Теплопроводность бетонной плиты: коэффициент теплопередачи легких и тяжелых бетонов

Содержание

коэффициент теплопередачи легких и тяжелых бетонов

Коэффициент теплопроводности бетона – одна из важных характеристик, учитываемых при проектировании здания. Эта величина применяется в теплотехнических расчетах, позволяющих точно определить минимально допустимую толщину стен.

Понятие коэффициента теплопроводности

Эта величина определяет количество тепла, проходимое через единицу объема образца при разнице температур в 1 градус Цельсия. Единица измерения – Вт/(м*C). Чем больше эта характеристика, тем выше способность материала передавать тепло и тем хуже он выполняет функции теплоизолятора.

Бетон имеет неоднородную структуру. Теплопередача определяется компонентами, входящими в состав строительного материала. Наименьшую теплопроводность имеет воздух, который находится в микропорах заполнителей и капиллярах цементного камня. Поэтому чем выше его содержание, тем лучше теплоизоляционные свойства бетонного элемента.

Факторы, влияющие на теплопропускаемость бетона

Из-за неоднородности структуры бетонных конструкций и разных условий эксплуатации коэффициент теплопроводности в этом случае – величина условная.

На этот параметр оказывают влияние:

  • Плотность. Чем плотнее материал, тем ближе друг к другу находятся его частицы, тем быстрее передается тепло. Это значит, что тяжелые бетоны имеют больший коэффициент теплопроводности, по сравнению с легкими (керамзитовыми, вермикулитовыми, перлитовыми).
  • Пористость и структура пор. Чем больше объем, занятый воздухом, тем лучше материал задерживает тепло. Но на теплоизоляционные характеристики влияет не только процентное содержание воздуха, но и размеры, а также замкнутость пор. Лучше всего прохождению тепла препятствуют мелкие замкнутые поры. Крупные поры, которые сообщаются между собой, увеличивают теплопередачу.
  • Влажность. Это еще один фактор, влияющий на коэффициент теплопередачи бетона. Вода способна проводить тепло в 20 раз лучше воздуха. Поэтому увлажненный материал резко теряет теплоизоляционные характеристики. При отрицательных температурах вода в увлажненном слое замерзает, вызывая не только повышенные теплопотери здания, но и быстрое разрушение строительного материала. В таблицах, применяемых при точных теплотехнических расчетах, часто указывают три значения коэффициента теплопроводности – в сухом виде, при нормальной влажности, в увлажненном состоянии.
  • Температура. С повышением температуры коэффициент теплопроводности увеличивается.

Сравнение коэффициента теплопроводности тяжелого бетона, пено- и газобетона, керамзитобетона, фибробетона.

Наиболее высоким коэффициентом теплопроводности обладает тяжелый бетон, армированный стальными стержнями или проволокой (железобетон) – до 2,04 Вт/(м*C). Немного ниже этот показатель у неармированных бетонных элементов.

Более низким коэффициентом теплопроводности и повышенными теплоизоляционными характеристиками обладают: керамзитобетон, изготовленный с использованием кварцевого или перлитового песка, сухой пено- и газобетон. Уровень теплопередачи фибробетона сравним с аналогичным показателем плотного керамзитобетона.

Таблица коэффициентов теплопроводности различных видов бетона

Вид бетона Коэффициент теплопроводности, Вт/(м*C)
Тяжелый армированный бетон 1,68- 2,04
Тяжелый бетон 1,29-1,52
Керамзитобетон (в зависимости от плотности) 0,14-0,66
Пенобетон (в зависимости от плотности) 0,08-0,37
Газобетон разной плотности 0,1-0,3
Фибробетон 0,52-0,75

Правильное проведение теплотехнических расчетов позволяет определить оптимальную толщину стен, что обеспечивает уменьшение расходов на отопление и комфортный микроклимат внутри здания.

Поделиться ссылкой:

Производим и предлагаем продукцию:

Читайте также:

Теплопроводность бетонных плит — плотность и характеристики

Главный плюс ЖБИ в том, что теплопроводность бетонных плит может быть существенно ниже, чем у монолита. Чтобы не вводить никого в заблуждение, разберем данный вопрос подробно. Коэффициент теплопроводности находится в прямой зависимости от плотности материала. В качестве примера можно рассмотреть бетоны легкие и тяжелые. В первом случае плотность искусственного камня составляет 500 единиц, во втором 2500. Такой разброс сказывается на теплопроводности бетона: в первом случае она может составлять всего 0,12 Вт/(мС), а во втором превышать отметку 1.7.

С ЖБИ ситуация обстоит аналогичным образом: если в легком типе бетона снижение средней плотности достигается за счет использования пористого заполнителя, то в случае с плитами все проще. Конструкция ЖБИ разрабатывается таким образом, что они имеют пустоты, снижающие среднюю плотность, но практически не влияющие на прочностные характеристики плиты.

Точное значение теплопроводности той или иной плиты может быть получено у производителя, а может быть и рассчитано, но в данном случае, необходимо знать точный состав и пропорции использованных компонентов:

  1. Песок. Плотность песка относительно велика, а в качестве теплоизолятора его даже рассматривать не стоит. Коэффициент теплопроводности данного материала составляет 0.35 Вт/(мС).

  2. Крупный наполнитель. В зависимости от типа бетона этот материал может быть пористым или однородным. К первой группе относятся шлаки, пемза, аглопорит и щебень из пористых горных пород. Во вторую группу вошли гранит, известняк и гравийный щебень. Пористый заполнитель, как уже было показано выше, существенно снижает теплопроводность, поэтому именно такие панели привлекательны для проектировщиков. Как правило, эти материалы относятся к группе конструкционно-теплоизоляционных, поэтому не только хорошо держат тепло, но и имеют необходимую прочность.

  3. Плотность армирования. Сталь – отличный проводник тепла. Именно она может выступать в роли мостика холода, но правильная конфигурация арматуры позволяет уменьшить её влияние на теплопроводность до приемлемого минимума.

Из вышесказанного очевидно, что теплопроводность бетонных плит в общем виде определяется двумя факторами: плотностью материала и характеристиками заполнителя. Причем нужно учитывать не только его плотность, но и тип, ведь аморфные вещества хуже проводят тепло, чем кристаллические.

Теплопроводность бетона (монолитного железобетона)

При возведении частного дома или проведении утепляющих работ необходимо ответственно подойти к вопросам покупки материалов. Чтобы уменьшить потери тепловой энергии и снизить расходы на обогрев, следует учитывать такой параметр, как теплопроводность бетона. Он определяет способность блоков пропускать тепло и считается важнейшей эксплуатационной характеристикой.

Влияние теплопроводности на микроклимат внутри помещения

Среди большого разнообразия материалов бетонный массив считается достаточно популярным. Его ключевым свойством считается степень теплопередачи. Чтобы избежать непредвиденных теплопотерь, нужно учитывать это значение еще при составлении проекта теплоизоляции. В таком случае постройка будет как надежной и долговечной, так и комфортной для пребывания.

Если определить коэффициент теплопроводности бетона и найти подходящие материалы теплоизоляции, это позволит получить такие преимущества:

  • снизить затраты тепловой энергии;
  • уменьшить расходы на отопление;
  • организовать в помещении комфортный микроклимат.

Зависимость микроклимата в доме от степени теплопередачи объясняется следующими особенностями:

  1. По мере роста значений увеличивается интенсивность подачи тепла. В результате помещение быстрее остывает, но так же быстрее прогревается.
  2. Если теплопередача снижается, тепло долго удерживается внутри здания и не выходит наружу.

В результате степень проводимости тепловой энергии становится ключевым фактором, определяющим комфорт пребывания в доме. В зависимости от особенностей материала, он может обладать разной структурой и свойствами, а также теплопроводностью. Перед выбором блоков нужно внимательно изучить их эксплуатационные свойства и подготовить грамотный проект.

Теплопроводность железобетона и тепловое сопротивление

Начиная строительство помещения, следует ознакомиться с такими характеристиками:

  1. Коэффициент проводимости тепла. Он указывает на объемы тепла, которое проходит через блок в течение заданного интервала. Если значение снижается, это уменьшает способность пропускать тепловую энергию. При повышении значений ситуация выглядит противоположным образом.
  2. Сопротивление конструкций к потере тепла. Показатель указывает на способность материала сохранять тепло внутри постройки. Если он высокий, бетон подходит для теплоизоляции, если низкий — для быстрого отвода тепла наружу.

При составлении проекта здания и проведении тепловых расчетов важно уделять таким значениям особое внимание.

Коэффициент теплопроводности

В поисках хорошего материала для строительства необходимо определить, как меняется степень теплопроводности в зависимости от типа и модели монолита.

Коэффициент для различных видов монолита

Для сравнения показателей теплопроводности следует ознакомиться с таблицей, охватывающей свойства всех типов материала. Наименьшая степень присутствует у пористых конструкций:

  1. Сухие блоки и газонаполненный бетон обладают небольшой теплопроводностью. Она зависит от показателей плотности. Если удельный вес блока составляет 0,6 т/м³, коэффициент составит 0,14. При плотности 1 т/м³ — 0,31. Если влажность находится на базовом уровне, показатели увеличатся от 0,22 до 0,48. При повышении влажности — от 0,25 до 0,55.
  2. Бетон с наполнением керамзитом. С учетом значений плотности определяется теплопроводность. Изделие с плотностью 0,5 т/м³ получит показатель 0,14. По мере увеличения плотности до 1,8 т/м³ свойство вырастет до 0,66.

Еще коэффициент зависит от применяемых наполнителей. Так, если тяжелый бетон (2,4 т/м³) будет иметь в составе щебенку, параметр составит 1,51.

При использовании шлака теплопроводность составит 0,3-0,7. Изделия на основе кварцевого или перлитового песка с плотностью 0,8-1 получат проводимость тепла 0,22-0,41.

Факторы влияющие на коэффициент

Степень проводимости бетона любой марки определяется множеством факторов. В их числе:

  1. Структура массива. Если в монолите присутствуют воздушные полости, передача тепла будет медленной и без больших потерь. По мере увеличения пористости теплоизоляция улучшается.
  2. Удельный вес массива. Монолит обладает разной плотностью, которая определяет его структуру и интенсивность обмена тепла. При росте показателей плотности растет и теплоотдача. В результате конструкция быстрее лишается тепла.
  3. Содержание влаги в стенах из бетона. Массивы с пористой структурой гигроскопичны. Остатки влаги, находящейся в капиллярах, могут просачиваться в бетон и заполнять воздушные поры, способствуя быстрой передаче тепла.

При выполнении расчетов нужно учитывать, что снижение влажности минимизирует проводимость тепла, из-за чего уровень теплопотерь становится невысоким.

С помощью пористых компонентов можно защитить постройку от быстрого расходования тепла и обеспечить хорошие климатические условия в здании. Изделия с низкой теплопроводностью эффективны при изоляции помещений, поэтому их применяют в северных регионах с суровыми зимами.

Теплопроводность и утепление зданий

Приступая к организации эффективной теплозащиты частного жилища, важно обращать внимание на тип материала, из которого создаются стены. С учетом специфики конструкции и эксплуатационных свойств, выделяют такие разновидности бетонных масивов:

  1. Конструкционные. Необходимы при возведении капитальных стен. Их характеризует повышенная устойчивость к нагрузкам и способность быстро пропускать тепловую энергию.
  2. Материалы для теплоизоляции. Задействуются при обустройстве помещений с минимальными нагрузками на стены. Обладают небольшим весом, пористым строением и малой теплопередачей.

Чтобы в помещении всегда сохранялась комфортная температура, рекомендуется использовать для возведения стен разные виды бетона. Однако в таком случае показатели толщины стен будут меняться. Оптимальный уровень проводимости тепла возможен при таких параметрах толщины:

  1. Пенобетон — не больше 25 см.
  2. Керамзитобетон — до 50 см.
  3. Кирпичи — 65 см.

Как производится расчет

Для сохранения тепла внутри дома и сокращения потерь тепловой энергии несущие стены делаются многослойными. Чтобы рассчитать толщину слоя изоляции, необходимо руководствоваться следующей формулой — R=p/k.

Она имеет следующую расшифровку:

  • R — показатель устойчивости к скачкам температуры;
  • p — толщина слоя в метрах;
  • k — Проводимость тепла монолитом.

С помощью такой формулы можно благополучно выполнить расчет с помощью простого калькулятора. Это решается путем разделения толщины на коэффициент теплопроводности.

Теплопроводность строительных материалов таблица

Конструкционные материалы и их показатели

Конструкционный бетон, теплопроводность которого зависит от применяемых наполнителей, пользуется большой популярностью. Это обусловлено его прочностью и эластичностью, что позволяет возводить надежные и защищенные от потерь тепла постройки.

Чем тяжелее наполняющий компонент, тем выше степень теплопроводности раствора. Тяжелый материал не сможет долго удерживать тепло, поэтому большинство построек из конструкционных материалов требуют дополнительной теплоизоляции, в большинстве случаев — снаружи.

Для таких материалов характерны следующие коэффициенты:

  1. Тяжелый — 1,2-1,5 Вт/м К.
  2. Легкий — 0,25-0,52 Вт/м К.

Материалы из бетона с добавлением пористых заполнителей

Пористые конструкции характеризуются хорошим удержанием тепла, при этом точный показатель теплопроводности зависит от следующих факторов:

  1. Параметры ячеистости.
  2. Уровень влажности.
  3. Показатели плотности.
  4. Теплопроводность матрицы.

Так, кирпич керамический пустотелый обладает теплопроводностью в 0,4-0,7 Вт/(м град). Полнотелые разновидности проводят тепло в 1,5-2 раза лучше.

Показатели теплоизоляционных материалов

Теплоизоляционные конструкции, состоящие из шлакового наполнителя и керамзита, характеризуются минимальной теплопроводностью. Однако их прочностные свойства остаются невысокими, поэтому основная сфера применения — изоляция несущих стен и пола. Возводить основные конструкции из таких материалов запрещено.

Таблица показателей

Таблица значений для разных материалов выглядит следующим образом:

Материал Плотность кг/м³ Теплопроводность

Вт/(м/С)

Паро-

проницаемость

Сопротивление теплопередаче
Железобетон 2500 1.69 0.03 7.10
Бетон 2400 1.51 0.03 6.34
Керамзитобетон 1800 0.66 0.09 2.77
Кирпич красный 1800 0.56 0.11 2.35
Пенобетон 300 0.08 0.26 0.34
Гранит 2800 3.49 0.008 14.6
Мрамор 2800 2.91 0.008 12.2

Руководствуясь сведениями из этой таблицы, можно подобрать оптимальный строительный материал для возведения надежной и защищенной от холода постройки.

Теплопроводность бетона (монолитного железобетона)

Монолитный железобетон: характеристики и применение материала

Монолитный железобетон связан с понятием монолитного строительства. Если сборные или монолитно-сборные конструкции выпускаются готовыми, то монолитные стены и фундаменты формируются непосредственно при строительстве. Давайте поговорим о таком материале, его характеристиках, технологии возведения зданий из монолитного железобетона.

Особенности материала

Основным отличием монолитного материала от сборного является способ изготовления. Сборный железобетон – сваи, стеновые панели, лестницы, производятся на заводе в формах и транспортируются на строительную площадку в готовом виде.

Монолитный предполагает иной метод.

  • На первом этапе сооружают арматурный каркас. Поскольку речь идет о несущих конструкциях, то обычно диаметр арматуры составляет 12 мм и больше. Кроме того, используются арматурные сетки, фиксаторы и прочее.
  • Затем вокруг будущей конструкции сооружают опалубку, выполняющую роль формы.
  • Заливают в форму бетон соответствующей марки – шлакобетон, керамзитобетон, тяжелый. Материал уплотняют механическим методом с помощью глубинных или поверхностных вибраторов.
  • Выдерживается необходимое время для отвердевания бетона.

Следующее видео расскажет вам о проверке прочности железобетонной конструкции:

Достоинства и недостатки

Монолитный железобетон имеет свои достоинства и недостатки. Связаны они именно с технологическим процессом. Характеристики же самой конструкции будут зависеть от марки бетона и качества арматуры.

  • Скорость возведения сооружения из бетона намного выше, чем из кирпича или камня.
  • Использование плит позволяет уменьшить толщину стен, а, значит, увеличить площадь квартиры. Монолитные работы позволяют усложнить планировку и отказаться от стандартных схем, так как блоки не привязаны к типовому размеру плит, как при строительстве из сборного железобетона.
  • Монолитная конструкция отличается большой прочностью и выдерживает землетрясение до 8 баллов без разрушения.
  • Минимальное количество или полное отсутствие швов увеличивает теплоизоляцию.

К недостаткам метода относят следующее.

