теплопроводности материалов.

Понятие теплопроводности

В общих чертах процесс теплопроводности характеризуется передачей тепловой энергии от более нагретых частиц твердого тела к менее нагретым. Процесс будет идти до тех пор, пока не наступит тепловое равновесие. Другими словами, пока не сравняются температуры.

Коэффициент теплопроводности кирпичей.

Применительно к ограждающим конструкциям дома (стены, пол, потолок, крыша) процесс теплопередачи будет определяться временем, в течение которого температура внутри помещения сравняется с температурой окружающей среды.

Чем более продолжителен по времени будет этот процесс, тем помещение будет более комфортным по ощущениям и экономичным по эксплуатационным расходам.

Численно процесс переноса тепла характеризуется коэффициентом теплопроводности. Физический смысл коэффициента показывает, какое количество тепла за единицу времени проходит через единицу поверхности. Т.е. чем выше значение этого показателя, тем лучше проводится тепло, значит, тем быстрее будет происходить процесс теплообмена.

Соответственно, на этапе проектных работ необходимо спроектировать конструкции, теплопроводность которых должна иметь по возможности наименьшее значение.

Вернуться к оглавлению

Факторы, влияющие на величину теплопроводности

Теплопроводность материалов, используемых в строительстве, зависит от их параметров:

Зависимость теплопроводности газобетона от плотности.

1. Пористость — наличие пор в структуре материала нарушает его однородность. При прохождении теплового потока часть энергии передается через объем, занятый порами и заполненный воздухом. Принято за отсчетную точку принимать теплопроводность сухого воздуха (0,02 Вт/(м*°С)). Соответственно, чем больший объем будет занят воздушными порами, тем меньше будет теплопроводность материала.
2. Структура пор — малый размер пор и их замкнутый характер способствуют снижению скорости теплового потока. В случае использования материалов с крупными сообщающимися порами в дополнение к теплопроводности в процессе переноса тепла будут участвовать процессы передачи тепла конвекцией.
3. Плотность — при больших значениях частицы более тесно взаимодействуют друг с другом и в большей степени способствуют передаче тепловой энергии. В общем случае значения теплопроводности материала в зависимости от его плотности определяются либо на основе справочных данных, либо эмпирически.
4. Влажность — значение теплопроводности для воды составляет (0,6 Вт/(м*°С)). При намокании стеновых конструкций или утеплителя происходит вытеснение сухого воздуха из пор и замещение его каплями жидкости или насыщенным влажным воздухом. Теплопроводность в этом случае значительно увеличится.
5. Влияние температуры на теплопроводность материала отражается через формулу:

λ=λо*(1+b*t), (1)

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

b — справочная величина температурного коэффициента;

t — температура.

Вернуться к оглавлению

Практическое применение значения теплопроводности строительных материалов

Из понятия теплопроводности напрямую вытекает понятие толщины слоя материала для получения необходимого значения сопротивления теплового потока. Тепловое сопротивление — нормируемая величина.

Упрощенная формула, определяющая толщину слоя, будет иметь вид:

Таблица теплопроводности утеплителей.

H=R/λ, (2)

где, H — толщина слоя, м;

R — сопротивление теплопередаче, (м2*°С)/Вт;

λ — коэффициент теплопроводности, Вт/(м*°С).

Данная формула применительно к стене или перекрытию имеет следующие допущения:

• ограждающая конструкция имеет однородное монолитное строение;
• используемые стройматериалы имеют естественную влажность.

При проектировании необходимые нормируемые и справочные данные берутся из нормативной документации:

• СНиП23-01-99 — Строительная климатология;
• СНиП 23-02-2003 — Тепловая защита зданий;
• СП 23-101-2004 — Проектирование тепловой защиты зданий.

Вернуться к оглавлению

Теплопроводность материалов: параметры

Принято условное разделение материалов, применяемых в строительстве, на конструкционные и теплоизоляционные.

Конструкционные материалы применяются для возведения ограждающих конструкций (стен, перегородок, перекрытий). Они отличаются большими значениями теплопроводности.