  • Высокая трудоемкость сооружения, так как, по сути, на строительной площадке осуществляется весь производственный цикл, исключая только приготовление бетона, да и то не всегда.
  • Монолитный железобетон требует участия дополнительной грузоподъемной техники, особенно когда речь идет о надземной части здания.
  • Сооружение монолитной конструкции требует больших финансовых затрат.

Технические характеристики

Бетон характеризуется хорошей сопротивляемостью на сжатие, но недостаточной – на растяжение. Нивелировать это свойство и призван металлический каркас из монолитного железобетона, который, в свою очередь, показывает прекрасные результаты при растяжении, но недостаточные при сжатии. Комбинация обоих материалов позволяет при строительстве воспользоваться только достоинствами.

Остальные характеристики конструкций определяет вид бетона.

  • Легкие бетоны – керамзитобетон, опилкобетон и прочее, используются для облегченных конструкций и для уменьшения теплопроводности, так как по этим показателям бетон уступает глиняному кирпичу.
  • Тяжелые бетоны – с плотностью в 2200–2500 кг/ куб.м обеспечивают надежность несущих конструкций и фундамента. Смесь подбирают по кассам – B1, B2, B1,5.

А теперь давайте поговорим про теплопроводность монолитного железобетона. Теплопроводность камня зависит от наполнителя.

  • Максимальной теплопроводностью обладает именно монолитный бетон без присадок – 1,75 Вт/(м·град).
  • Чуть лучше показатели у смеси с добавкой щебня и гравия – 1,51 Вт/(м·град).
  • Показатели материала на песке, шлаках и с добавкой силикатов колеблются от 0,3 до .81 Вт/(м·град).
  • Максимальными теплоизоляционными характеристиками обладает специальный теплоизоляционный бетон – 0,18 Вт/(м·град), а также смесь на вулканическом шлаке – 0,2–0,5 Вт/(м·град), что соответствует показателям керамического щелевого и пустотелого кирпича.

Конструктивное решение монолитного железобетона регулируется ГОСТ и соответствующими требованиями СНиП. В документах указываются возможные схемы и те изделия, которые можно использовать для сооружения тех или иных элементов. По ГОСТ несущая система здания должна составлять единое целое из фундамента, вертикальных опор – стены и колонны, и горизонтальных плит – перекрытия и покрытия.

Стоит отметить, что плиты, по сути, являются уже элементами сборно-монолитного строительства. Однако в документации они также именуются монолитными конструкциями.

Для чего требуется получение монолитного железобетона, какова его область применения, читайте далее.

Среда применения

Конструкции из железобетона на сегодня являются базой строительства, поэтому сферой их применения можно смело назвать все мыслимые строительные работы (строительство частных домов из монолитного железобетона, коттеджей, других зданий и т.п.).

  • Тип фундамента зависит от геодезических условий. Однако основой большинства конструкций является монолитный железобетон.
    • Ленточный фундамент – плиты переменной толщины укладывают под колонны или под стены и колонны сооружения.
    • Монолитная плита под площадью всего здания – наиболее материалоемкий вариант.
    • Плитный фундамент при большой толщине можно модифицировать, если это допускает конструкционная схема. В этом случае используются ребристые и коробчатые плиты.
    • Свайный фундамент – применяют на слабых грунтах.
  • Колонны – выступают вертикальными опорами вместо или вместе со стенами. Сечение зависит от конструкционной схемы: колонны могут быть прямоугольными, круглыми, уголковыми, кольцевыми и так далее.
  • Из монолитного железобетона возводят несущие стены как наружные, так и внутренние.
  • Для перекрытий с балками и без используют сплошные, пустотные и ребристые плиты.
  • Лестничные марши – прямые, винтовые, комбинированные.
  • Декоративные архитектурные элементы – бетон отличается высокой пластичностью при кладке, что позволяет сооружать, арки, фронтоны, декоративные колонны без всяких ограничений.
  • Туннели – под дорогой, мостом и для метро.
  • В сооружении мостов монолитный железобетон незаменим.
  • Площадки, где предполагается высокая нагрузка – аэродром, испытательный полигон и прочее.

Далее вы узнаете, какие требуются документы для приемки монолитного железобетона.

Про технологию строительства зданий из монолитного железобетона расскажет следующий видеосюжет:

Документы для приемки

Сооружение монолитных железобетонных конструкций является частью строительных работ и принимается по мере возведения специальной приемной комиссией.

Обязательным условием является проведение лабораторного анализа готовой бетонной смеси перед заливкой. В акте приема есть соответствующие графы, где требуется указать технические характеристики материала – морозостойкость, водонепроницаемость и среднюю прочность, вычисленную по сериям контрольных образцов.

Проверке также подвергается стальная арматура. При отклонении от норм СНиП материал не может быть использован при строительстве.

Документом для приемки готовой конструкции является акт освидетельствования и приемки. В нем указываются:

  • номера использованных рабочих чертежей;
  • номера проведенных работ из журнала строительства и журнала авторского надзора;
  • акты приемки предварительных работ, если они были;
  • результаты лабораторных испытаний;
  • геометрические размеры конструкции и отклонения их от плановых, если они есть;
  • соответствие рабочему проекту и СНиП;
  • освидетельствование – здесь указываются возможные дефекты, оценивается состояние поверхности и прочее.

Акт приема проводится при сдаче любой промежуточной готовой конструкции, а не в целом стены или этажа.

Расчет монолитного железобетона

Наиболее важной характеристикой монолитной конструкции является величина расчетной нагрузки, то есть, максимум веса, который может выдержать плита без учета ее собственной массы. Определяется величина 3 факторами:

  • толщиной стены или перекрытия;
  • классом бетона – классификация по прочности на сжатие;
  • содержанием арматуры.

Для примера пустотная монолитная плита рассчитана на нагрузку в 800 кг/кв. м. Сплошная плита из напряженного бетона способна выдержать до 1250 кг/кв. м.

Расчеты при возведении многоэтажного здания чрезвычайно сложны, так как включают не только вычисление необходимой расчетной нагрузки, но учитывают и общую нагрузку на фундамент, характер стены – передающей фундамент нагрузку только своего веса или всего этажа, оценку сопротивления разрушению, степень деформации оснований и так далее.

В частном строительстве чаще всего сталкиваются с сооружением фундамента – ленточного или платного, расчеты которого более просты. Для определения площади фундамента, который должен быть чуть больше площади здания, используется формула:

S > γn F/γc Ro, где

  • γn – коэффициент надежности и равен 1,2;
  • F – нагрузка. Включает в себя вес всего здания и полезную нагрузку – мебель, бытовая техника, внутренние сооружения, отделка, люди. В стандартных случаях, если речь идет о жилом доме, полезная нагрузка составляет 150 кг/кв. м. Очевидно, что при облицовке камнем лестницы и полов нагрузка будет намного выше.
  • γc — коэффициент условий, определяется типом грунта. Для крупных песков, например, составляет 1,2, для пластичной глины – 1,0.
  • Ro – условное сопротивление грунта. В данном случае речь идет о мелкозаглубленном фундаменте. Величину берут из таблицы сопротивлений, где учитывается характер грунта и самого здания.

Получив величину, подбирают значения длины и ширины исходя из конфигурации дома.

Глубину основания вычисляют по справочнику СНиП для чего требуется установить три параметра.

  • Глубина фактического промерзания определяется как произведение нормативной глубины для региона и коэффициента отопления. Если зданием будут пользоваться зимой, то есть дом отапливается, то коэффициент будет меньше единицы. В противном случае его принимают равным 1,1.
  • Уровень грунтовых вод определяют самостоятельно, выкопав шурф. Принципиальным является положение воды выше или ниже на 2 м от точки промерзания.
  • По таблице 2 СНиПа 2.02.01-83 с учетом типа грунта и двух полученных величин определяют глубину фундамента.

Объем основания дает возможность вычислить необходимое количество бетона и арматуры.

В завершение мы поговорим про демонтаж монолитного железобетона.

Демонтаж конструкций

Причины демонтажа могут быть разными: перепланировка, изменение всей конструкции, уменьшение нагрузки на какие-то элементы конструкции и прочее. Мероприятие это нелегкое и в любом случае требует много времени и затрат.

Для демонтажа используются различные методы и инструменты. По их характеристикам различают следующие способы:

  • механический – предполагает применение спецтехники и вспомогательных механизмов – клин-молот, например;
  • полумеханический включает пневматический и электрический инструмент – алмазный бур, механическую пилу, канатную пилу, пневматический отбойный молоток;
  • для работы в небольших помещениях используются специальные мини-роботы. Их же применяют для демонтажа в опасных условиях;
  • взрывной способ – применяется при сносе, однако опасен и требует высокой профессиональности;
  • электрогидравлический метод разрешает применение гидроклинов. По степени воздействия он вполне сравним со взрывом, но безопаснее, так как не порождает взрывной волны;
  • комбинированный – объединяет при необходимости разные способы демонтажа.

Демонтаж осуществляется только после отключения и разборки любых инженерных коммуникаций. Если речь идет о сносе постройки, то обязательным является возведение временного ограждения опасного участка.

Монолитный железобетон составляет значительную часть конструкционных материалов, используемых при строительстве. Уступая сборному методу по скорости, монолитный превышает все известные способы по прочности и надежности сооружений. Подпорные стены из монолитного железобетона, возведение фундаментов — вот лишь малая толика того, что можно сделать при помощи подобного материала.

Следующее видео расскажет вам об одном из новых видов монолитного железобетона:


Какие показатели влияют на коэффициент теплопроводности бетона?

Важную роль при строительстве дома играет теплопроводность бетона. Это свойство указывает на способность строения удерживать тепловую энергию. Показатель изменяется в зависимости от вида и влажности материала. Стройматериал с высокой способностью удерживать тепло позволяет сэкономить на утеплении помещения. Пористые виды бетона чаще используют в качестве утеплителя, но при этом учитывают, что с повышением объема пор в материале происходит ухудшение устойчивости к механическим нагрузкам.

Что это такое?

При строительстве конструкций и домов со значительной нагрузкой на стены лучше выбрать конструкционный вид материала, а потом утеплить его с помощью полистирола.

Коэффициент теплопроводности бетона служит основной характеристикой при выборе теплоизоляционного сырья. Этот показатель указывает на способность стройматериала удерживать тепло внутри помещения. Высокое значение способствует более оперативному охлаждению дома в зимнее время и нагреванию летом. Блоки повышенной плотности быстрее передают тепло, в то время как поросодержащий материал задерживает нагретый воздух внутри сооружения. Поэтому материалы с более пористой структурой чаще всего применяют в качестве утеплителя.

Что влияет на показатель?

От теплопроводности материала, из которого построен дом, зависит микроклимат в нем. При выборе сырья для сооружения стен учитывают все факторы, влияющие на изоляционные способности. Выбрав бетон, как основной стройматериал, рекомендуется учитывать такие показатели:

  • Плотность. Высокое значение свидетельствует о близком расположении молекул материала друг к другу, что способствует более быстрой передаче тепла. Такой бетон является более прочным, но в то же время малоэффективен для утепления помещения. Плотный вид стройматериала требует дополнительных расходов на теплоизоляцию.
  • Пористость. Поризованная структура бетона делает материал неоднородным, что препятствует быстрой передачи тепла. Поэтому большое количество пустот свидетельствует о хороших теплоизоляционных свойствах. Теплопроводность керамзитобетона меньше чем у жестких бетонов в 5 раз. Минусом такого сырья является низкая прочность, что препятствует использованию материала при возведении несущих конструкций.
  • Влажность. Мокрые стены лучше проводят тепло, поэтому дома, построенные на влажном фундаменте без хорошей гидроизоляции склонны к повышению теплоотдачи.

Коэффициент теплопроводности

Значение показателя указывает на объем тепловой энергии, которую материал толщиной 1 м и площадью 1 м2 может провести за 1 секунду. При этом разница температур по обе стороны стройматериала составляет 1 °C. Значение показателя характеризует способность помещения из этого бетона удерживать тепло в зимнее время. Правильно подобранный материал при строительстве жилья позволит сэкономить на оплате за услуги тепла.

Как проводятся расчеты?

Чтобы определить этот показатель пользуются такими формулами:

  • Кауфмана. Применяется для определения коэффициента на сухом бетоне. Выглядит так: λ = 0,0935*(m)0,5*2,28m + 0,025;
  • Некрасова. При изменении влажности и показатель меняется. Поэтому для бетона с влажностью более 3% используют такую формулу: λ = (0,196 + 0,22 m2)0,5—0,14.

Для расчета нужно иметь сведения об исследуемых экземплярах. Знак m обозначает объемную массу объекта, а λ — непосредственно искомый коэффициент. Так как вес различных видов бетона при одинаковом объеме меняется, то и значение показателя также изменяется. Коэффициент теплопроводности керамзитобетона имеет одно из самых низких значений. Поэтому этот материал чаще всего применяют в качестве утеплителя.

Важную роль в строительстве играет влажность бетона, которая сказывается не только на теплопроводности стройматериала, но и его прочностных показателях. Гидроизоляционные мероприятия помогут предупредить такие побочные эффекты.

Утепление и показатели теплопроводности бетона

Сравнительная таблица теплопроводности различных видов материала:

В зависимости от вида стройматериала, используемого при строительстве дома, проводятся дополнительные изоляционные работы. Это приводит к повышению способности стен к удерживанию тепла. Бетон выступает, как самостоятельный стройматериал, который требует утепления, или утеплитель. Во втором случае материал не подходит для строительства несущих конструкций, так как имеет низкую прочность. Как видно из таблицы, теплопроводность монолитного железобетона самая высокая, поэтому из него строят ответственные объекты, а при необходимости повышения теплоизоляционных способностей здания применяют пенополистирол, минвату или керамзитобетон. Поэтому перед строительством дома оценивают возможные пути потери тепла и проводят утепление помещения.

Как определить коэффициент теплопроводности бетона и от чего он зависит?

При выполнении мероприятий по строительству зданий или ремонту ранее возведенных построек важно надежно теплоизолировать стены строения. Для уменьшения объема тепловых потерь и снижения затрат на поддержание комфортной температуры важно ответственно подойти к выбору теплоизоляционных материалов и выполнению тепловых расчетов. Решая задачи, связанные с обеспечением энергоэффективности бетонных строений, необходимо учитывать теплопроводность бетона. Этот показатель характеризует способность проводить тепло и является одной из наиболее важных характеристик.

Как влияет теплопроводность бетона на микроклимат внутри помещения

Из множества строительных материалов, применяемых для возведения зданий, одним из наиболее распространенных является бетон. Среди главных рабочих характеристик материала выделяется коэффициент теплопроводности бетона. На этапе проектирования необходимо предусмотреть применение в процессе строительства теплоизоляционных материалов, позволяющих превратить возведенную железобетонную конструкцию в жилое строение. Ведь важно возвести не только устойчивое, экологически чистое и оригинальное здание, но и создать благоприятные условия для проживания.

Зная теплопроводность бетонного массива, и правильно выбрав теплоизоляционные материалы, можно добиться значительных результатов:

  • существенно сократить тепловые потери;
  • снизить затраты на обогрев помещения;
  • обеспечить внутри здания комфортный микроклимат.

Влияние уровня теплопроводности на внутренний микроклимат выражается простой зависимостью:

  • при возрастании коэффициента, интенсивность тепловой передачи возрастает, и строение, возведенное из материала с такими характеристиками, быстрее остывает и, соответственно, ускоренными темпами нагревается;
  • снижение способности бетонного массива передавать тепло позволяет на протяжении увеличенного периода времени сохранять внутри помещения комфортную температуру, с соответственным уменьшением тепловых потерь.

Зная теплопроводность бетонного массива можно обеспечить внутри здания комфортный микроклимат

Если подытожить, то степень теплопроводимости бетона является определяющим фактором, влияющим на комфортность жилища. Различные виды бетона отличаются структурой массива, свойствами применяемого наполнителя и, соответственно, степенью теплопроводности. Важно использовать такие марки бетона совместно с утеплителями, чтобы обеспечить надежное удержание бетонным массивом тепла в помещении. Выбор применяемых для строительства материалов производится на проектной стадии.

Теплопроводность железобетона и тепловое сопротивление – знакомимся с понятиями

Принимая решение об использовании для строительства здания определенной марки бетона или другого строительного материала, следует обращать внимание на следующие характеристики, обеспечивающие энергоэффективность строения:

  • коэффициент теплопроводности железобетона или бетона. Это специальный показатель, характеризующий объем тепловой энергии, которая может пройти через различные стройматериалы за определенный промежуток времени. При снижении величины коэффициента, способность материала проводить тепло уменьшается, а при возрастании показателя – скорость отвода тепла возрастает;
  • тепловое сопротивление строительных конструкций. Этот параметр характеризует свойства стройматериалов препятствовать потерям тепловой энергии. Тепловое сопротивление является обратным показателем, если сравнивать со степенью теплопроводности. При повышенном значении показателя теплового сопротивления стройматериал может применяться для теплоизоляционных целей, а при пониженном – для ускоренного отвода тепла.