Значения коэффициентов теплопроводности сведены в таблицу 1:

Таблица 1

Материал	Коэффициент теплопроводности, Вт/(м*°С).
Пенобетон	(0,08 — 0,29) — в зависимости от плотности
Древесина ели и сосны	(0,1 — 0,15) — поперек волокон 0,18 — вдоль волокон
Керамзитобетон	(0,14-0,66) — в зависимости от плотности
Кирпич керамический пустотелый	0,35 — 0,41
Кирпич красный глиняный	0,56
Кирпич силикатный	0,7
Железобетон	1,29

Подставляя в формулу (2) данные, взятые из нормативной документации, и данные из Таблицы 1, можно получить требуемую толщину стен для конкретного климатического района.

При выполнении стен только из конструкционных материалов без использования теплоизоляции их необходимая толщина (в случае использования железобетона) может достигать нескольких метров. Конструкция в этом случае получится непомерно большой и громоздкой.

Допускают возведение стен без использования дополнительного утепления, пожалуй, только пенобетон и дерево. И даже в этом случае толщина стены достигает полуметра.

Теплоизоляционные материалы имеют достаточно малые величины значения коэффициента теплопроводности.

Основной их диапазон лежит в пределах от 0,03 до 0,07 Вт/(м*°С). Наиболее распространенные материалы — это экструдированный пенополистирол, минеральная вата, пенопласт, стекловата, утепляющие материалы на основе пенополиуретана. Их использование позволяет значительно снизить толщину ограждающих конструкций.

Читайте также: Опилкобетонный блок
Пено и газоблоки
О размерах пенобетонного блока — читайте здесь.

Вернуться к оглавлению

Теплопроводность при строительстве

Схема сравнения теплопроводности стен из газобетона и кирпича.

При проектировании и производстве строительных работ необходимо учитывать возможные пути теплопотерь:

• 30-40% потерь тепла приходится на поверхность стен;
• 20-30% — через межэтажные перекрытия и крышу;
• около 20% потерь приходится на поверхность, занимаемую оконными и дверными проемами;
• приблизительно 10% тепла уходит из помещения через плохо утепленные полы.

Важным фактором при учете теплопроводности в строительстве является обеспечение надлежащей ветро- и пароизоляции. В наибольшей степени это справедливо для пористых утеплителей. Т.е. при ограничении доступа влаги внутрь конструкций (как извне, так и снаружи) сопротивление теплопередачи будет выше. Утеплитель будет более эффективно работать, соответственно, потребуется меньшая толщина конструкций.

В идеале стены и перекрытия должны выполняться из теплоизоляционных материалов. Однако они обладают низкой конструкционной прочностью, что ограничивает широту их применения. Возникает необходимость выполнять основные несущие конструкции из кирпича, дерева, пенобетонных блоков и т.п.

Наиболее распространенным вариантом конструкций домов, встречающимся на практике, является комбинация несущей конструкции и теплоизоляции.

Здесь можно различить:

Сравнение теплопроводности соломобетонных блоков с другими материалами.

1. Каркасный вариант строительства — основной каркас, обеспечивающий пространственную жесткость, выполняется из деревянных досок или брусьев. Утеплитель укладывается в межстоечное пространство. В некоторых случаях для достижения требуемых показателей по энергоэффективности осуществляется дополнительное утепление снаружи каркаса.
2. Возведение стен дома из кирпича, пористых бетонных блоков, дерева — утепление осуществляется по наружной поверхности. Слой утеплителя компенсирует избыточную теплопроводность основного стенового материала. С другой стороны материал основной стены несет на себе нагрузки, компенсируя малую механическую прочность утеплителя.

Аналогичные закономерности будут справедливы при возведении межэтажных перекрытий и кровельных конструкций.

Таким образом, используя комбинацию материалов с требуемыми значениями коэффициентов теплопроводности, можно получить оптимальные по свойствам и толщине ограждающие конструкции здания.

Источник

таблица сравнения с другими материалами и расчет толщины слоя утеплителя в зависимости от теплопроводности

Гарантия
5 лет!

Бесплатный
выезд замерщика

Только качественный
материал!

Опыт работы
12 лет!

В технической литературе пенополиуретан описывается как материал с самой низкой теплопроводностью в списке стандартных термоизоляционных материалов.