Разрабатывая проект будущего здания, и выполняя тепловые расчеты, необходимо учитывать указанные показатели.

Коэффициент теплопроводности бетона для различных видов монолита

Определяясь с видом бетона, который будет использоваться для постройки жилого дома, следует оценить, как изменяется теплопроводность монолита для разновидностей этого строительного материала. Поможет сравнить теплопроводность бетона таблица, которая охватывает характеристики всех типов бетона. Рассмотрим, как изменяется уровень теплопроводности бетонного массива, который выражается в Вт/м 2 х ºC для наиболее распространенных разновидностей материала.

Наименьшее значение коэффициента у бетонных композитов с ячеистой структурой:

  • для сухого пенобетона и газонаполненного бетона величина показателя небольшая, по сравнению с другими видами. Она возрастает при повышении плотности материала. При удельном весе 0,6 т/м 3 коэффициент равен 0,14, а при плотности 1 т/м 3 уже составляет 0,31. При базовой влажности значения возрастают от 0,22 до 0,48, а при повышенной от 0,26 до 0,55;
  • керамзитонаполненный бетон, в зависимости от плотности массива, также имеет различную величину коэффициента, который изменяется пропорционально возрастанию удельного веса. Так керамзитобетон с плотностью 0,5 т/м 3 имеет низкий коэффициент, равный 0,14, а при возрастании плотности до 1,8 т/м 3 параметр теплопроводности возрастает до 0,66.

Величина коэффициента определяется также используемым для приготовления бетонной смеси наполнителем:

  • для тяжелого бетона плотностью 2,4 т/м 3 , содержащего щебеночный наполнитель, показатель составляет 1,51;
  • бетон, где в качестве наполнителя используются шлаки, характеризуется уменьшенной величиной теплопроводности, составляющей 0,3–0,7;
  • керамзитобетон, содержащий кварцевый или перлитовый песок, имеет плотность 0,8–1 и, соответственно, уровень теплопроводности, равный 0,22–0,41.

Коэффициент теплопроводности бетона

надежно теплоизолируют возводимое строение. При сооружении стен зданий из бетона, имеющего пористую структуру и пониженный уровень теплопроводности, необходим тонкий слой теплоизолятора. Применение тяжелых марок бетона требует усиленного утепления строения. Для этого укладывается толстый слой теплоизолятора. При подборе материала следует учитывать, что с возрастанием плотности увеличивается теплопроводность бетонного массива.

Какие факторы влияют на коэффициент теплопроводности железобетона

Уровень теплопроводимости бетона, независимо от его марки и наличия в массиве стальной арматуры, зависит от комплекса факторов. Рассмотрим показатели, каждый из которых оказывает определенное влияние на данную характеристику:

  • структура бетонного массива. При создании внутри монолита воздушных полостей процесс передачи тепла через ячеистый массив осуществляется на небольшой скорости и с минимальными потерями. Если подытожить, то увеличенная концентрация ячеек позволяет снизить потери тепла;
  • удельный вес материала. Плотность бетонного массива влияет на его структуру и, соответственно, на интенсивность процесса теплообмена. При возрастании плотности материала увеличивается степень теплопередачи и возрастает объем тепловых потерь;
  • концентрация влаги в бетонных стенах. Бетонный массив, имеющий пористую структуру, гигроскопичен. Частицы влаги, которые по капиллярам просачиваются вглубь бетона, заполняют воздушные поры и ускоряют тем самым процесс теплопередачи.

Выполняя расчеты необходимо учитывать, что с уменьшением влажности материала снижается степень теплопроводимости, и теряется меньшее количество тепла. Применение пористого заполнителя позволяет снизить потери тепла и обеспечить комфортный микроклимат помещения. Стройматериалы с низкой теплопроводностью целесообразно использовать для теплоизоляционных целей. Зная зависимость теплопроводности бетона от его характеристик можно выбрать оптимальный вид материала для постройки стен.

Коэффициент теплопроводности железобетона

Теплопроводность бетона и утепление зданий

Решение о теплоизоляции стен возводимых зданий принимается в зависимости от того, из каких видов бетона производится сооружение стен. Бетонные изделия делятся на следующие виды:

  • конструкционные, применяемые для капитальных стен. Отличаются повышенной нагрузочной способностью, увеличенной плотностью, а также способностью ускоренными темпами проводить тепло;
  • теплоизоляционные, используемые в ненагруженных конструкциях. Характеризуются уменьшенным удельным весом, ячеистой структурой, благодаря которой снижается теплопроводность стен.

Таблица теплопроводности строительных материалов: коэффициенты

Для поддержания комфортной температуры в помещении можно возводить стены из различных видов бетона. При этом толщина стен будет существенно изменяться. Одинаковый уровень теплопроводности капитальных стен обеспечивается при следующей толщине:

  • пенобетон – 25 см;
  • керамзитобетон – 50 см;
  • кирпичная кладка – 65 см.

Для поддержания благоприятного микроклимата, в рамках мероприятий по энергосбережению, выполняется теплоизоляция строительных конструкций. На стадии разработки проекта специалисты определяют возможные пути потери тепла и выбирают оптимальный вариант утеплителя.

Сравнительный график коэффициентов теплопроводности некоторых строительных материалов и утеплителей

Основной объем тепловых потерь происходит из-за недостаточно эффективной теплоизоляции следующих частей здания:

  • поверхности пола;
  • капитальных стен;
  • кровельной конструкции;
  • оконных и дверных проемов.

При профессиональном подходе и выборе эффективных утеплителей можно сделать свой дом более комфортным, а также сэкономить значительный объем денежных средств на отоплении.

Как производится расчет с учетом коэффициента теплопроводности бетона

Для поддержания комфортной температуры и снижения теплопотерь несущие стены современных зданий выполняются многослойными и включают капитальные конструкции, теплоизоляционные материалы, отделочные покрытия. Каждый слой сэндвича имеет определенную толщину.

Решая задачу по расчету толщины теплоизолятора, необходимо использовать формулу расчета теплового сопротивления – R=p/k, которая расшифровывается следующим образом:

  • R – величина температурного сопротивления;
  • p – значение толщины слоя, указанное в метрах;
  • k – коэффициент теплопроводности железобетона, бетона или другого материала, из которого изготовлены стены.

Используя данную зависимость можно самостоятельно выполнить расчет, используя обычный калькулятор. Для этого необходимо разделить толщину строительной конструкции на коэффициент теплопроводимости бетона или другого материала. Рассмотрим пример расчета для стен толщиной 0,3 метра, возведенных из газобетона с удельным весом 1000 т/м 3 и степенью теплопроводности, равной 0,31.

Алгоритм вычислений:

  • Рассчитайте термосопротивление, разделив толщину стен на коэффициент теплопроводности – 0,3:0,31=0,96.
  • Отнимите полученный результат от предельно допустимого для определенной климатической зоны – 3,28-0,96=2,32.

Перемножив коэффициент теплопроводности утеплителя на величину термического сопротивления, получим в результате требуемый размер слоя. Например, толщина листового пенопласта с коэффициентом теплопроводности 0,037 составит – 0,037х2,32=0,08 м.

Заключение

При выполнении проектных работ и осуществлении мероприятий по теплоизоляции зданий необходимо учитывать теплопроводность бетона. Она зависит от структуры, плотности и влажности стройматериала. Понимая определение теплопроводности, и владея методикой расчетов, несложно определить толщину утеплителя для бетонных стен здания. Правильно подобранный теплоизолятор позволит минимизировать тепловые потери, уменьшить затраты на отопление, а также обеспечить поддержание благоприятной температуры.

Что такое теплопроводность бетона, коэффициент теплопроводности монолитного железобетона

При возведении частного дома или проведении утепляющих работ необходимо ответственно подойти к вопросам покупки материалов. Чтобы уменьшить потери тепловой энергии и снизить расходы на обогрев, следует учитывать такой параметр, как теплопроводность бетона. Он определяет способность блоков пропускать тепло и считается важнейшей эксплуатационной характеристикой.

Влияние теплопроводности на микроклимат внутри помещения

Среди большого разнообразия материалов бетонный массив считается достаточно популярным. Его ключевым свойством считается степень теплопередачи. Чтобы избежать непредвиденных теплопотерь, нужно учитывать это значение еще при составлении проекта теплоизоляции. В таком случае постройка будет как надежной и долговечной, так и комфортной для пребывания.

Если определить коэффициент теплопроводности бетона и найти подходящие материалы теплоизоляции, это позволит получить такие преимущества:

  • снизить затраты тепловой энергии;
  • уменьшить расходы на отопление;
  • организовать в помещении комфортный микроклимат.

Зависимость микроклимата в доме от степени теплопередачи объясняется следующими особенностями:

  1. По мере роста значений увеличивается интенсивность подачи тепла. В результате помещение быстрее остывает, но так же быстрее прогревается.
  2. Если теплопередача снижается, тепло долго удерживается внутри здания и не выходит наружу.

В результате степень проводимости тепловой энергии становится ключевым фактором, определяющим комфорт пребывания в доме. В зависимости от особенностей материала, он может обладать разной структурой и свойствами, а также теплопроводностью. Перед выбором блоков нужно внимательно изучить их эксплуатационные свойства и подготовить грамотный проект.

Теплопроводность железобетона и тепловое сопротивление

Начиная строительство помещения, следует ознакомиться с такими характеристиками:

  1. Коэффициент проводимости тепла. Он указывает на объемы тепла, которое проходит через блок в течение заданного интервала. Если значение снижается, это уменьшает способность пропускать тепловую энергию. При повышении значений ситуация выглядит противоположным образом.
  2. Сопротивление конструкций к потере тепла. Показатель указывает на способность материала сохранять тепло внутри постройки. Если он высокий, бетон подходит для теплоизоляции, если низкий — для быстрого отвода тепла наружу.

При составлении проекта здания и проведении тепловых расчетов важно уделять таким значениям особое внимание.

Коэффициент теплопроводности

В поисках хорошего материала для строительства необходимо определить, как меняется степень теплопроводности в зависимости от типа и модели монолита.

Коэффициент для различных видов монолита

Для сравнения показателей теплопроводности следует ознакомиться с таблицей, охватывающей свойства всех типов материала. Наименьшая степень присутствует у пористых конструкций:

  1. Сухие блоки и газонаполненный бетон обладают небольшой теплопроводностью. Она зависит от показателей плотности. Если удельный вес блока составляет 0,6 т/м³, коэффициент составит 0,14. При плотности 1 т/м³ — 0,31. Если влажность находится на базовом уровне, показатели увеличатся от 0,22 до 0,48. При повышении влажности — от 0,25 до 0,55.
  2. Бетон с наполнением керамзитом. С учетом значений плотности определяется теплопроводность. Изделие с плотностью 0,5 т/м³ получит показатель 0,14. По мере увеличения плотности до 1,8 т/м³ свойство вырастет до 0,66.

При использовании шлака теплопроводность составит 0,3-0,7. Изделия на основе кварцевого или перлитового песка с плотностью 0,8-1 получат проводимость тепла 0,22-0,41.

Факторы влияющие на коэффициент

Степень проводимости бетона любой марки определяется множеством факторов. В их числе:

  1. Структура массива. Если в монолите присутствуют воздушные полости, передача тепла будет медленной и без больших потерь. По мере увеличения пористости теплоизоляция улучшается.
  2. Удельный вес массива. Монолит обладает разной плотностью, которая определяет его структуру и интенсивность обмена тепла. При росте показателей плотности растет и теплоотдача. В результате конструкция быстрее лишается тепла.
  3. Содержание влаги в стенах из бетона. Массивы с пористой структурой гигроскопичны. Остатки влаги, находящейся в капиллярах, могут просачиваться в бетон и заполнять воздушные поры, способствуя быстрой передаче тепла.

С помощью пористых компонентов можно защитить постройку от быстрого расходования тепла и обеспечить хорошие климатические условия в здании. Изделия с низкой теплопроводностью эффективны при изоляции помещений, поэтому их применяют в северных регионах с суровыми зимами.

Теплопроводность и утепление зданий

Приступая к организации эффективной теплозащиты частного жилища, важно обращать внимание на тип материала, из которого создаются стены. С учетом специфики конструкции и эксплуатационных свойств, выделяют такие разновидности бетонных масивов:

  1. Конструкционные. Необходимы при возведении капитальных стен. Их характеризует повышенная устойчивость к нагрузкам и способность быстро пропускать тепловую энергию.
  2. Материалы для теплоизоляции. Задействуются при обустройстве помещений с минимальными нагрузками на стены. Обладают небольшим весом, пористым строением и малой теплопередачей.

Чтобы в помещении всегда сохранялась комфортная температура, рекомендуется использовать для возведения стен разные виды бетона. Однако в таком случае показатели толщины стен будут меняться. Оптимальный уровень проводимости тепла возможен при таких параметрах толщины:

  1. Пенобетон — не больше 25 см.
  2. Керамзитобетон — до 50 см.
  3. Кирпичи — 65 см.

Как производится расчет

Для сохранения тепла внутри дома и сокращения потерь тепловой энергии несущие стены делаются многослойными. Чтобы рассчитать толщину слоя изоляции, необходимо руководствоваться следующей формулой — R=p/k.

Она имеет следующую расшифровку:

  • R — показатель устойчивости к скачкам температуры;
  • p — толщина слоя в метрах;
  • k — Проводимость тепла монолитом.

Теплопроводность строительных материалов таблица

Конструкционные материалы и их показатели

Конструкционный бетон, теплопроводность которого зависит от применяемых наполнителей, пользуется большой популярностью. Это обусловлено его прочностью и эластичностью, что позволяет возводить надежные и защищенные от потерь тепла постройки.

Материалы из бетона с добавлением пористых заполнителей

Пористые конструкции характеризуются хорошим удержанием тепла, при этом точный показатель теплопроводности зависит от следующих факторов:

  1. Параметры ячеистости.
  2. Уровень влажности.
  3. Показатели плотности.
  4. Теплопроводность матрицы.

Показатели теплоизоляционных материалов

Теплоизоляционные конструкции, состоящие из шлакового наполнителя и керамзита, характеризуются минимальной теплопроводностью. Однако их прочностные свойства остаются невысокими, поэтому основная сфера применения — изоляция несущих стен и пола. Возводить основные конструкции из таких материалов запрещено.

Таблица показателей

Таблица значений для разных материалов выглядит следующим образом:

МатериалПлотность кг/м³Теплопроводность

Вт/(м/С)

Паро-

проницаемость

Сопротивление теплопередаче
Железобетон25001.690.037.10
Бетон24001.510.036.34
Керамзитобетон18000.660.092.77
Кирпич красный18000.560.112.35
Пенобетон3000.080.260.34
Гранит28003.490.00814.6
Мрамор28002.910.00812.2

Руководствуясь сведениями из этой таблицы, можно подобрать оптимальный строительный материал для возведения надежной и защищенной от холода постройки.

От чего зависит коэффициент теплопроводности бетона: влияние плотности и заполнителей, классификация бетонов, строительство

Способность различных бетонов сохранять тепло в помещении в первую очередь зависит от их плотности или внутренней структуры, то есть, материал делится на классы, например, B20 или В25. К тому же, в состав раствора могут входить различные заполнители, от которых тоже зависит термопередача у готовой продукции.

Обо всём этом мы поговорим ниже, а также продемонстрируем вам по нашей теме видео в этой статье.

Влияние плотности и заполнителей на термические свойства

Диаграмма теплопроводности материалов

Пояснение. Теплопроводностью материала называется его способность переносить внутреннюю энергию от горячих участков к холодным посредством хаотического движения молекул. Данное понятие является противоположностью термическому сопротивлению, которое означает способность верхних слоёв материала препятствовать распространению тепла.

Какие бывают бетоны

Примечание. Бетоном называют искусственный камень, получаемый при размешивании и твердении вяжущего компонента (в данном случае — цемент), воды, песка и более крупного заполнителя (щебень, гравий, керамзит, пластик). Его цена зависит от плотности материала и способа изготовления.

Монолитные ЖБ стены

  1. Бетоны в первую очередь классифицируются по своей плотности, так они бывают: 1) особо лёгкие, где плотность составляет менее 500кг/м 3 ; 2) лёгкие — от 500кг/м 3 до 1800кг/м 3 ; 3) тяжёлые — от 1800кг/м 3 до 2500кг/м 3 ; 4) особо тяжёлые — от 2500кг/м 3 и выше.
  2. Также материал классифицируется по структуре и бывает: 1) крупнозернистым; 2) ячеистым; 3) поризованным; 4) плотным. При этом коэффициент теплопроводности железобетона, который относится к четвёртому классу, является самым высоким и составляет от 1,28 Вт/м*K до 1,51 Вт/м*K, то есть, чем выше плотность, тем легче и быстрее внутренняя энергия (тепло) передаётся на более холодные участки.
  3. Бетоны могут классифицироваться по виду вяжущего вещества:
  • цементные;
  • силикатные;
  • гипсовые;
  • шлакощелочные;
  • полимербетоны;
  • полимерцементные.