Пенополистирол и жесткий пенополиуретан с низкой плотностью (от 20 до 50 кг/м³) по праву стали самыми используемыми материалами для промышленных холодильных и морозильных камер и других систем, где требуется повышенная термоизоляция. В этом заслуга низкой теплопередачи. Для сравнения теплопроводность жесткого пенополиуретана в разы ниже теплопроводности  минеральной ваты и всех других популярных утеплителей.

Коэффициент теплопроводности жесткого пенополиуретана и других материалов

Именно низкая теплопроводность делает ППУ оптимальным материалом для термоизоляции. Коэффициент теплопроводности жесткого  пенополиуретана составляет 0,019 – 0,028 Вт/м*К. Этот показатель определяет количество теплоты, которая проходит сквозь куб материала со стороной в 1 м за 1 секунду при единичном изменении температуры в 1 Кельвин. Низкая теплопроводность позволяет обеспечить необходимую теплоизоляцию при минимальном слое покрытия. Например, теплопроводность пенопласта составляет 0,04 – 0,06 Вт/м*К, т.

е. понадобится в 2-3 раза более толстый слой пенопласта, чем пенополиуретана. В видео ниже поясняется понятие теплопроводности и его применение в строительстве:

 

 

Совет от профессионала

Если вы хотите сравнить теплопроводность различных строительных материалов, необходимо поделить их коэффициенты теплопроводности. К примеру, теплопроводность минваты и ППУ соотносятся как 0,052/0,019=2,74. Это означает, что слой пенополиуретана в 10 см равен 27,4 см слою минеральной ваты по своим утепляющим свойствам. Если брать теплопроводность керамзита и ППУ, то соотношение будет 0,18/0,019=9,47. То есть слой керамзита должен быть почти в 10 раз толще.

Ниже приведена теплопроводность строительных материалов в таблице

Материал	Коэффициент теплопроводности (Вт/м*К)
Жесткий пенополиуретан	0. 019 – 0.028
Пенополистирол (пенопласт)	0.04 – 0.06
Минеральная вата	0.052 – 0.058
Пенобетон	0.145 – 0.160
Пробковая плита	0.5 – 0.6

*Цифры могут изменяться в зависимости от производителя, погодных условий, точного состава.

Как рассчитать необходимую толщину слоя ППУ-утеплителя?

Для расчета необходимого количества материалов для утепления дома или другой постройки необходимо обратиться к нормативам СНиП 23-02-2003 и рассчитать следующие параметры:

Rreq = a*Dd + b

Dd = (Tint – Tht)*Zht

Δ=Rreq*λ

Rreq – сопротивление теплопередачи

a и b – коэффициенты из таблиц СНиП

Dd – градусо-сутки отопительного сезона

Tint – внутренняя температура помещения, которую необходимо поддерживать

Tht – средняя температура воздуха снаружи помещения

Zht – длительность периода отопления

Δ – искомая толщина слоя ППУ-утеплителя

Λ — теплопроводность

Сопротивление теплопередачи рассчитывается для цельной конструкции, поэтому для расчета сопротивления теплопередачи ППУ необходимо вычесть из общего показателя сопротивления теплопередачи других составных материалов покрытия (например, для стены нужно также учитывать теплопроводность штукатурки и кирпича).

Для примера, возьмем минимальную теплопроводность ППУ, равную 0,019. Используя данные из СНиП для стандартных стен жилого дома – Rreq=3,279 рассчитаем толщину теплоизоляционного покрытия из ППУ – Δ = 3,279*0,019= 0,0623 м (т.е. 6,23 см). Если вам посчастливится приобрести самый термостойкий пенополиуретан с таким низким коэффициентом теплопроводности, достаточная толщина термоизоляционного слоя всего 6 см.

В сравнении с другими утеплителями наиболее тонкий слой утепления дает именно пенополиуретан, теплопроводность которого ниже, чем у любого другого материала. Поэтому нередко утепление ППУ обходится дешевле, чем использование менее совершенных вариантов теплоизоляции.

Экспериментальные данные по теплопроводности и диэлектрическим свойствам древесины и древесных материалов

• Список журналов
• Краткое описание данных
• т. 42; 2022 июнь
• PMC8933817

Являясь библиотекой, NLM предоставляет доступ к научной литературе. Включение в базу данных NLM не означает одобрения или согласия с содержание NLM или Национальных институтов здравоохранения. Узнайте больше о нашем отказе от ответственности.