Безусловно, полимеры обладают наиболее низкой теплопроводностью, поэтому коэффициент теплопроводности полистиролбетона самый низкий — от 0,057Вт*⁰C до 0,2Вт*⁰C (в зависимости от плотности), то есть, ним можно утеплять помещение.

  1. Ну и, конечно, все ЖБИ классифицируются по назначению и бывают:
  • конструкционными;
  • конструкционно-теплоизоляционными;
  • теплоизоляционными;
  • гидротехническими;
  • дорожными;
  • химически устойчивыми.

Нас в данном случае интересует 2-ой и 3-ий пункты, где ЖБК при сравнительно малой толщине способны обеспечить не только несущую способность, но и сохранить тепло в помещении. Например, коэффициент теплопроводности пенобетона в зависимости от наполнителя (песок, зола) и назначения составляет от 0,08Вт*⁰C до 0,29Вт*⁰C, а коэффициент теплопроводности газобетона, учитывая те же параметры, от 0,072Вт*⁰C до 0,183Вт*⁰C.

Строительство

ЗаполнительМасса (кг/м 3 )Средний коэффициент теплопроводности (Вт/м*⁰C)
Штыкованный бетон (цемент 165кг/м 3 )
Пемза7750,193
Кусковой пористый и доменный гранулированный шлак10450,324
Котельный шлак11900,314
Песок, котельный шлак14500,461
Песок, кирпичный щебень16600,620
Песок, гравий20551,319
Трамбованный бетон (цемент 165кг/м 3 )
Пемза8640,24
Кусковой пористый и доменный гранулированный шлак11400,327
Котельный шлак12580,335
Песок, котельный шлак13400,393
Песок, кирпичный щебень15600,544
Песок, гравий18160,733
Трамбованный бетон (цемент 245кг/м 3 )
Пемза8850,262
Кусковой пористый и доменный гранулированный шлак11650,317
Котельный шлак13000,348
Песок, котельный шлак13750,42
Песок, кирпичный щебень18200,7
Песок, гравий21271,372

Таблица теплопроводности бетонов в сухом виде

Стены из пеноблоков. Фото

Масса (кг/м 3 )Среднее количество ячеек/см 2 (штук)Средний диаметр ячеек (мм)Средний коэффициент теплопроводности (Вт/м*⁰C)
2532210,630,069
282531,280,087
314231,860,101
3682010,640,088
3731610,710,088
366880,970,098
370601,170,102
4151860,660,096
4151230,810,102
420421,380,112
5632840,510,129
5392020,610,11
5591450,710,127
580940,890,14
6113000,490,14
633701,070,154
620221,790,158
9133130,410,217
927580,960,234
956221,53

Таблица теплопроводности пенобетонов в сухом виде

В настоящее время, благодаря изобилию материалов на строительном рынке, при строительстве дома своими руками можно выбрать наиболее «тёплые» элементы для кладки, что в дальнейшем скажется на стоимости эксплуатации (меньший расход энергоносителей для отопительных приборов). Например, коэффициент теплопроводности керамзитобетонных блоков с плотностью 1000кг/м 3 составляет 0,41Вт/м⁰C, что вдвое меньше аналогичного показателя кирпичной кладки!

А вот коэффициент теплопроводности керамзитобетона с плотностью 1200кг/м 3 будет больше — 0,52Вт/м⁰C и так далее, но любой из таких блоков подойдёт для малоэтажного строительства, следовательно, настоящий материал как нельзя лучше подходит для частного сектора.

Конечно, здесь может возникнуть проблема из-за более высокой стоимости, но можно также использовать более дешёвые ячеистые блоки с другим наполнителем из пено-, газо- или шлакобетона. Конечно, очень важно учитывать способность материала впитывать волу — чем она больше, тем хуже, так как мокрая кладка превосходно проводит тепло и в таких случаях потребуется дополнительная лицевая отделка с гидробарьером.

Заключение

При выборе материала для строительства дома вы можете ориентироваться на таблицы, приведенные в этой статье, и это будет для вас инструкция по теплопроводности. Но, тем не менее, для проектировки нужны общие расчёты, где учитывается не только возможность стен удерживать тепло, но также среднегодовая температура воздуха в регионе и вид отопления, которое вы будете использовать при эксплуатации здания.

Монолитный бетон: характеристики, состав, изготовление, применение

Монолитная технология бетонирования сегодня активно применяется при возведении крупных объектов, таких как торговые центры, многоэтажные жилые и административные здания, терминалы, спортивные комплексы, а также для сооружения малоэтажного индивидуального жилья. В монолитном строительстве используют тяжелые и легкие бетоны и два вида опалубки: традиционную съемную и стремительно набирающую популярность несъемную.

Преимущества монолитного строительства

Монолитная технология возведения зданий из бетона позволяет:

  • Строить здания сложных архитектурных форм, в том числе криволинейных. Монолитное строительство активно ведется в Москве, Санкт-Петербурге, Самаре, Томске.
  • Создавать проекты с высокими потолками и большими пролетами.
  • Получать поверхности без швов и стыков, ослабляющих прочность строительной конструкции.
  • Возводить здания любой этажности.

Особенности монолитного строительства со съемной опалубкой

Возведение конструкций из монолитного бетона включает опалубочные, арматурные, бетонные работы.

Виды съемной опалубки

  • Деревянная. Для ее изготовления применяют пиломатериалы из древесины хвойных пород с естественной влажностью. Доски сколачивают в щиты. Вариант – водостойкая ламинированная фанера. Такой вид опалубки отличается низкой теплопроводностью, небольшой массой, простотой демонтажа, благодаря малым силам сцепления с бетонной смесью. Недостатки – гигроскопичность, слабая сопротивляемость деформациям, ограниченная оборачиваемость, невысокий эксплуатационный период.
  • Металлическая. Обычно ее изготавливают из «черной» углеродистой стали Ст3 в цехе по производству металлоконструкций. Стороны, которые соприкасаются с бетонной смесью, покрывают особой смазкой, облегчающей процесс демонтажа, противоположные поверхности окрашиваются. Все элементы опалубки маркируются. Преимущества – длительный эксплуатационный период, оборачиваемость от 50 раз, жесткость, устойчивость к деформациям. Недостатки – большая масса, теплопроводность и высокая стоимость.

Наиболее популярна, особенно в частном строительстве, деревянная опалубка. Правила установки опалубочных элементов зависят от вида строительной конструкции.

Арматурные работы

Для повышения устойчивости бетона к различным нагрузкам бетонные элементы усиливают арматурной сталью, которая разделяется на горячекатаные стержни (с гладкой поверхностью и периодическим профилем) и холоднокатаную проволоку (гладкую и периодического профиля).

Бетон, усиленный арматурной сталью, называют железобетоном. По назначению арматуру делят на рабочую, распределительную, монтажную. Арматура может располагаться штучно или соединяться в арматурные сетки и каркасы. Стержни и проволоку в сетки и каркасы соединяют связыванием или сваркой.

Бетонные работы

Основные этапы бетонных работ: изготовление бетонной смеси на месте строительства или ее доставка с бетонного завода, заливка в опалубку, обеспечение условий твердения, гарантирующих набор марочной прочности.

В общем случае для возведения стен, устройства фундаментов и плит перекрытия используется тяжелый бетон, в состав которого входят:

  • Вяжущее, чаще всего портландцемент марок М400 и М500.
  • Мелкий заполнитель – песок очищенный, карьерный или речной.
  • Щебень – гранитный, гравийный, известняковый.
  • Вода – из питьевого трубопровода или проверенная на качество в лаборатории.
  • Добавки – для обеспечения требуемых свойств пластичности продукта или отвердевшего бетонного элемента.

В рядовом монолитном строительстве для сооружения фундаментов, стен, покрытий и перекрытий чаще всего применяют бетон марок М200, М250, М300, которым соответствуют классы прочности В15, В20, В25. Пропорции компонентов зависят от требуемого класса прочности и марки вяжущего.

Таблица состава тяжелого бетона для монолитного строительства при использовании цемента марок М400 и М500

Пропорции компонентов Ц:П:Щ:В по массе

Расход компонентов на 1 м 3 , кг

В малых объемах бетонная смесь изготавливается на месте строительства с использованием бетономешалок. Большие объемы пластичного строительного материала заказывают на бетонном заводе. Смесь доставляют на место автобетоносмесителями или бетононасосами, если планируется укладка бетона в сложнодоступные места. Во время транспортировки пластичную смесь защищают от осадков, в летнее время – от жары, в зимнее – от замерзания. Смесь укладывают с уплотнением, необходимым для ликвидации воздушных пазух. Чаще всего для уплотнения используются электромеханические вибраторы.

После укладки смеси в опалубку начинается процесс твердения. Для обеспечения нормативных условий требуется:

  • В летнее время защищать бетонную поверхность от ярких солнечных лучей и слишком быстрого высыхания под воздействием ветра.
  • В зимнее время обеспечивать нормальные условия твердения до набора минимум 50% нормативной прочности. Этого добиваются с помощью утепления конструкций теплоизоляционными матами, шлаком, опилками. Для зимнего бетонирования в смесь добавляют противоморозные добавки, прогревают ее перед укладкой в опалубку, используют способ электрического прогрева.

Опалубку снимают в последовательности, которая указывается в проектной документации. Перед снятием опалубки открытые бетонные поверхности осматривают и простукивают. В слабых местах при простукивании молотком раздается глухой звук, а при увеличении силы удара на бетонном элементе остаются вмятины.

Особенности монолитного бетонирования с несъемной опалубкой

Монолитный бетон в несъемной опалубке – достаточно новая строительная технология, получающая все большее распространение. Чаще всего для осуществления такого строительства используется пенобетон. Это легкий ячеистый материал, получаемый в результате твердения смеси из вяжущего, песка, воды и пенообразователя. Структура пористая, поры закрытые, что обеспечивает достаточно высокую влагостойкость. В зависимости от вида используемой опалубки, применяют пенобетон различной плотности – D250-D800. Пенобетон должен быть хорошего качества, иначе застывшую внутри опалубки смесь заменить будет невозможно. Целесообразно приобретать готовый пенобетон у проверенных производителей. В его состав входят:

  • Портландцемент марок М400 Д0 (без минеральных добавок) или М500 Д0 первой группы активности при пропаривании. Если партия цемента имеет вторую или третью группу активности, что можно выяснить только с помощью лабораторных испытаний, количество цемента в смеси увеличивают в соответствии с рекомендациями специалистов.
  • Очищенный речной песок с модулем крупности 1-2,5 мм. Присутствие глины недопустимо, поскольку она снижает прочность затвердевшего пенобетона.
  • Пена. Концентрат должен соответствовать типу генератора.
  • Вода. Она должна быть чистой, а ее температура – соответствовать температуре пенообразователя.

Вид несъемной опалубки выбирается, в зависимости от этажности дома и климатических условий региона, в котором ведется строительство. Наиболее популярны:

  • Несъемная кирпичная опалубка – наиболее надежный вариант, используемый даже в многоэтажном строительстве. Кирпич – прочный строительный материал, поэтому в этом случае берут теплоизоляционный пенобетон низкой плотности. Кирпичная кладка может выполнять роль двусторонней опалубки (колодцевая кладка) или односторонней. Во втором случае функции внутренней опалубки выполняет листовой материал высокой прочности и жесткости.
  • Облегченный вариант. В этом случае используются листовые материалы – цементно-стружечные плиты, фанера, ОСП, влагостойкие и пожаростойкие листы ГВЛ.
  • Специальные системы для несъемной опалубки из пенополистироловых пустотелых блоков. Строители их называют лего-блоки. Они не могут служить фасадной облицовкой, но обеспечивают прекрасные теплоизоляционные характеристики.

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

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

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

Материал

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

Коэффициент теплопроводности, Вт/ (м*К)

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

0,872—1,163

Коэффициент теплопроводности строительных материалов — opechkah.ru

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

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

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

Что такое теплопроводность, какими единицами измерения она описывается?

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

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

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

Коэффициент теплопроводности материала

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Особенности влажностного режима помещений определяются по следующей таблице:

Таблица определения влажностного режима помещений

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

Кстати, о влажности!..

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

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

Таблица для выбора режима эксплуатации ограждающих конструкций

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

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

Таблицы будут приведены ниже, под теоретической частью.

Сопротивление теплопередаче

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

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

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

R = h/λ

где:

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

h — толщина этого слоя, выраженная в метрах;

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

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

Формула сопротивления перегородки с n-слоев будет такой:

Rsum = R₁ + R₂ + …+Rn + Rai + Rao

где:

Rsum— суммарное термическое сопротивление ограждающей конструкции;

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

Rai— сопротивление пристенного слоя воздуха внутри;

Rao— сопротивление пристенного слоя воздуха снаружи.

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

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

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

Таблица термических сопротивлений замкнутых воздушных прослоек

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

Таблицы коэффициентов теплопроводности различных групп строительных материалов
Таблица коэффициентов теплопроводности кирпичных кладок и каменных облицовок стен
Наименование материала ρ
Средняя плотность материала
кг/м³
λ₀
Коэффициент теплопроводности в идеальных условиях и в сухом состоянии
Вт/(м×℃)
λА
Коэффициент теплопроводности для условий эксплуатации А
Вт/(м×℃)
λБ
Коэффициент теплопроводности для условий эксплуатации Б
Вт/(м×℃)
Кирпичная кладка из сплошного кирпича на различных растворах
Стандартный керамический (глиняный) – на цементно-песчаном кладочном растворе 1800 0,56 0,70 0,81
Стандартный керамический на цементно-шлаковом растворе 1700 0,52 0,64 0,76
Стандартный керамический на цементно-перлитовом растворе 1600 0,47 0,58 0,70
Силикатный на цементно-песчаном кладочном растворе 1800 0,70 0,76 0,87
Трепельный термооизоляционный, на цементно-песчаном кладочном растворе 1200 0,35 0,47 0,52
— то же, но с плотностью 1000 0,29 0,41 0,47
Шлаковый, на цементно-песчаном кладочном растворе 1500 0,52 0,64 0,70
Кладка из пустотного кирпича
Кирпич керамический, с плотностью 1400 кг/м³, на цементно-песчаном кладочном растворе 1600 0,47 0,58 0,64
— то же, но с плотностью кирпича 1300 кг/м³ 1400 0,41 0,52 0,58
— то же, но с плотностью кирпича 1000 кг/м³ 1200 0,35 0,47 0,52
Кирпич силикатный, одиннадцатипустотный, на цементно-песчаном кладочном растворе 1500 0,64 0,70 0,81
— то же, четырнадцатипустотный 1400 0,52 0,64 0,76
Кладка или облицовка поверхностей натуральным камнем
Гранит или базальт 2800 3,49 3,49 3,49
Мрамор 2800 2,91 2,91 2,91
Туф 2000 0,76 0,93 1,05
— то же, но с плотностью 1800 0,56 0,70 0,81
— то же, но с плотностью 1600 0,41 0,52 0,64
— то же, но с плотностью 1400 0,33 0,43 0,52
— то же, но с плотностью 1200 0,27 0,35 0,41
— то же, но с плотностью 1000 0,21 0,24 0,29
Известняк 2000 0,93 1,16 1,28
— то же, но с плотностью 1800 0,70 0,93 1,05
— то же, но с плотностью 1600 0,58 0,73 0,81
— то же, но с плотностью 1400 0,49 0,56 0,58
Таблица коэффициентов теплопроводности бетонов различного типа
Наименование материала ρ
кг/м³
λ₀
Вт/(м×℃)
λА
Вт/(м×℃)
λБ
Вт/(м×℃)
Бетоны на плотном заполнителе
Железобетон 2500 1.69 1.92 2.04
Бетон на натуральном гравии или щебне 2400 1.51 1.74 1.86
Бетоны на натуральных пористых заполнителях
Пемзобетон 1600 0.52 0.6 0.68
— то же, но с плотностью 1400 0.42 0.49 0.54
— то же, но с плотностью 1200 0.34 0.4 0.43
— то же, но с плотностью 1000 0.26 0.3 0.34
— то же, но с плотностью 800 0.19 0.22 0.26
Туфобетон 1800 0.64 0.87 0.99
— то же, но с плотностью 1600 0.52 0.7 0.81
— то же, но с плотностью 1400 0.41 0.52 0.58
— то же, но с плотностью 1200 0.29 0.41 0.47
Бетон на вулканическом шлаке 1600 0.52 0.64 0.7
— то же, но с плотностью 1400 0.41 0.52 0.58
— то же, но с плотностью 1200 0.33 0.41 0.47
— то же, но с плотностью 1000 0.24 0.29 0.35
— то же, но с плотностью 800 20 0.23 0.29
Бетоны на искусственных пористых наполнителях
Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией 1200 0.41 0.52 0.58
— то же, но с плотностью 1000 0.33 0.41 0.47
— то же, но с плотностью 800 0.23 0.29 0.35
Керамзитобетон на керамзитовом песке или керамзитопенобетон 1800 66 0.8 0.92
— то же, но с плотностью 1600 0.58 0.67 0.79
— то же, но с плотностью 1400 0.47 0.56 0.65
— то же, но с плотностью 1200 0.36 0.44 0.52
— то же, но с плотностью 1000 0.27 0.33 0.41
— то же, но с плотностью 800 0.21 0.24 0.31
— то же, но с плотностью 600 0.16 0.2 0.26
— то же, но с плотностью 500 0.14 0.17 0.23
Керамзитобетон на перлитовом песке 1000 0.28 0.35 0.41
— то же, но с плотностью 800 0.22 0.29 0.35
Перлитобетон 1200 0.29 0.44 0.5
— то же, но с плотностью 1000 0.22 0.33 0.38
— то же, но с плотностью 800 0.16 0.27 0.33
— то же, но с плотностью 600 0.12 0.19 0.23
Шлакопемзобетон 1800 0.52 0.63 0.76
— то же, но с плотностью 1600 0.41 0.52 0.63
— то же, но с плотностью 1400 0.35 0.44 0.52
— то же, но с плотностью 1200 0.29 0.37 0.44
— то же, но с плотностью 1000 0.23 0.31 0.37
Шлакопемзопено и шлакопемзогазобетон 1600 0.47 0.63 0.7
— то же, но с плотностью 1400 0.35 0.52 0.58
— то же, но с плотностью 1200 0.29 0.41 0.47
— то же, но с плотностью 1000 0.23 0.35 0.41
— то же, но с плотностью 800 0.17 0.29 0.35
Вермикулетобетон 800 0.21 0.23 0.26
— то же, но с плотностью 600 0.14 0.16 0.17
— то же, но с плотностью 400 0.09 0.11 0.13
— то же, но с плотностью 300 0.08 0.09 0.11
Ячеистые бетоны
Газобетон, пенобетон, газосиликат, пеносиликат 1000 0.29 0.41 0.47
— то же, но с плотностью 800 0.21 0.33 0.37
— то же, но с плотностью 600 0.14 0.22 0.26
— то же, но с плотностью 400 0.11 0.14 0.15
— то же, но с плотностью 300 0.08 0.11 0.13
Газозолобетон, пенозолобетон 1200 0.29 0.52 0.58
— то же, но с плотностью 1000 0.23 0.44 0.59
— то же, но с плотностью 800 0.17 0.35 0.41
Таблица коэффициентов теплопроводности строительных растворов на цементной, известковой, гипсовой основе
Наименование материала ρ
кг/м³
λ₀
Вт/(м×℃)
λА
Вт/(м×℃)
λБ
Вт/(м×℃)
Обычный цементно-песчаный раствор 1800 0.58 0.76 0.93
Сложный раствор из цемента, песка, извести 1700 0.52 0.7 0.87
Цементно-шлаковый раствор 1400 0.41 0.52 0.64
Цементно-перлитовый раствор 1000 0.21 0.26 0.3
— то же, но с плотностью 800 0.16 0.21 0.26
Известково-песчаный раствор 1600 0.47 0.7 0.81
— то же, но с плотностью 1200 0.35 0.47 0.58
Гипсово-перлитовый раствор 600 0.14 0.19 0.23
Гипсово-перлитовый поризованный раствор 500 0.12 0.15 0.19
— то же, но с плотностью 400 0.09 0.13 0.15
Гипсовые плиты литые конструкционные 1200 0.35 0.41 0.47
— то же, но с плотностью 1000 0.23 0.29 0.35
Листы гипсокартона (сухая штукатурка) 800 0.15 0.19 0.21
Таблица коэффициентов теплопроводности дерева, изделий на основе древесины, а также других природных материалов
Наименование материала ρ
кг/м³
λ₀
Вт/(м×℃)
λА
Вт/(м×℃)
λБ
Вт/(м×℃)
Хвойная древесина (сосна иди ель) поперек волокон 500 0,09 0,14 0,18
— они же — вдоль волокон 500 0,18 0,29 0,35
Древесина плотных лиственных пород (дуб, бук, ясень) поперек волокон 700 0,1 0,18 0,23
— они же — вдоль волокон 700 0,23 0,35 0,41
Клееная фанера 600 0,12 0,15 0,18
Облицовочный картон 1000 0,18 0,21 0,23
Картон строительный многослойный 650 0,13 0,15 0,18
Плиты древесно-волокнистые (ДВП), древесно-стружечные (ДСП), ориентированно-стружечные (ОСП) 1000 0,15 0,23 0,29
— то же, но для плотности 800 0,13 0,19 0,23
— то же, но для плотности 600 0,11 0,13 0,16
— то же, но для плотности 400 0,08 0,11 0,13
— то же, но для плотности 200 0,06 0,07 0,08
Плиты фибролитовые, арболит на основе портландцемента 800 0,16 0,24 0,3
— то же, но для плотности 600 0,12 0,18 0,23
— то же, но для плотности 400 0,08 0,13 0,16
— то же, но для плотности 300 0,07 0,11 0,14
Плиты камышитовые 300 0,07 0,09 0,14
— то же, но для плотности 200 0,06 0,07 0,09
Плиты торфяные термоизоляционные 300 0,064 0,07 0,08
— то же, но для плотности 200 0,052 0,06 0,064
Пакля строительная 150 0,05 0,06 0,07
Таблица коэффициентов теплопроводности материалов, применяемых в термоизоляционных целях
Наименование материала ρ
кг/м³
λ₀
Вт/(м×℃)
λА
Вт/(м×℃)
λБ
Вт/(м×℃)
Минеральная вата, стекловата
Маты минеральной ваты прошивные или на синтетическом связующем 125 0.056 0.064 0.07
— то же, но для плотности 75 0.052 0.06 0.064
— то же, но для плотности 50 0.048 0.052 0.06
Плиты минеральной ваты на синтетическом и битумном связующих — мягкие, полужесткие и жесткие 350 0.091 0.09 0.11
— то же, но для плотности 300 0.084 0.087 0.09
— то же, но для плотности 200 0.07 0.076 0.08
— то же, но для плотности 100 0.056 0.06 0.07
— то же, но для плотности 50 0.048 0.052 0.06
Плиты минеральной ваты на органофосфатном связующем — повышенной жесткости 200 0.064 0.07 0.076
Плиты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем 50 0.056 0.06 0.064
Маты и полосы из стеклянного волокна прошивные 150 0.061 0.064 0.07
Синтетические утеплители
Пенополистирол 150 0.05 0.052 0.06
— то же, но для плотности 100 0.041 0.041 0.052
— то же, но для плотности 40 0.038 0.041 0.05
Пенопласт ПХВ-1 и ПВ-1 125 0.052 0.06 0.064
— то же, но для плотности 100 и менее 0.041 0.05 0.052
Пенополиуретан плитный 80 0.041 0.05 0.05
— то же, но для плотности 60 0.035 0.041 0.041
— то же, но для плотности 40 0.029 0.04 0.04
Пенополиуретан напылением 35 0.027 0.033 0.035
Плиты из резольноформальдегидного пенопласта 100 0.047 0.052 0.076
— то же, но для плотности 75 0.043 0.05 0.07
— то же, но для плотности 50 0.041 0.05 0.064
— то же, но для плотности 40 0.038 0.041 0.06
Пенополиэтилен 30 0.03 0.032 0.035
Плиты из полиизоцианурата (PIR) 35 0.024 0.028 0.031
Перлитопласт-бетон 200 0.041 0.052 0.06
— то же, но для плотности 100 0.035 0.041 0.05
Перлитофосфогелевые изделия 300 0.076 0.08 0.12
— то же, но для плотности 200 0.064 0.07 0.09
Каучук вспененный 85 0.035 0.04 0.045
Утеплители на натуральной основе
Эковата 60 0.041 0.054 0.062
— то же, но для плотности 45 0.038 0.05 0.055
— то же, но для плотности 35 0.035 0.042 0.045
Пробка техническая 50 0.037 0.043 0.048
Листы пробковые 220 0.035 0.041 0.045
Плиты льнокостричные термоизоляционные 250 0.054 0.062 0.071
Войлок строительный шерстяной 300 0.057 0.065 0.072
— то же, но для плотности 150 0.045 0.051 0.059
Древесные опилки 400 0.092 1.05 1.12
— то же, но для плотности 200 0.071 0.078 0.085
Засыпки минеральные
Керамзит — гравий 800 0.18 0.21 0.23
— то же, но для плотности 600 0.14 0.17 0.2
— то же, но для плотности 400 0.12 0.13 0.14
— то же, но для плотности 300 0.108 0.12 0.13
— то же, но для плотности 200 0.099 0.11 0.12
Шунгизит — гравий 800 0.16 0.2 0.23
— то же, но для плотности 600 0.13 0.16 0.2
— то же, но для плотности 400 0.11 0.13 0.14
Щебень из доменного шлака, шлаковой пемзы и аглоперита 800 0.18 0.21 0.26
— то же, но для плотности 600 0.15 0.18 0.21
— то же, но для плотности 400 1.122 0.14 0.16
Щебень и песок из вспученного перлита 600 0.11 0.111 0.12
— то же, но для плотности 400 0.076 0.087 0.09
— то же, но для плотности 200 0.064 0.076 0.08
Вермикулит вспученный 200 0.076 0.09 0.11
— то же, но для плотности 100 0.064 0.076 0.08
Песок строительный сухой 1600 0.35 0.47 0.58
Пеностекло или газостекло
Пеностекло или газо-стекло 400 0.11 0.12 0.14
— то же, но для плотности 300 0.09 0.11 0.12
— то же, но для плотности 200 0.07 0.08 0.09
Таблица коэффициентов теплопроводности кровельных, гидроизоляционных, облицовочных, рулонных и наливных напольных покрытий
Наименование материала ρ
кг/м³
λ₀
Вт/(м×℃)
λА
Вт/(м×℃)
λБ
Вт/(м×℃)
Асбестоцементные
Листы асбестоцементные плоские («плоский шифер») 1800 0.35 0.47 0.52
— то же, но для плотности 1600 0.23 0.35 0.41
На битумной основе
Битумы нефтяные строительные и кровельные 1400 0.27 0.27 0.27
— то же, но для плотности 1200 0.22 0.22 0.22
— то же, но для плотности 1000 0.17 0.17 0.17
Асфальтобетон 2100 1.05 1.05 1.05
Изделия из вспученного перлита на битумном связующем 400 0.111 0.12 0.13
— то же, но для плотности 300 0.067 0.09 0.099
Рубероид, пергамин, толь, гибкая черепица 600 0.17 0.17 0.17
Линолеумы и наливные полимерные полы
Линолеум поливинилхлоридный многослойный 1800 0.38 0.38 0.38
— то же, но для плотности 1600 0.33 0.33 0.33
Линолеум поливинилхлоридный на тканевой подоснове 1800 0.35 0.35 0.35
— то же, но для плотности 1600 0.29 0.29 0.29
— то же, но для плотности 1400 0.23 0.23 0.23
Пол наливной полиуретановый 1500 0.32 0.32 0.32
Пол наливной эпоксидный 1450 0.029 0.029 0.029
Таблица коэффициентов теплопроводности металлов и стекла
Наименование материала ρ
кг/м³
λ₀
Вт/(м×℃)
λА
Вт/(м×℃)
λБ
Вт/(м×℃)
Сталь, в том числе — арматурная стержневая 7850 58 58 58
Чугун 7200 50 50 50
Алюминий 2600 221 221 221
Медь 8500 407 407 407
Бронза 7500÷9300 25÷105 25÷105 25÷105
Латунь 8100÷8800 70÷120 70÷120 70÷120
Стекло кварцевое оконное 2500 0.76 0.76 0.76

Для чего используются такие расчеты в практическом приложении?

Оценка эффективности имеющейся термоизоляции

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

Такими расчетами можно очень точно оценить степень термоизоляции своего жилья.

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

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

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

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

Определение уровня тепловых потерь

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

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

R = Δt / q

Δt — разница температур по обе стороны конструкции, ℃.

q — удельное количество теряемого тепла, Вт.

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

Q = S × Δt/R

Q — теплопотери через ограждающую конструкцию, Вт.

S — площадь этой конструкции, м².

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

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

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

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

Материал и схема запонения проема Приведенное термическое Ro, м ² × °С/Вт
Двойное остекление в спаренных переплетах 0.4
Двойное остекление в раздельных переплетах 0.44 0,34*
Тройное остекление в раздельно-спаренных переплетах 0.55 0.46
Однокамерный стеклопакет:
— из обычного стекла 0.38 0.34

Теплотехнический расчет — XPS Корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ

В зависимости от типа строительной конструкции существуют разные виды утеплителей, которые обладают определённым набором технических характеристик. Они варьируются по плотности, весу, теплопроводности и др.

Эта страница поможет наглядно оценить преимущества экструзионного пенополистирола ТЕХНОПЛЕКС для утепления вашего жилища.

Основные показатели, на которые следует обращать внимание при выборе теплоизоляционного материала – это

  • Термическое сопротивление(R), м²×°С/Вт
  • Теплопроводность λ, Вт/(м×°С)
  • Толщина теплоизоляционного материала d, мм

Представленный теплотехнический расчёт доказывает, что при одинаковом термическом сопротивлении разных материалов, именно XPS обладает лучшими показателями теплопроводности при наименьшей толщине материала.

Материал Термическое сопротивление(R), м²×°С/Вт Теплопроводность λ, Вт/(м×°С) Толщина теплоизоляционного материала d, мм
XPS ТЕХНОПЛЕКС 1,72 0,029 50
ПСБ-С 1,72 0,043 75
Минеральная вата (тяжелая) 1,72 0,054 95
Дерево 1,72 0,36 620
Ячеистый бетон 1,72 0,39 670
Кирпичная кладка (кирпич сплошной) 1,72 0,61 1050

ТОЛЩИНА МАТЕРИАЛА


при одинаковом термическом сопротивлении

Таким образом из расчетов видно, что:

  • теплопроводность XPS ТЕХНОПЛЕКС В 1,5 раза лучше, чем теплопроводность ПСБ-С
  • теплопроводность XPS ТЕХНОПЛЕКС В 1,9 раз лучше, чем теплопроводность минеральной ваты
  • теплопроводность XPS ТЕХНОПЛЕКС В 12,4 раз лучше, чем теплопроводность дерева
  • теплопроводность XPS ТЕХНОПЛЕКС В 13,4 раз лучше, чем теплопроводность ячеистого бетона
  • теплопроводность XPS ТЕХНОПЛЕКС В 21 раз лучше, чем теплопроводность кирпичной кладки

Расчёт основан на данных:

  • Протокол испытаний №76479-22 от 27.03.2013 г к СТО (ТУ) 72746455-3_3_1-2012 «Плиты пенополистирольные экструзионные ТУ»
  • ГОСТ 15588-86 ПЛИТЫ ПЕНОПОЛИСТИРОЛЬНЫЕ (п.2)
  • ГОСТ 9573-96 плиты из минеральной ваты на синтетическом связующем теплоизоляционные (п.3.2)
  • СП 23-101-2004 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ (Таблица Д.1)
  • СП 23-101-2004 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ (Таблица Д.1)
  • СП 23-101-2004 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ (Таблица Д.1)

Анализ тепловых характеристик конструкции железобетонного пола с системой лучистого теплого пола в многоквартирном доме

Использование эластичных материалов в системах лучистого теплого пола для железобетонного пола в многоквартирном доме тесно связано с уменьшением ударного шума пола и потеря тепловой энергии. В этом исследовании изучалась теплопроводность пенополистирола (EPS), используемого в качестве упругого материала в Южной Корее, и анализировалась теплопередача железобетонной конструкции пола в соответствии с теплопроводностью упругих материалов.Для измерения теплопроводности использовалось 82 образца EPS. Измеренная кажущаяся плотность упругих материалов EPS составляет от 9,5 до 63,0 кг / м 3 , а теплопроводность — от 0,030 до 0,046 Вт / (м · К). По мере увеличения плотности упругих материалов из пенополистирола теплопроводность имеет тенденцию пропорционально уменьшаться. Чтобы установить разумные требования к теплоизоляции для систем теплого пола, необходимо определить термические свойства конструкции пола в соответствии с теплоизоляционными материалами.Моделирование теплопередачи было выполнено для анализа температуры поверхности, потерь тепла и теплового потока конструкции пола с системой лучистого отопления. Поскольку теплопроводность упругого материала EPS увеличилась в 1,6 раза, потери тепла увеличились на 3,4%.