Краткий обзор данных. 2022 июнь; 42: 108027.

Опубликовано в сети 8 марта 2022 г. doi: 10.1016/j.dib.2022.108027

Информация об авторе Примечания к статье Информация об авторских правах и лицензии Отказ от ответственности

Заявление о доступности данных

900 статья «Экспериментальная корреляция теплопроводности с диэлектрическими свойствами древесины и древесных строительных материалов: возможности быстрой оценки энергии здания на месте» Саида и др. [1]. Данные дают представление о возможной взаимосвязи между теплопроводностью и диэлектрическими свойствами древесины и материалов на ее основе. В литературе имеются независимые данные о теплопроводности и диэлектрических свойствах древесины. Однако данных, соотносящих эти два свойства, мало, что делает наш набор данных уникальным. Приведены данные о диэлектрических свойствах, теплопроводности, плотности и влажности 30 массивов древесины и 17 древесных материалов. К древесным материалам относятся фанера, ОСП, ДСП и МДФ. Измерения проводились на образцах размером 50 мм x 25 мм, обычно толщиной 25 мм. Теплопроводность измеряли стационарным методом с помощью прибора для измерения теплового потока. Диэлектрические свойства измеряли с использованием неэкранированной системы из двух электродов с помощью измерителя LCR на частотах 10 кГц и 100 кГц при комнатной температуре. Все измерения проводились в поперечном направлении для массивной древесины и перпендикулярно лицевой стороне досок для древесных материалов.

Ключевые слова: Теплопроводность, Относительная диэлектрическая проницаемость, Диэлектрическая проницаемость, Древесина, На основе древесины, Свойства материала, Корреляция 34 Корреляция теплопроводность с диэлектрическими свойствами древесины и древесных материалов Тип данных Таблицы Как были получены данные Теплопроводность измерялась методом стационарного режима с помощью прибора для измерения теплового потока. По всему образцу создавался одномерный градиент температуры. Измерения теплового потока и температуры проводились с использованием датчика теплового потока (PHFS-01 от Fluxteq) и термопар (PerfectPrime). Относительная диэлектрическая проницаемость была рассчитана на основе емкости неэкранированной двухэлектродной системы. Образцы, покрытые проводящей краской, измеряли с помощью измерителя LCR (DE 5000 от DER EE) для определения емкости и коэффициента рассеяния при 10 кГц и 100 кГц. Формат данных Исходный
Расчетный Параметры для сбора данных Измерения проводились в поперечном направлении для массивной древесины. Все древесные материалы измерялись перпендикулярно лицевой стороне доски. Все диэлектрические измерения проводились при комнатной температуре 20–25 °C на частотах 90 061 10 кГц и 100 кГц. Диапазон плотностей образцов составлял 300–1300 кг/м ³ . Влажность 5,9.% и 8,9% за одним исключением. Описание сбора данных Данные были собраны в ходе серии экспериментальных исследований. Местонахождение источника данных Учебное заведение: Университет Карнеги-Меллона
Город/регион: Питтсбург, Пенсильвания
Страна: США Доступность данных Идентификационный номер данных 9: 0 632/jr24sjxhvs. 1
Прямой URL к данным: https://data.mendeley.com/datasets/jr24sjxhvs/1 Связанная исследовательская статья Имена авторов: Норин Саид, Джонатан А. Мален, Майсамреза Чаманзар, Рамеш Кришнамурти
Название: Экспериментальная корреляция теплопроводности с диэлектрическими свойствами древесины и материалов на ее основе: возможности быстрого situ Building Energy Assessment
Journal: Journal of Building Engineering
DOI: 10.1016/j.jobe.2022.104178

Открыть в отдельном окне

• •

  Измерение теплопроводности требует много времени и требует особого внимания. Эти данные дают представление о корреляции теплопроводности и диэлектрических свойств древесины и материалов на ее основе. Цель состоит в том, чтобы позволить ученым прогнозировать теплопроводность по диэлектрическим свойствам, а не измерять.