1. Введение

В Корее многоквартирные дома занимали самую высокую долю — 86,4% жилых домов. На многоквартирные дома приходится более 50% всех типов жилья, и с 1990-х годов были построены многоэтажные многоквартирные дома выше 15 этажей, иногда 30 этажей, чтобы эффективно использовать относительно небольшую площадь земельного участка (99 373 км 2 ). Корея с высокой плотностью населения [1].Некоторые домохозяйства живут по соседству друг с другом, разделенные только стеной или полом. Поскольку одна железобетонная плита разделяет домохозяйства в квартирах, ударный шум пола и потери тепла сверху могут быть легко перенесены в дом внизу и за пределы дома. Так что возникает много проблем, связанных с теплоизоляцией и звукоизоляцией. В частности, звук удара пола раздражает жителей и вызывает множество жалоб в жилых домах, например, в квартирах.Энергия для отопления помещений и нагрева воды — это наибольшее потребление энергии в жилых зданиях.

Конструкция железобетонного пола с системой лучистого теплого пола (ONDOL) традиционно используется для жилых домов в Корее [2, 3]. Эта конструкция пола из железобетона (ЖБИ) состоит из железобетонной плиты, изоляционного слоя с упругими материалами, слоя лучистого теплого пола, слоя аккумулирования тепла и материалов для отделки пола. Горячая вода из бойлера подается в пластиковую трубу в слое лучистого теплого пола под поверхностью пола.Горячая вода циркулирует по встроенной пластиковой трубе, нагревая пол для обогрева помещения. Установка упругих материалов между бетонной плитой и слоем лучистого теплого пола в системе лучистого теплого пола известна как самый популярный метод снижения ударного шума пола и потерь тепла в жилых домах в Корее. Обычно толщина упругих материалов составляет 10–20 мм.

Использование эластичных материалов в системах напольного отопления тесно связано с уменьшением ударного шума пола и потерь тепловой энергии.В Корее характеристики теплоизоляции ограждающих конструкций здания просто включают в себя толщину изоляционных материалов и свойства теплопередачи систем стен и полов по регионам [4, 5]. Конструкция пола в многоквартирных домах должна обладать определенными характеристиками звукоизоляции пола (легкий ударный звук составляет 58 дБ или меньше, а тяжелый ударный звук составляет 50 дБ или меньше) и термическое сопротивление (1,23 м 2 K / Вт). В предыдущем исследовании Kim et al. [1] опубликовали исследование, в котором утверждается, что по мере уменьшения динамической жесткости упругих материалов уровень ударного шума в системе напольного отопления также снижался.Была корреляция между динамической жесткостью и ударным звуком тяжелого веса. Jeong et al. [6] измерили теплопроводность и плотность упругих материалов и исследовали их корреляцию. Но не было исследований, в которых пытались бы проанализировать теплопередачу конструкции пола из ж / б с системой лучистого теплого пола как тепловое свойство упругих материалов.

Было проведено несколько исследований эффектов теплопередачи и методов анализа в области энергетики зданий.Сонг [2] рекомендовал выбирать материалы для отделки полов над системой подогрева пола в Корее по тепловому потоку, исходя из тепловой нагрузки, и они должны быть теплофизиологически комфортными. Ли и др. [3] опубликовали исследование, показывающее, что тонкие панели пола с повышенной тепловой эффективностью в системе лучистого теплого пола обеспечивают снижение энергии на 7,2% по сравнению с традиционными деревянными панелями пола в многоквартирных домах. Лю и др. [7] разработали двухпотоковую модель существующего процесса теплопередачи для внутриплитного теплого пола.Исследование Jin et al. В [8] представлен метод расчета температуры поверхности пола в системе водяного отопления / охлаждения на основе численной модели. Ларби [9] представляет регрессионные модели коэффициента теплопередачи для трех типов строительных стен (стык перекрытия и стены, стык перекрытия и стены и стык кровля-стена) 2D тепловых мостов. Теодосиу и Пападопулос [10] рекомендовали, чтобы тепловые мосты не учитывались в процедуре расчета потребности зданий в энергии; фактические тепловые потери в таких зданиях до 35% выше первоначально предполагаемых.Song et al. [11] проанализировали теплопередачу через тепловой мост стыка стена-плита на годовые потери тепла в многоквартирных домах с трехмерным моделированием переходной теплопередачи. Кайнакли [12] провел исследование влияния различных параметров на оптимальную толщину изоляции для наружных стен с учетом затрат и экономии энергии.

В этом исследовании изучается теплопроводность упругого материала, используемого в конструкции пола из ж / б с системами лучистого теплого пола в Корее, и проводится анализ теплопередачи систем пола в соответствии с теплопроводностью упругих материалов в многоквартирном доме.

2. Материалы и методы
2.1. Подготовка образца

Упругие материалы, которые в настоящее время используются в Корее, изготовлены из пенополистирола (EPS), вспененного полипропилена (EPP), уретана, сополимера этилена и винилацетата (EVA), полиэтилена (PE), стекловаты (GW), минеральная вата (MW), экструдированный полистирол (XPS), экструдированные полиэфирные волокна и другие композитные материалы [1, 5]. Упругим материалом, который использовался для измерений в этом исследовании, был пенополистирол (EPS), который широко используется в Южной Корее в качестве строительного изоляционного материала.Пенополистирол — это термопласт, который получают путем сплавления небольших шариков материала. Обычно он белого цвета и изготавливается из бусин из предварительно вспененного полистирола. Это жесткая и прочная структура с закрытыми ячейками, достаточно прочная для использования во многих приложениях [13].

В этом исследовании были собраны эластичные материалы EPS, которые продавались на рынке строительных материалов Южной Кореи с 2008 по 2010 годы. Из 93 испытательных образцов, собранных в этом исследовании, 82 пенопласта из эластичного материала EPS были окончательно отобраны и использовались для проверки теплопроводности. .В этом исследовании были подготовлены образцы для испытаний, размеры которых составляли 300 × 300 мм на плоской доске, а их толщина составляла 20 мм, 30 мм, 50 мм и 90 мм. Для каждой толщины были испытаны по три образца. Им позволили стабилизировать гидротермальные условия при лабораторной температуре (20 ° C) в течение 3 дней. Все испытуемые образцы были протестированы через 3 дня в этом исследовании.

Исследование под микроскопом проводилось с использованием поляризационного микроскопа для фотографирования состояния поверхности испытуемого образца.Мы наблюдали за состоянием поверхности и формой ячеек пенопласта из эластичного пенополистирола. Изображение под микроскопом типичного пенополистирола показано на рисунке 1. Как показано на этом рисунке, упругий материал EPS имеет гладкую поверхность, однородную структуру и структуру с закрытыми ячейками. Эта структура с закрытыми ячейками действует как теплоизолятор.

2.2. Экспериментальный тест

Методы измерения, применяемые для проверки теплопроводности в этом исследовании, — это метод KS L 9016 [14] для измерения теплопроводности изолятора и ISO 8301 [15].Измерения проводились методом теплового расходомера (HFM, рис. 2 (а)). Средняя температура для измерения теплопроводности составляла 20 ± 1 ° C. Результатом измерения значения теплопроводности было среднее значение трех образцов одинаковой толщины. Объем и вес образцов измеряли с помощью цифрового микрометра (рис. 2 (b)) с разрешением 0,001 мм, а кажущуюся плотность измеряли с помощью цифровой шкалы (рис. 2 (c)) с разрешением 0,001 г. Кажущаяся плотность может быть определена с помощью веса, основанного на единице объема, если образец для испытаний включает кожуру во время производства.Во время проведения экспериментов испытательное оборудование и образцы для испытаний выдерживают в условиях окружающей среды при температуре 23 ± 2 ° C и относительной влажности 50 ± 5%.

2.3. Численное моделирование

Конфигурация материалов конструкции пола была смоделирована на основе типового пола [4, 16], применимого к большинству домов в Южной Корее. Типичная конструкция пола из железобетона для дома состоит из четырех слоев: отделочного слоя, нагревательного слоя, изоляционного слоя и структурного слоя.Нагревательный слой имеет теплоаккумулирующий слой и трубу для горячей воды в виде пластиковой трубы. Для этого численного моделирования конструкции пола представляли собой пол из ПВХ (мм), цементный раствор (мм), трубу для горячей воды, легкий бетон (мм), упругий материал (мм) и железобетонную плиту толщиной 210 ​​мм. Для обогрева помещения была установлена ​​труба диаметром 15 мм с узким шагом 230 мм в цементном растворе толщиной 40 мм. Геометрическая модель и конфигурация материала представлены на рисунке 3. В таблице 1 показаны тепловые характеристики каждого строительного материала.Как показано в таблице 1, значение теплопроводности упругого материала было получено из результатов эксперимента, который проводился в этом исследовании.


Материал Толщина Плотность Теплопроводность
(мм) (кг / м 3 ) (Вт / (м · К)) )

Пол из листов ПВХ 2 1,500 0.19
Цементный раствор 40 2,000 1,4
Труба горячей воды 15 930 0,324
Легкий бетон 40 650 0,16
Упругий материал 20 9,5–63
Бетон 210 2,240 1,6
Гипсовая плита 9 940 0.18


Для анализа тепловых характеристик напольных систем использовалось программное обеспечение Physibel, поскольку оно позволяет анализировать стационарную теплопередачу. Программа Physibel TRISCO предназначена для моделирования теплопередачи, которая фокусируется на строительной физике [17]. Эта программа позволяет рассчитывать трехмерный (3D) установившийся теплообмен на основе метода конечных разностей в объектах, описываемых в прямоугольной сетке.Таким образом, он вычисляет распределение теплового потока и температуры в установившемся режиме через сетку. Эта программа позволяет моделировать в полном соответствии со стандартом EN ISO 10211-1 [18]. На рисунке 3 (b) показана имитационная модель, а на рисунке 3 (c) показано вертикальное сечение стыков между наружной стеной и железобетонным полом и конструкции из материалов. Моделирование проводилось на основе модели размером 2,0 м (высота) × 1,2 м (ширина) × 1,0 м (глубина), которая определяет средний этаж многоквартирного дома в Корее.Трехмерное моделирование неустановившейся теплопередачи было выполнено с интервалом временного шага 30 минут. Параметры расчета для моделирования приведены в таблице 2.


Параметр Присвоенное значение

Интервал временного шага 30 минут
Максимальное количество итераций 10,000
Максимальный перепад температур 0.0001 ° C
Расхождение теплового потока для всего объекта 0,001%
Расхождение теплового потока для наихудшего узла 1%
Теплопроводность упругого материала в полу 0,029, 0,031, 0,037, 0,046 Вт / (м · К)

Граничные условия задаются как температура поверхности на внешней и внутренней границах, а на периферии стены и пола налагается адиабатический режим.Материалы каждого слоя в этом исследовании однородны, а параметры свойств остаются постоянными. Температура окружающей среды была выбрана в соответствии с фактической температурой наружного воздуха (° C) и температурой отопления помещения (° C) в зимний сезон в Южной Корее. Температура горячей воды составляла 60 ° C, которая поступала в трубу горячей воды в нагревательном слое системы пола. Скорость горячей воды в трубе была установлена ​​на уровне 3 л / мин. Установленная температура для обогрева помещения составляла 20 ° C. Все факторы окружающей среды контролировались в идеальных тепловых и физиологических условиях.

3. Результаты и обсуждение
3.1. Плотность и теплопроводность эластичного материала EPS

Измеренная кажущаяся плотность эластичного материала EPS составляла от 9,5 до 63,0 кг / м 3 , а теплопроводность — от 0,030 до 0,046 Вт / (м · К). На рисунке 4 показана корреляция между теплопроводностью и кажущейся плотностью. Как показано на рисунке 4, измеренная теплопроводность и плотность показывают линейную корреляцию, где — теплопроводность и плотность упругих материалов EPS.Эта пунктирная линия показывает коэффициент корреляции взрывчатых веществ 0,786. Результаты эксперимента показали тесную корреляцию между кажущейся плотностью и теплопроводностью. По мере увеличения плотности упругих материалов из пенополистирола теплопроводность имеет тенденцию к пропорциональному снижению. Полученная пунктирная линия имела наклон, который быстро уменьшался в сторону высокой плотности.


На основании этих результатов было установлено, что плотность является важным фактором тепловых свойств упругих материалов, которые используются в системах полов жилых домов.Чтобы предотвратить большие потери тепла из системы пола из-за разницы температур в помещении и на открытом воздухе, строительные изоляционные материалы должны выбираться на основе соотношения между плотностью и теплопроводностью. Но при той же плотности теплопроводность изменялась из-за других факторов, влияющих на тепловые свойства, то есть физическая структура ячеек материалов варьировалась в зависимости от метода изготовления, размера и типа внутренних воздушных зазоров, излучаемого тепла. скорость потока и т. д.

3.2. Характеристики теплопередачи

Было проведено численное моделирование для исследования влияния и характеристик теплопередачи системы лучистого теплого пола на основе теплопроводности упругого материала. В методе моделирования использовалось установившееся состояние модели теплового баланса, основанное на самой низкой внешней температуре окружающей среды, а значения теплопроводности упругого материала EPS были максимальным, минимальным, средним и медианным.

В таблице 3 и на рисунке 5 приведены результаты численного моделирования. Как показано в таблице 3, количество потерь тепла в каждом случае зависело от тепловых свойств упругого материала EPS. Поскольку теплопроводность упругого материала EPS увеличилась в 1,6 раза, потери тепла в системе теплого пола увеличились на 3,4%. На рис. 5 показано распределение температуры и картина теплового потока при самой низкой внешней температуре. Из рисунка 5 видно, что потеря тепла произошла из трубы теплоносителя в системе лучистого теплого пола, которая предназначалась для обогрева пространства во внешней конструкции.Теплопотери произошли в стыке Ж / Б пола и внешней стены. Причина теплопотерь — тепловой мост железобетонной конструкции перекрытия в многоквартирном доме. Зависимость от теплопроводности эластичного материала EPS была снижена, а изоляционные свойства пола были увеличены. Поскольку поток теплового потока через стык между стеной и полом снижается по направлению к внешней стене, потери тепла уменьшаются. Понятно, что теплопроводность упругого материала конструкции пола из ж / б с системами лучистого теплого пола в многоквартирном доме в Корее может быть важным фактором.


Теплопроводность Потери тепла Коэффициент экономии
(Вт / (м · К)) (Вт) (%)

Корпус 0,029 46,83 3,4
Корпус 0,031 47,07 2,9
Корпус 0,037 47.70 1,6
Корпус 0,046 48,46 0,0


В Корее жилищное строительство должно соответствовать нормам энергосбережения и звукоизоляции. Этот код требует, чтобы конструкция пола из ж / б с системой лучистого теплого пола имела значение тепловых характеристик меньше или равное 0,81 Вт / (м 2 · K). Коэффициент теплопроводности упругого материала EPS в конструкции пола должен быть менее 0.031 Вт / (м · К), как в данном исследовании. Когда теплопроводность упругого материала EPS составляет более 0,31 Вт / (м · К) как для корпуса, так и для корпуса, толщина упругого материала EPS также должна быть более 20 мм. Корпус (Вт / (м · К)) должен иметь толщину 24 мм, а корпус (Вт / (м · К)) должен быть толщиной более 30 мм, чтобы сохранить код конструкции.

4. Выводы

Мы исследуем изменения теплопроводности типичных упругих материалов, пенополистирола, в зависимости от их кажущейся плотности.Из результатов мы получаем эмпирическую формулу, которая имеет соотношение между теплопроводностью и плотностью. Чтобы установить разумные требования к теплоизоляции для систем теплого пола из железобетона, необходимо выяснить свойство теплопередачи систем пола в соответствии с характеристиками теплоизоляции. Таким образом, моделирование теплопередачи было выполнено для анализа температуры поверхности и теплопотерь конструкции пола с помощью системы лучистого теплого пола.

Упругие материалы — пенополистирол; по мере увеличения плотности теплопроводность имела тенденцию к уменьшению. Результаты эксперимента показали корреляционное выражение между теплопроводностью и плотностью, что позволило определить подходящие изоляционные материалы и их теплопроводность в соответствии с энергетическим кодексом здания. Когда изоляционные материалы устанавливаются в стенах, полах и крышах здания для предотвращения потерь тепла и снижения шума в зданиях, материалы должны использоваться с учетом не только физических свойств материалов, но и их тепловых свойств [6 ].Исследование показало, что проводимость упругих материалов в конструкции железобетонного пола с системой лучистого теплого пола влияет на энергосбережение.

Тепловые характеристики играют важную роль в тепловых потерях здания. Относительная важность тепловых мостов возрастает в энергетическом балансе недавних зданий с высокой изоляцией [19]. Результаты моделирования показали, что температуры внешней поверхности и внутренней поверхности стыковых частей части теплового моста и нормальной части существенно различаются в конструкции пола.Таким образом, упругие материалы на трубе горячей воды в системе лучистого теплого пола являются важным фактором не только для снижения уровня шума от удара по полу, но и для предотвращения потерь тепла при обогреве помещения.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Определение тепловых свойств бетона для расчета температуры бетонных плит и колонн, подвергшихся стандартному огню — Методология и предложение по упрощенным формулировкам

https: // doi.org / 10.1016 / j.firesaf.2016.12.003Получить права и контент

Основные моменты

Термический анализ бетонных элементов в соответствии с EN 1992-1-2 показывает ошибки.

Указаны улучшения задействованных физических параметров.

Анализ чувствительности выполняется для определения управляющих параметров.

Для улучшения теплопроводности применяется метод нелинейной оптимизации.

Предложение частично подтверждено пересчетом лабораторных тестов.

Abstract

Огнестойкость бетонных элементов контролируется распределением температуры в рассматриваемом поперечном сечении. Термический анализ может быть выполнен с использованием расширенных физических свойств, зависящих от температуры, предусмотренных EN 1992-1-2. Но пересчет лабораторных испытаний колонок от TU Braunschweig показывает, что есть отклонения между расчетной и измеренной температурами.Таким образом, можно предположить, что математическая формулировка этих термических свойств может быть улучшена. Анализ чувствительности выполняется для определения определяющих параметров расчета температуры, а метод нелинейной оптимизации используется для улучшения формулировки тепловых свойств. Предлагаемые упрощенные свойства частично подтверждаются пересчетом измеренных температур бетонных колонн. Эти первые результаты показывают, что разброс разностей расчетных и измеренных температур можно уменьшить с помощью предложенной простой модели термического анализа бетона.

Ключевые слова

Огнестойкость

Тепловые свойства

Оптимизация параметров

Анализ чувствительности

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

© 2016 Авторы. Опубликовано Elsevier Ltd.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

(PDF) Исследование теплопроводности железобетонной плиты

Рис. 4 Железобетон с вертикальной стальной балкой (S03-1, S03-2)

Испытания было сделано в два раза.Образцы S0, S01-1,7%, S01-2,7%, S02-3,4%, S02-5,4%,

S03-1 и S03-2 испытаны впервые, образцы S0, S01-2,7%, S02 -2,7% были протестированы в

во второй раз, где образцы были отмечены знаком «*» для различения. Сырье и пропорция смеси

обычного бетона два раза были одинаковыми.

Испытания на теплопроводность были проведены после отверждения образцов в течение 28 дней в стандартной камере выдержки

.Метод измерения теплового потока был принят в соответствии с китайским стандартом GB / T

10295-2008 [6].

Результаты испытаний и обсуждение

Железобетон с горизонтальными односторонними и двусторонними стальными стержнями. Результаты испытаний

перечислены в таблице 2. Для удобства анализа результаты испытаний за два периода испытаний были обработаны

в соответствии со следующими правилами. Принимая во внимание результаты испытаний в первый раз, когда теплопроводность

железобетона линейно изменяется с объемной долей арматуры, результаты испытаний

во второй раз были скорректированы в определенном соотношении, которое было получено из результатов испытаний

. «S0 / S0 *» (0.957). Наконец, результаты тестов S0 *, S01-2,7% * и S02-2,7% * во второй раз

были преобразованы как 1,431 Вт / (мК), 1,540 Вт / (мК) и 1,585 Вт / (мК). Все результаты были

, изображенными на рис. 5.

Видно, что теплопроводность бетона без армирования меньше, чем у

железобетона. Коэффициент теплопроводности железобетона увеличился с увеличением на

объемной доли арматуры в диапазоне от 0 до 5.4%. Причина может быть объяснена тем, что теплопроводность стального стержня

примерно в 20 раз больше, чем у бетона, первоначальный путь передачи тепла

был изменен и образовал внутренний тепловой мост в бетоне. Таким образом,

тепло быстро передавалось в усиленном месте, что значительно улучшило результаты испытаний.

Сравнение результатов испытаний образцов с объемной долей арматуры 2.7%, теплопроводность

железобетона с горизонтальными односторонними стальными стержнями меньше, чем

, теплопроводность железобетона с горизонтальными двусторонними стальными стержнями. Между тем, исходя из тенденций

теплопроводности двух типов, наклон аппроксимирующей линии первого меньше, чем

, уклон второго. Причина в том, что когда стальные стержни расположены в одном направлении, каждый стальной стержень

работает независимо как внутренний тепловой мост; когда стальные стержни расположены в двух направлениях, стальные стержни

соединяются вместе, образуя соединенную теплопередачу, которая усиливает эффект внутреннего теплового мостика

.Следовательно, увеличивается тепло, проходящее через образец, что приводит к увеличению теплопроводности

.

Железобетон с вертикальной стальной балкой. Результаты испытаний приведены в таблице 3. Как видно из

, когда стальные стержни расположены вертикально, независимо от того, проходит стержень через бетон или нет,

результаты обоих испытаний значительно увеличиваются. Когда стальной стержень проходит через бетон вертикально,

образует внешний тепловой мост, теплопередача концентрируется в положении стального стержня, что

приводит к увеличению теплопередачи через бетон.Когда стальные стержни не проходят через бетон

, бетон препятствует пути передачи тепла, что приводит к тому, что результаты испытаний

ниже, чем первые.

Прикладная механика и материалы Тт. 438-439 323

Термическое сопротивление бетона | Теплопроводность бетонной плиты

Теплопроводность материалов, использованных в его конструкции, измеряется с помощью коэффициента теплопроводности, псевдонима k-значения (Вт / м.K), материалов, использованных при его строительстве. Он относится к скорости, с которой тепло движется через материал между точками с разными температурами.

Псевдоним R-значения термического сопротивления (м2K / Вт) вычисляется путем деления толщины материала (в метрах) на значение k. Исходя из этого, псевдоним коэффициента теплопередачи U (Вт / м2.К), относящийся к строительному материалу, измеряется как обратная сумма значений R компонентов и прилегающих слоев воздуха.

R-value означает оценку прочности бетонной плиты (или другого материала) для противодействия тепловому потоку i.е. он вычисляет силу изоляции или термическое сопротивление. Однако значение U используется для оценки теплопередачи по бетонной плите от земли в замкнутое пространство или наоборот.

Поскольку теплоизоляция изменяется в противоположную сторону от плотности, бетон с меньшей плотностью обеспечивает лучшую изоляцию по сравнению с бетоном с большей плотностью. С целью определения прочности железобетонной плиты, чтобы выдержать теплопередачу, необходимо оценить R-значение и U-значение рассматриваемой железобетонной плиты.

Метод оценки R-значения для бетонной плиты: Идеальное R-значение для нормальной бетонной плиты вычисляется с R-значением, тепловым сопротивлением на дюйм толщины, между 0,1 и 0,2 и умножением его на толщину плиты. Значение R определяется с помощью следующего уравнения, предоставленного ASTM C 168:

.

Здесь изменение температуры (внутри и снаружи бетонной плиты) представлено в градусах Фаренгейта, площадь — в квадратных футах, время — в часах, а тепловые потери — в британских тепловых единицах.

ASTM C 168 также предлагает два дополнительных выражения для измерения R-значения и доступен в документе ASTM C 168.

Британские и метрические единицы измерения R-value приведены ниже:

Расчет коэффициента теплопередачи для бетонной плиты

U-значение для бетонной плиты (и любого другого строительного материала) представляет собой обратное значение для R-значения и рассчитывается по формуле, приведенной ниже:

Единица измерения U-значения обратна таковой для R-значения:

Примечание. Между американским стандартом и европейским стандартом существует разница в отношении R-значения и U-значения.Следовательно, чтобы преобразовать американское R-значение в европейское U-значение, разделите 1 на R-значение, затем умножьте результат на 5,682, преобразовав европейское U-значение в американское R-значение, умножьте на 0,176, затем разделите 1 по результату.

Древесина для утепления плит первого этажа

При определении того, требует ли бетонная плита на первом этаже теплоизоляции, первым делом необходимо оценить ее термическое сопротивление без теплоизоляции.NZS 4214: 2006 Методы определения общего теплового сопротивления частей зданий включает формулу для оценки среднего теплового сопротивления плит.

Формула требует знания длины и ширины пола, теплопроводности почвы под плитой и ширины внешних стен здания. Размеры плиты, а не только площадь, важны, потому что формула учитывает отношение площади плиты к длине периметра.Ширина внешней стены важна, потому что она определяет для плиты длину пути наименьшего теплового сопротивления между внутренней и внешней средой. Увеличение ширины стены увеличивает термическое сопротивление плиты. NZS 4214: 2006 Таблица E6 содержит результаты с использованием формулы, которая предполагает типичную теплопроводность почвы 1,2 Вт / м ° C.

Рисунок 1: Изоляция плит перекрытия — одноэтажный.

Термическое сопротивление трудно оценить

Точная оценка теплового сопротивления неизолированной плиты может быть затруднена на практике, поскольку требует знания теплопроводности почвы, на которой расположена плита.Тепловые характеристики неизолированной бетонной плиты в первую очередь зависят от теплопроводности почвы под полом, а не бетона. Сама плита добавляет тепловую массу, но обычно обеспечивает минимальное тепловое сопротивление (обычно 0,05 м 2 ° C / Вт).

Теплопроводность грунта обычно вдвое меньше, чем у бетона, а грунт под плитой обеспечивает значительное тепловое сопротивление. Это сопротивление наибольшее в центре плиты и, по крайней мере, по периметру из-за разной длины путей теплового потока наружу.По периметру неизолированной плиты тепловой поток максимален в области между уровнем земли и верхней поверхностью плиты. Нет почвы, которая могла бы защитить бетон от тепла, поэтому существует относительно хороший путь теплопередачи от центральной части плиты.

Теплопроводность почвы может быть трудно вычислить, поскольку она зависит от нескольких факторов, включая состав почвы и содержание влаги. Например, каменный материал будет проводить намного больше тепла, чем глина, которая, в свою очередь, имеет более высокую проводимость, чем песчаная почва.Часто высота местного уровня грунтовых вод определяет необходимость дополнительной изоляции.

Изоляция из жесткого пенопласта

Когда тепловые характеристики плиты важны для общего теплового расчета, единственное практическое решение — добавить изоляцию из жесткого пенопласта. Добавление изоляции особенно важно:

  • для небольших плит
  • , когда нагревательные элементы встроены в плиту
  • , когда уровень грунтовых вод под плитой находится менее чем на 1 м ниже поверхности
  • , когда плита предназначена для работы в качестве тепловой аккумулятор для получения солнечного тепла.

В таблице E7 стандарта NZS 4214: 2006 приведены множители для учета эффекта изоляции, добавленной к периметру плиты. Эти множители предполагают, что расположение изоляции показано на рисунке 1. Для типичной плиты размером 100 м 2 улучшение общего теплового сопротивления за счет добавления изоляции с R-значением 1,2 м 2 ° C / W (например, 50 мм изоляции из жесткого пенопласта) составляет около 10%, что означает, что значение R увеличивается на 0,13 с 1,33 до 1.46 м 2 ° C / Вт. Таким образом, эффективность этой изоляции по периметру составляет только около 10% от R-значения материала. В первую очередь, это связано с тем, что расположение дополнительной изоляции не ограничивает тепловой поток вдоль плиты и в фундамент.

Добавление древесины улучшает изоляцию

В качестве альтернативного средства изоляции плиты на первом этаже в дополнение к изоляции под плитой используется древесина (см. Рисунок 2). Древесина ограничивает тепловой поток между плитой и фундаментом.Пенопластовая изоляция обеспечивает лучшую теплоизоляцию (термический разрыв), чем древесина, но она уязвима для точечных нагрузок от мебели и т. Д. Подобная изоляция плиты на первом этаже имеет дополнительное преимущество в виде отделения тепловой массы, связанной с фундаментом, которая является гораздо менее эффективен в качестве накопителя тепла, чем тепловая масса в плите.

Можно еще больше улучшить характеристики, разместив изоляцию под всей шириной плиты, а не только под ее внешним краем (как на Рисунке 2).Это снижает зависимость производительности от относительно непредсказуемого местного состава почвы и уровня грунтовых вод.

В таблице 1 приведены расчетные значения R, исходя из типичной проводимости грунта 1,2 Вт / м ° C и добавления жесткой изоляции с тепловым сопротивлением 1,25 м 2 ° C / Вт (либо 30 мм экструдированного материала). полистирол (XPS) или 55 мм пенополистирола (EPS) марки «S»). Результаты также сравниваются с традиционным методом изоляции кромок, который не включает термический разрыв между плитой и фундаментом.

Добавление термического разрыва вместе с изоляцией удваивает улучшение термического сопротивления по сравнению с добавлением изоляции без термического разрыва. При глубине стойки 140 мм (см. Рисунок 3) изоляция под всей шириной плиты и тепловой разрыв между плитой и фундаментом почти вдвое увеличивают тепловое сопротивление по сравнению с неизолированным полом с глубиной стойки 90 мм.

Таблица 1: Расчетные значения R для различных вариантов изоляции плиты на земле.
Отношение площади плиты к длине периметра 1.5 2 2,5 3 3,5
Примеры квадратной плиты (м x м) 6 x 6 8 x 8 10 x 10 12 x 12 14 x 14
Площадь (м 2 ) 36 64 100 144 196
Примеры прямоугольной плиты (м x м) 8 x 5 12 x 6 17 x 7 18 x 9 20 x 11
Площадь (м 2 ) 40 72 119 162 220
Неизолированный 1.0 1,2 1,4 1,7 1,9
Изоляция шириной 1 м 1,1 1,4 1,6 1,9 2,2
Полностью изолированная плита 1,3 1,6 1,8 2,1 2,4
Изоляция шириной 1 м 1,3 1,6 1,9 2,2 2,5
Полностью изолированная плита 1.5 1,8 2,1 2,5 2,8
Полностью изолированная плита с использованием изоляции R1.7 вместо R1,25 1,6 1,9
1 м шириной 1,6 1,9 2,2 2,6 2,9
Изоляция по всей ширине 1,9 2,3 2,6 3.0 3,4
Рисунок 2: Утепление плиты перекрытия деревом — одноэтажный. Рисунок 3: Изоляция плиты перекрытия деревянным покрытием — одноэтажный с глубиной стойки 140 мм.

Единичные операции в пищевой промышленности


единиц k , теплопроводность, может быть найдена из уравнения. (5.1) путем транспонирования условий

к = d Q / d т x 1/ A x 1 / (d T / d x )

= Дж с -1 x м -2 x 1 / (° C м -1 )
= Дж · м -1 с -1 ° C -1

Уравнение (5.1) является известное как уравнение Фурье для теплопроводности.

Примечание: Тепло течет от более горячего тела к более холодному, то есть в направлении отрицательный температурный градиент. Таким образом, знак минус должен появиться в уравнение Фурье. Однако в простых задачах направление тепла поток очевиден, и знак минус считается скорее сбивающим с толку чем полезно, поэтому он не использовался.


Теплопроводность

На основе ур. (5.1) теплопроводность материалов может быть измеряется. Теплопроводность незначительно меняется с температурой, но во многих приложениях его можно рассматривать как константу для данного материал. Значения теплопроводности приведены в Приложении 3, 4, 5, 6, которые придают физические свойства многим материалам, используемым в пищевой промышленности.

В в целом металлы обладают высокой теплопроводностью, в районе 50-400 Дж м -1 с -1 ° C -1 . Большинство продуктов питания содержат высокая доля воды и теплопроводность воды около 0,7 Дж · м -1 с -1 ° C -1 выше 0 ° C, теплопроводность пищевых продуктов находится в диапазоне 0,6 — 0,7 Дж · м -1 с -1 ° C -1 .Лед имеет значительно более высокую термическую проводимость, чем у воды, около 2,3 Дж · м -1 с -1 ° C -1 . Таким образом, теплопроводность замороженных продуктов выше, чем у продуктов. при нормальной температуре.

Мост плотные неметаллические материалы имеют теплопроводность 0,5-2 Дж · м -1 с -1 ° C -1 . Изоляционные материалы, такие как используется в стенах холодильных складов, приближается к проводимости газов, поскольку они сделаны из неметаллических материалов, содержащих небольшие пузырьки газа или воздуха.Электропроводность воздуха 0,024 Дж · м -1 с -1 ° C -1 при 0 ° C и изоляционные материалы такие как пенопласт, пробка и вспененный каучук, находятся в диапазоне 0,03- 0,06 Дж · м -1 с -1 ° C -1 . Несколько из новые пенопластовые изоляционные материалы обладают теплопроводностью как низкая 0,026 Дж · м -1 с -1 ° C -1 .