• •

  Этот набор данных будет полезен исследователю, изучающему альтернативные методы оценки теплопроводности. Сюда могут входить ученые-материаловеды, изучающие взаимосвязь материалов, или защитники окружающей среды, ищущие более простые способы оценки энергоэффективности здания путем определения его свойств теплопередачи.

• •

  Данных о корреляции этих двух свойств материалов мало, и эта взаимосвязь не изучалась систематически. Показывая возможную корреляцию между теплопроводностью и диэлектрическими свойствами, этот набор данных обеспечивает отправную точку для новых исследований и исследований.

• •

  В будущем эти данные могут подтолкнуть к разработке новых приборов для определения теплопроводности на основе диэлектрических свойств конкретных материалов в конкретных условиях окружающей среды.

Этот набор данных содержит измеренные свойства 30 блоков из цельной древесины и 17 древесных материалов (ОСП, фанера, ДСП и МДФ). Уникальный идентификационный номер каждого образца, тип материала, измеренное содержание влаги, плотность в сухом состоянии, плотность на основе влажного веса, коэффициент рассеяния при 10 кГц и 100 кГц, относительная диэлектрическая проницаемость при 10 кГц и 100 кГц и теплопроводность. перечислены в наборе данных. Также приведены измеренная теплопроводность, ее температура измерения и значение теплопроводности с примененной к нему температурной поправкой. Что касается скорректированной теплопроводности, то также были включены применяемый коэффициент поправки на температуру и применяемая единица для поправки на температуру. Также были предоставлены расчетная относительная диэлектрическая проницаемость при 100 кГц и расчетные значения α. Подробности, касающиеся данных, перечислены в . Эта таблица содержит имена столбцов, указанные в CSV-файле данных, единицы измерения и краткое описание данных в каждом столбце.

Таблица 1

Список названий столбцов, единиц измерения и описания данных, представленных в наборе данных.

10033 k

Наименование столбца	Единицы измерения	Описание
ID	–		Идентификационный номер образца 9003 0038
Наименование	–	Наименование/тип материала
MC	%	Содержание влаги
Наружная плотность	кг/м³	Плотность в сухом состоянии
Плотность	кг/м³	Плотность в пересчете на влажный вес
–	Коэффициент рассеяния 10 кГц
Df100k	–	Коэффициент рассеяния 100 кГц
Dk10k	–	Относительная диэлектрическая проницаемость 10 кГц
3	–	Относительная диэлектрическая проницаемость 100 кГц
THC_M	Вт/м·K	Теплопроводность, измеренная
THC_C	Вт/м3·K 90 25 °C
Средняя темп.	°C	Средняя температура измерения теплопроводности
Поправочный коэффициент	–	Поправочный коэффициент для преобразования измеренной теплопроводности при более высокой температуре в теплопроводность при 25 °C
Единица поправочного коэффициента	–	Единица для температурного поправочного коэффициента
Расчетное значение α	–	Интерполированное значение α. Эта переменная зависит от частоты измерений и влажности образцов древесины. Более подробная информация о его расчете приведена в разделе 2. 3. Эти значения рассчитываются с использованием уравнения Торговникова для прогнозирования относительной диэлектрической проницаемости, как описано в разделе 2.3

Открыть в отдельном окне

2.1. Теплопроводность

Теплопроводность измеряли методом стационарного режима с использованием прибора для измерения теплового потока. Образцы были разрезаны на блоки размером 50 мм x 25 мм с типичной толщиной 25 мм. Вес и размеры каждого образца записывались по его уникальному идентификатору. В каждом образце были просверлены два отверстия глубиной 12 мм для размещения термопар. Датчик теплового потока PHFS-01 компании Fluxteq использовался для измерения теплового потока на квадратный метр. Этот датчик был откалиброван производителем с использованием прослеживаемых материалов NIST и продается с сертификатом калибровки. Тепловой поток контролировали с помощью мультиметра (Aneng AN8008), а показания термопар наблюдали с помощью считывателя температуры PerfectPrime TC-41.