Когда используя опубликованные таблицы данных, единицы должны быть тщательно проверены.Иногда используются смешанные блоки, удобные для конкретных приложений. и они могут нуждаться в преобразовании.


Проводимость через плиту

Если плита материала, как показано на Рис. 5.1 , имеет два грани при разных температурах T 1 и T 2 при более высокой температуре тепло будет стекать с лица T 1 к другой грани при более низкой температуре T 2 .


Рисунок 5.1. Теплопроводность через плиту

Скорость нагрева перенос задается уравнением Фурье :

d Q / d t = кА D T / D x = кА d T / d x

При постоянной температуре условия d Q / d t = константа, которую можно назвать q :

и т. Д. q = кА d T / d x

но d T / d x , скорость изменения температуры на единицу длины пути, определяется как ( T 1 T 2 ) / x где x — толщина плиты,

поэтому q = кА ( T 1 T 2 ) / x

или q = кА D T / x = ( k / x ) A D T (5.2)

Это можно рассматривать как основное уравнение для простой теплопроводности. Оно может использоваться для расчета скорости теплопередачи через однородную стену если разница температур на нем и теплопроводность материал стен известен.


ПРИМЕР 5.1. Скорость теплопередачи в пробке
Пробковая плита толщиной 10 см имеет одну поверхность при -12 ° C, а другую — при температуре 21 ° С.Если средняя теплопроводность пробки при этой температуре диапазон 0,042 Дж · м -1 с -1 ° C -1 , что скорость теплопередачи через 1 м 2 стены?

Т 1 = 21 ° С Т 2 = -12 ° С D T = 33 ° С
А = 1 м 2 к = 0.042 Дж · м -1 с -1 ° C -1 x = 0,1 м


Тепло Правила поведения

В таблицах свойств изоляционных материалов значения теплопроводности иногда используется вместо теплопроводности. Теплопроводность количество тепла, которое проходит в единицу времени через единицу площади указанной толщины материала при единичном перепаде температур, Для материала толщиной x с теплопроводностью k дюймов Дж · м -1 с -1 ° C -1 , проводимость составляет к / x = ° C и единицы проводимости являются
Дж м -2 с -1 ° C -1 .

Теплопроводность = C = k / x .


Теплопроводность в серии

Часто при теплопроводности тепло проходит через несколько последовательных слои из разных материалов. Например, в стене холодильной камеры нагрейте может проходить сквозь кирпич, штукатурку, дерево и пробку.

В этом случае ур.(5.2) можно применить к каждому слою. Это показано на фиг. . 5.2 .


Рисунок 5.2 Теплопроводность серий

В установившемся состоянии, через каждый слой должно проходить одинаковое количество тепла в единицу времени.

q = A 1 D T 1 k 1 / x 1 = A 2 D T 2 k 2 / x 2 = A 3 D T 3 k 3 / x 3 знак равно.

Если площади совпадают,
A 1 = A 2 = A 3 =… .. = A

q = A D T 1 k 1 / x 1 = A D T 2 k 2 / x 2 = A D T 3 k 3 / x 3 знак равно.

Так A D T 1 = q ( x 1 / k 1 ) и A D T 2 = q ( x 2 / k 2 ) и A D T 3 = q ( x 3 / k 3 ).… ..

A D T 1 + A D T 2 + A D T 3 +… = q ( x 1 / k 1 ) + q ( x 2 / k 2 ) + q ( x 3 / k 3 ) +…

A (D T 1 + D Т 2 + Д Т 3 +..) = q ( x 1 / k 1 + x 2 / k 2 + x 3 / k 3 +…)

сумма разностей температур по каждому слою равна разнице по температуре двух внешних поверхностей всей системы, т.е.

Д Т 1 + D Т 2 + Д Т 3 +… = D T
и поскольку k 1 / x 1 равно проводимости материал в первом слое, C 1 и k 2 / x 2 равна проводимости материала во втором слое C 2 ,

x 1 / k 1 + x 2 / k 2 + x 3 / k 3 +… = 1/ С 1 + 1/ C 2 + 1/ C 3 ……
= 1/ U

где U = общая проводимость для комбинированных слоев, Дж · м -2 с -1 ° С -1

Следовательно A D T = q (1/ U )

Так что q = UA D T (5.3)

Это имеет ту же форму, что и уравнение (5.2), но расширен, чтобы покрыть композитную плиту. U называется общим коэффициентом теплопередачи, так как он также может включать комбинации с другими методами теплопередачи — конвекцией и радиация.


ПРИМЕР 5.2. Теплоотдача в стене холодильной камеры из кирпича, бетона и пробки
Стена холодильной камеры снаружи состоит из кирпича 11 см, тогда 7.5 см бетона, затем 10 см пробки. Средняя температура в пределах в магазине поддерживается -18 ° C, а средняя наружная температура поверхность стены 18 ° C.
Рассчитайте скорость теплопередачи через стену. Соответствующий теплопроводность для кирпича, бетона и пробки соответственно 0,69, 0,76 и 0,043 Дж · м -1 с -1 ° C -1 .
Определите также температуру на границах раздела между бетоном. и пробковые слои, и слои кирпича и бетона.

Для кирпича x 1 / k 1 = 0,11 / 0,69 = 0,16.
Для бетона x 2 / k 2 = 0,075 / 0,76 = 0,10.
Для пробки x 3 / k 3 = 0,10 / 0,043 = 2,33
.
Но 1/ U = x 1 / k 1 + x 2 / k 2 + x 3 / k 3
= 0.16 + 0,10 + 2,33
= 2,59

Следовательно U = 0,38 Дж · м -2 с -1 ° C -1
Д Т = 18 — (-18) = 36 ° С,
A = 1 м 2

q = UA D T
= 0.38 х 1 х 36
= 13,7 Дж с -1

Далее, q = A 3 D T 3 k 3 / x 3

и для пробковая стенка A 3 = 1 м 2 , x 3 / k 3 = 2.33 и q = 13,7 Дж с -1

Следовательно 13,7 = 1 x D T 3 x 1 / 2.33 от переставляя ур. (5,2)
Д Т 3 = 32 ° С.

Но Д Т 3 разница между температурой пробковой / бетонной поверхности T c и температура пробковой поверхности внутри холодильный склад.

Следовательно, T c — (-18) = 32

где T c это температура на пробковой / бетонной поверхности

и поэтому T c = 14 ° C .

Если D T 1 разница между температурой кирпичной / бетонной поверхности, T b , а температура наружного воздуха.

Тогда 13,7 = 1 x D T 1 x 1 / 0,16 = 6,25 D T 1

Следовательно 18 — T b = D T 1 = 13,7 / 6,25 = 2,2

т. т б = 15,8 ° C

Проработка показывает приблизительные граничные температуры: воздух / кирпич 18 ° C, кирпич / бетон 16 ° C, бетон / пробка 14 ° C, пробка / воздух -18 ° C

Это показывает, что почти вся разница температур происходит через изоляцию (пробку): и фактические промежуточные температуры могут быть значительными, особенно если они лежат ниже температуры, при которой атмосферный воздух конденсируется, или зависает.


Параллельная теплопроводность

Параллельная теплопроводность имеет многослойную конструкцию под прямым углом в направлении теплопередачи, но с параллельными теплопроводностями, поверхности материала параллельны направлению теплопередачи и друг другу. Таким образом, тепло проходит через каждый материал на в то же время, а не через один материал, а затем через следующий.Этот проиллюстрирован в Рис. 5.3. .


Рисунок 5.3 Параллельная теплопроводность


Примером может служить утепленная стенка холодильника или духовки, в которой стены скрепляются болтами. Болты параллельны направление теплопередачи через стену: они несут большую часть тепло передается и, таким образом, составляет большую часть потерь.


ПРИМЕР 5.3. Теплоотдача в стенках хлебопекарной печи
Стена хлебопекарной печи построена из изоляционного кирпича толщиной 10 см и теплопроводность 0,22 Дж · м -1 с -1 ° C -1 . Стальные арматурные элементы проникают в кирпич, и их общая площадь составляет поперечное сечение составляет 1% площади внутренней стенки духовки.
Если теплопроводность стали 45 Дж · м -1 с -1 ° C -1 рассчитайте (а) относительные пропорции общего тепло, передаваемое через стену кирпичом и сталью и (б) потери тепла на каждый м 2 стенки печи, если внутренняя сторона температура стены 230 ° C, а внешней стороны 25 ° C.

Применение уравнение (5.1) q = A D T k / x , мы знаем, что D T то же самое для кирпича и для стали. Также x , толщина, та же.

(а) Рассмотрим потери на площади 1 м 2 стены (0,99 м 2 из кирпич, 0,01 м 2 из стали)
Для кирпича q b = A b D T к b / x

=

0.99 (230 — 25) 0,22

0,10

= 446 Дж с -1

Для стали q s = A с D T к с / x

=

0.01 (230 — 25) 45

0,10

= 923 Дж с -1

Следовательно, q b / q с = 0.48

(б) Общие тепловые потери

q = ( q b + q s ) на 1 м 2 стены
= 446 + 923
= 1369 Дж с -1

Следовательно, процент тепла, переносимого сталью
= (923/1369) х 100
= 67%


Теплопередача Теория> ПОВЕРХНОСТНЫЙ ТЕПЛООБМЕН

Назад наверх

7.Потери тепла от стен и полов подвала

Полы и подземная часть стен подвала находятся в прямом контакте с землей, которая обычно имеет температуру, отличную от температуры подвала, и, таким образом, происходит теплопередача между подвалом и земля. Это кондуктивная теплопередача из-за прямого контакта между стенами и полом, и она зависит от разницы температур между подвалом и землей, конструкции стен и пола, а также теплопроводности окружающей земли.Существует значительная неопределенность в расчетах теплопотерь на землю, и они, вероятно, составляют наименее точную часть оценок тепловой нагрузки здания из-за большой тепловой массы грунта и большого разброса теплопроводности грунта [он варьируется между 0,5 и 2,5 Вт / м · ºC (или от 0,3 до 1,4 БТЕ / ч · фут · ºF), в зависимости от состава и содержания влаги]. Однако теплопотери грунта составляют небольшую часть общей тепловой нагрузки большого здания и, таким образом, мало влияют на общую тепловую нагрузку.

РИСУНОК 36
Радиальные изотермы и круговые линии теплового потока во время теплового потока от неизолированного подвала.

Измерения температуры неизолированных подвалов показывают, что теплопроводность через землю не является одномерной, и поэтому ее нельзя оценить с помощью простого одномерного анализа теплопроводности. Вместо этого наблюдается двумерная теплопроводность с почти круглыми концентрическими линиями теплового потока с центром на пересечении стены и земли (рис.36). Когда на стены применяется частичная изоляция, тепловые потоки имеют тенденцию быть прямыми, а не круглыми. Кроме того, стена подвала, верхняя часть которой открыта для окружающего воздуха, может действовать как тепловой мост, проводя тепло вверх и рассеивая его в окружающую среду из своей верхней части. В некоторых случаях вертикальный тепловой поток может быть значительным.

Несмотря на свою сложность, потери тепла через нижнюю часть стен подвала можно легко определить из

, где

U стена, ср. = средний общий коэффициент теплопередачи между стеной подвала и поверхностью земли
A стена, ср. = площадь поверхности стены подвала (подземная часть)
T подвала = внутренняя температура воздуха подвала
T поверхность земли = средняя температура поверхности земли зимой

Общие коэффициенты теплопередачи при разные глубины приведены в Таблице 14a для приращения глубины 0.3 м (или 1 фут) для неизолированных и изолированных бетонных стен. Эти значения основаны на теплопроводности почвы 1,38 Вт / м · ºC (0,8 БТЕ / ч · фут · ºF). Обратите внимание, что значения коэффициента теплопередачи уменьшаются с увеличением глубины, поскольку тепло в нижней части должно проходить более длинный путь, чтобы достичь поверхности земли. Для указанной стены U стена, avg — это просто среднее арифметическое значений U стены , соответствующих различным секциям стены. Также обратите внимание, что потери тепла через приращение глубины равны значению приращения U стены , умноженному на периметр здания, приращение глубины и разность температур.

РИСУНОК 37
Линии постоянной амплитуды годовых колебаний температуры почвы.

Температура воздуха в подвале может значительно варьироваться в зависимости от того, отапливается он или нет. При отсутствии достоверных данных температуру подвала можно принять равной 10ºC, так как система отопления, водонагреватель и отопительные каналы часто находятся в подвале. Кроме того, температура поверхности земли колеблется относительно средней температуры окружающей среды зимой на амплитуду A, которая изменяется в зависимости от географического положения и состояния поверхности, как показано на рис.37. Следовательно, разумное значение расчетной температуры поверхности земли может быть получено путем вычитания A для указанного места из средней зимней температуры воздуха. То есть

Потери тепла через цокольный этаж намного меньше, поскольку путь теплового потока к поверхности земли в этом случае намного длиннее. Он рассчитывается аналогичным образом из

, где Ufloor — это общий коэффициент теплопередачи на цокольном этаже, значения которого указаны в Таблице 14b, Afloor — это площадь пола, а разница температур такая же, как и для цокольного этажа. стена.

Температура неотапливаемого подземного подвала находится между температурой комнат наверху и температурой земли. Тепловые потери от водонагревателя и обогревателя, расположенного в подвале, обычно поддерживают достаточно теплый воздух около потолка подвала. Потери тепла из помещений наверху в подвал в таких случаях можно не учитывать. Однако этого не произойдет, если в подвале есть окна.

РИСУНОК 39
Монолитный бетонный пол с изолированной фундаментной стеной.
Бетонные полы на уровне земли (на уровне земли)

Во многих жилых и коммерческих зданиях нет подвала, а пол находится прямо на земле на уровне земли или немного выше него. Исследования показывают, что потери тепла от таких полов в основном происходят по периметру в наружный воздух, а не через пол в землю, как показано на рис. 39. Таким образом, общие потери тепла от пола из бетонных плит пропорциональны периметру перекрытия. плиты вместо площади пола и выражается как

, где U сорт представляет собой скорость теплопередачи от плиты на единицу разницы температур между температурой в помещении T в помещении и температурой снаружи T на улице и на Единичная длина по периметру р, этаж дома.

Типичные значения класса по U перечислены в таблице 14c для четырех распространенных типов конструкции плиты на грунте для мягких, умеренных и суровых погодных условий. Температура грунта в формулировке не учитывается, поскольку плита расположена над уровнем земли, и потери тепла на землю незначительны. Обратите внимание на данные из таблицы, что изоляция по периметру плиты перекрытия значительно снижает тепловые потери и, таким образом, позволяет экономить энергию и повышать комфорт. Изоляция необходима для обогрева полов, которые содержат обогреваемые трубы или воздуховоды, по которым циркулирует горячая вода или воздух, поскольку потери тепла в неизолированном корпусе примерно в три раза выше, чем в изолированном корпусе.Это также относится к случаям, когда на полу у наружных стен используются обогреватели из фундаментной плиты. Теплопередача через полы и подвал обычно не учитывается при расчетах охлаждающей нагрузки.

Потери тепла из подвальных помещений

Подвал можно рассматривать как небольшой подвал, за исключением того, что он может вентилироваться круглый год для предотвращения накопления влаги и радиоактивных газов, таких как радон. Проветривание подвесного пространства во время отопительного сезона создает область низких температур под домом и приводит к значительным потерям тепла через пол.В таких случаях необходимо утеплить потолок подвесного помещения (т. Е. Пол здания). Если форточки закрываются в отопительный сезон, то вместо этого можно утеплить стены подлога.

Температура подвесного помещения будет очень близка к температуре окружающего воздуха, если оно хорошо вентилируется. В этом случае отопительные каналы и трубы для горячей воды, проходящие через подвесное пространство, должны быть должным образом изолированы. В суровых климатических условиях может даже потребоваться теплоизоляция труб холодной воды для предотвращения замерзания.Температура в подвальном помещении приблизится к температуре в помещении, когда форточки будут закрыты на отопительный сезон. В этом случае инфильтрация воздуха составляет 0,67 воздухообмена в час.

Когда температура в подвесном пространстве известна, потери тепла через пол здания определяются из

, где U , здание этаж — это общий коэффициент теплопередачи для пола, A этаж, — площадь пола, а T в помещении, и T для ползания, — это температура в помещении и в помещении для ползания, соответственно.

Общие коэффициенты теплопередачи, связанные со стенами, полами и потолками типичных подвальных помещений, приведены в таблице 15. Обратите внимание, что потери тепла через неизолированный пол в подвесные помещения в три раза больше, чем у изолированного пола. При расчете потерь тепла из подползницы на землю температуру грунта можно принять равной 10 ° C.