Градиент температуры создавался в образце путем помещения его между нагревателем и охлаждающими пластинами Пельтье. Охлаждающие пластины размещались на радиаторе, который, в свою очередь, охлаждался вентилятором. Вся сборка (за исключением вентилятора и радиатора) была обернута несколькими слоями изоляции, чтобы свести к минимуму потери на краях. Уравнение, которое связывает тепловой поток с разностью температур в твердой плоскости, использовалось для расчета теплопроводности как:0069 2 , ΔT — разница температур между двумя точками вдоль градиента температуры внутри образца в °C, x — расстояние между двумя термопарами в метрах, а λ относится к теплопроводности в Вт/м·К.

Измерения записывались с десятиминутными интервалами. Условием установления устойчивого состояния было то, что новое измерение не должно отклоняться от среднего значения предыдущих пяти показаний более чем на полпроцента. Это правило соответствует стандарту ASTM C518. [2] для стационарного измерения свойств теплопередачи. Время измерения для этой работы в среднем составляло 2,5 часа на образец.

Температура измерения составляла от 32 °C до 43 °C и указана в таблице в нашем файле CSV со связанными данными. Для определения эквивалентной теплопроводности при 25 °C была применена температурная поправка. Поправки, представленные Льюисом [3] и Стейнхагеном [4], были использованы, как цитируется TenWolde et al [5]. Существуют различные поправки для дерева, ДСП, фанеры, МДФ и OSB, которые приведены в связанном наборе данных.

2.2. Диэлектрические свойства

Диэлектрические свойства измеряли с использованием неэкранированной двухэлектродной системы. Образцы были покрыты с двух сторон медной проводящей краской 843WB производства MG Chemicals, заявленное удельное сопротивление которой составляет 5,3 x 10 9 .0069 −4 Ом•см. Они работали как электроды. Провода были зафиксированы с помощью токопроводящей серебряной эпоксидной смолы компании Atom Adhesives. Эти образцы имели размер 50 мм x 25 мм с типичным расстоянием между пластинами 25 мм. Показания емкости и коэффициента рассеяния с измерителя LCR (DE 5000 от DER EE) были записаны на частотах 10 кГц и 100 кГц.

Поскольку относительная диэлектрическая проницаемость измерялась по емкости с использованием неэкранированной системы, необходимо было ввести поправку на краевую емкость. В работе использовались формулы, представленные Скоттом и Кертисом [6] для прямоугольных электродов размером, равным размерам образцов. Хотя ASTM D150 В [7] приведены формулы краевой коррекции для нескольких конфигураций электродов, в ней нет информации для прямоугольных электродов. Формулы, представленные Скоттом и Кертисом, которые использовались для расчета относительной диэлектрической проницаемости, приведены ниже:

Ce+Cg=(1,113l(4π2)){1+ln[1+πwd+ln(1+πwd)]}+(1,113w(4π2)){1+ln[1+πld+ln(1 +πld)]}мкФ

(2)

Cn=1,113lw(4πd)мкФ

(3)

k=(C−Ce)Cn

(4)

Где Ce краевая емкость , Cn – нормальная емкость, C – измеренная емкость, k – относительная диэлектрическая проницаемость, w, l – размеры электрода в см и d – расстояние между двумя пластинами в см. см. Поскольку не существует формулы для разделения Ce и Cg , Scott и Curtis [6] оценивают метод использования прямоугольных электродов хуже, чем использование круглых электродов, и оценивают погрешность измерений до 2,3%.

Средняя измеренная емкость составила 2,7 пФ. Для сведения к минимуму ошибок измерения были приняты следующие меры предосторожности:

• •

  Провода были максимально короткими.

• •

  Все образцы были оснащены проводами одинакового калибра, качества и размера.

• •

  Измеритель LCR был откалиброван открытым и коротким методом, указанным производителем, перед измерениями.

• •

  Испытываемый материал хранился вдали от других объектов, чтобы избежать их емкостного поля. Особое внимание было уделено удалению любых электронных гаджетов из окружающей среды, которые могли бы мешать показаниям.

• •

  Во избежание помех провода расположены так, чтобы не пересекаться друг с другом.

• •

  За один цикл было измерено как можно больше предметов. Это гарантировало, что условия окружающей среды, такие как температура, влажность и т. д., воздействовали на все образцы одинаково. Для этой работы была выбрана поверхность с очень малой емкостью.

2.3. Расчет ожидаемой относительной диэлектрической проницаемости на частоте 100 кГц

Торговников [8] приводит уравнение для оценки диэлектрической проницаемости влажной древесины (с поправкой на единицы СИ) по следующей формуле: в поперечном направлении в диапазоне плотности в сухом состоянии от 300 кг/м ³ до 800 кг/м ³ при уровне влажности от 5% до 30%. α является константой, зависящей от частоты и содержания влаги. Расчетная погрешность расчета диэлектрической проницаемости твердой древесины по этому уравнению указана Торговниковым как ±20%.

Торговников определяет значение α для различных частот (включая 100 кГц) при влажности 5%, 10%, 15%, 20%, 25% и 30%. Любые промежуточные значения содержания влаги необходимо интерполировать. Используя подбор кривой, мы оценили α на частоте 100 кГц для наших данных, используя следующее уравнение:

α=0,0404×2−0,3319x+4,69

(6)

, где x относится к содержанию влаги в процентах. Наши расчетные значения α для образцов древесины вместе с результирующими значениями ожидаемой диэлектрической проницаемости при 100 кГц приведены в связанном наборе данных.

2.4. Плотность и влагосодержание

Образцы сушили в печи с принудительной конвекцией при 104 °C в течение примерно 24 часов. Процесс сушки в печи продолжался до тех пор, пока не было обнаружено значительных изменений веса с двухчасовыми интервалами. Этот метод соответствует стандартному методу испытаний ASTM для прямого измерения содержания влаги в древесине и древесных материалах D4442 [9]. Для измерения содержания влаги использовалась следующая формула:

MC%=M−Mсух.Mсух.100

(7)

, где MC — содержание влаги в %, M — первоначальный вес образца, а Mdry — его сухой вес в печи.

Плотность измеряли путем записи веса и размеров образца. Использовалась следующая формула:

D=MV

(8)

, где D — плотность, M — масса и V — объем.

2.5. Распространение ошибки

Неопределенность вычислялась для каждого измерения образца. Он рассчитывался на основе формулы неопределенности как функции нескольких переменных, приведенной Тейлором [10]. Предположим x, …,z – измеряемые переменные, а их неопределенности δ _x ,….δ _z независимы и случайны. Если измеряемые переменные используются для вычисления функции q(x, …,z) , то неопределенность в q определяется как:

δq=(dqdxδx)2+…..+(dqdzδz)2

(9)

Степень ошибки для каждой переменной принималась в соответствии со спецификациями производителя прибора, а в некоторых случаях определялась путем повторных измерений.

2.6. Погрешность для теплопроводности

Погрешность для температуры была принята равной 1°C, для измерения расстояния 0,4 мм, для теплового потока 5% теплового потока и для считывателя напряжения для теплового потока 0,5% напряжения + 3 мкВ. Расчетная погрешность измерения теплопроводности находится в диапазоне от 7% до 11%.

2.7. Погрешность относительной диэлектрической проницаемости

Погрешность измерения емкости была принята равной 2% емкости + 0,05 мкФ, как указано на приборе. Погрешность измерения для каждой стороны образца была принята равной 0,4 мм и определена путем повторных экспериментов. Неопределенность самого метода (2,3%) также учитывалась в общей неопределенности. Неопределенность этого измерения находится в диапазоне от 5% до 12%.

2.8. Другие источники ошибок

В этом разделе описаны источники ошибок, кроме тех, которые связаны с приборами. Одним из источников ошибки может быть использование другого куска дерева для измерения теплопроводности и другого куска дерева для измерения диэлектрических свойств кольца. Хотя два образца древесины были вырезаны из одного и того же блока, естественная вариация текстуры может привести к различиям в свойствах двух образцов. Это могло привести к некоторым расхождениям в результатах. Второй источник ошибки может быть связан с гигроскопическими свойствами древесины, которые могут вызывать изменение содержания влаги при изменении относительной влажности окружающей среды. Измерения проводились в течение нескольких месяцев, поэтому погодные изменения могли вызвать изменения уровня влажности образцов, которые остались незадокументированными.

Автор заявляет, что материал, представленный в этой статье, является оригинальной работой автора, не рассматривается для публикации или был опубликован в другом месте, за исключением академической диссертации, связанной с университетской степенью.

Норин Саид: Расследование, Письмо – первоначальный проект, Курирование данных.

Авторы заявляют, что у них нет известных конкурирующих финансовых интересов или личных отношений, которые оказали или могут быть восприняты как оказавшие влияние на работу, о которой сообщается в этой статье.

Работа выполнена при поддержке Школы архитектуры Университета Карнеги-Меллона. Образцы твердой древесины для исследования и поддержки изготовления были предоставлены «The Wood Shop» в CFA, Университет Карнеги-Меллона, США.

• Данные для: Экспериментальные данные по теплопроводности и диэлектрическим свойствам древесины и древесных материалов (исходные данные) (данные Mendeley).

1. Саид Н., Мален Дж.А., Чаманзар М., Кришнамурти Р. Экспериментальная корреляция теплопроводности с диэлектрическими свойствами древесины и древесных материалов: возможности быстрого на месте оценка энергоэффективности здания. Дж. Билд. англ. 2022; 50 doi: 10.1016/j.jobe.2022.104178. [CrossRef] [Google Scholar]

2. ASTM C518-17, . АСТМ интернэшнл; 2017. Стандартный метод испытаний стационарных свойств теплопередачи с помощью прибора для измерения теплового потока. [CrossRef] [Google Scholar]

3. Льюис В.К. Лесная служба Министерства сельского хозяйства США, Лаборатория лесных товаров; 1967. Теплопроводность древесно-волокнистых и древесно-стружечных материалов. [Академия Google]

4. Штайнхаген Х.П. Лесная служба Министерства сельского хозяйства США, Лаборатория лесных товаров; 1977. Теплопроводные свойства древесины, сырой или сухой, от -40 ° до +100 ° C: обзор литературы. [Google Scholar]

5. TenWolde A., McNatt J.D., Krahn L. USDA, Лаборатория лесных товаров; 1988. Тепловые свойства древесины и изделий из деревянных панелей для использования в зданиях. [Google Scholar]

6. Скотт А. Х., Кертис Х. Л. Краевая поправка при определении диэлектрической проницаемости. Дж. Рез. Натл. Бур. Стоять. 1939;22:747. doi: 10.6028/jres.022.008. [CrossRef] [Google Scholar]

7. ASTM D150-18, . Стандартные методы испытаний характеристик потерь переменного тока и диэлектрической проницаемости (диэлектрической проницаемости) твердой электрической изоляции. АСТМ интернэшнл; 2018. [CrossRef] [Google Scholar]

8. Торговников Г.И. Спрингер Берлин Гейдельберг; 1993. Диэлектрические свойства древесины и древесных материалов. [CrossRef] [Google Scholar]

9. ASTM International; 2016. ASTM D4442-16 Стандартные методы испытаний для прямого измерения содержания влаги в древесине и древесных материалах. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]

10. Тейлор Дж. Р. 2-е изд. университетские научные книги; 1997. Введение в анализ ошибок: изучение неопределенностей в физических измерениях. [Google Scholar]

---

Статьи из Data in Brief предоставлены здесь Elsevier

---

Microsoft Word — Titelsida_TVBM-3164_ENG

%PDF-1.6 % 1 0 объект > эндообъект 7 0 объект > эндообъект 2 0 объект > транслировать 2012-04-13T16:44:52+02:002012-04-12T22:43:27+02:002012-04-13T16:44:52+02:00Adobe Acrobat Pro 9.5.0application/pdf

Microsoft Word — Titelsida_TVBM-3164_ENG

lars_w

UUID: e7439400-f72a-4463-8dae-3bc739065ce3uuid: 237df390-0b5a-420e-820a-20f3cfd858acAdobe Acrobat Pro 9.5.0 конечный поток эндообъект 3 0 объект > эндообъект 4 0 объект > эндообъект 5 0 объект > эндообъект 6 0 объект > эндообъект 8 0 объект 24 0 Р] >> эндообъект 90 объект > эндообъект 10 0 объект > эндообъект 11 0 объект > эндообъект 12 0 объект > эндообъект 13 0 объект > эндообъект 14 0 объект > эндообъект 15 0 объект > эндообъект 16 0 объект > эндообъект 17 0 объект > /F (Нажмите Quality.