Теплопроводность строительных материалов таблица снип: Ничего не найдено для

Содержание

Таблица теплопроводности строительных материалов

Таблица теплопроводности строительных материалов необходима при проектировании защиты здания от теплопотерь согласно нормативам СНиП от 2003 года под номером 23-02. Этими мероприятиями обеспечивается снижение эксплуатационного бюджета, поддержание круглогодичного комфортного микроклимата внутри помещений. Для удобства пользователей все данные сведены в таблицы, даны параметры для нормальной эксплуатации, условий повышенной влажности, так как, некоторые материалы при увеличении этого параметра резко снижают свойства.

Теплопотери сквозь конструкционные материалы

Теплопроводность является одним из способов потерь тепла жилыми помещениями. Эта характеристика выражается количеством тепла, способным проникнуть сквозь единицу площади материала (1 м2) за секунду при стандартной толщине слоя (1 м). Физики объясняют выравнивание температур различных тел, объектов путем теплопроводности природным стремлением к термодинамическому равновесию всех материальных веществ.

Таким образом, каждый индивидуальный застройщик, отапливая помещение в зимний период, получает потери тепловой энергии, уходящей из жилища сквозь наружные стены, полы, окна, кровлю. Чтобы сократить расход энергоносителя для обогрева помещений, сохранив внутри них комфортный для эксплуатации микроклимат, необходимо рассчитать толщину всех ограждающих конструкций на этапе проектирования. Это позволит сократить бюджет строительства.

Таблица теплопроводности строительных материалов позволяет использовать точные коэффициенты для стеновых конструкционных материалов. Нормативы СНиП регламентируют сопротивление фасадов коттеджа передаче тепла холодному воздуху улицы в пределах 3,2 единиц. Перемножив эти значения, можно получить необходимую толщину стены, чтобы определиться с количеством материала.

Например, при выборе ячеистого бетона с коэффициентом 0,12 единиц достаточно кладки в один блок длиной 0,4 м. используя более дешевые блоки из этого же материала с коэффициентом 0,16 единиц, потребуется сделать стену толще – 0,52 м. Коэффициент теплопроводности сосны, ели составляет 0,18 единиц. Поэтому, для соблюдения условия сопротивления теплопередаче 3,2, потребуется 57 см брус, которого не существует в природе. При выборе кирпичной кладки с коэффициентом 0,81 единица толщина наружных стен грозит увеличением до 2,6 м, железобетонных конструкций – до 6,5 м.

На практике стены изготавливают многослойными, закладывая внутрь слой утеплителя или обшивая теплоизолятором наружную поверхность. У этих материалов коэффициент теплопроводности гораздо ниже, что позволяет уменьшить толщину многократно. Конструкционный материал обеспечивает прочность здания, теплоизолятор снижает теплопотери до приемлемого уровня. Современные облицовочные материалы, используемые на фасадах, внутренних стенах, так же обладают сопротивлением теплопотерям. Поэтому, в расчетах учитываются все слои будущих стен.

Вышеуказанные расчеты будут неточными если не учесть наличие в каждой стене коттеджа светопрозрачных конструкций. Таблица теплопроводности строительных материалов в нормативах СНиП обеспечивает легкий доступ к коэффициентам теплопроводности данных материалов.

Пример расчета толщины стены по теплопроводности

При выборе типового или индивидуального проекта застройщик получает комплект документации, необходимый для возведения стен. Силовые конструкции в обязательном порядке просчитаны на прочность с учетом ветровых, снеговых, эксплуатационных, конструкционных нагрузок. Толщина стен учитывает характеристики материала каждого слоя, поэтому, теплопотери гарантированно будут ниже допустимых норм СНиП. В этом случае заказчик может предъявить претензии организации, занимавшейся проектированием, при отсутствии необходимого эффекта в процессе эксплуатации жилища.

Однако, при строительстве дачи, садового домика многие владельцы предпочитают экономить на приобретении проектной документации. В этом случае расчеты толщины стен можно произвести самостоятельно. Специалисты не рекомендуют пользоваться сервисами на сайтах компаний, реализующих конструкционные материалы, утеплители. Многие из них завышают в калькуляторах значения коэффициентов теплопроводности стандартных материалов для представления собственной продукции в выгодном свете. Подобнее ошибки в расчетах чреваты для застройщика снижением комфортности внутренних помещений в холодный период.

Самостоятельный расчет не представляет сложностей, используется ограниченное количество формул, нормативных значений:

  • теплосопротивление стены – 3,5 либо больше этого числа (согласно СНиП), является суммой теплосопротивлений всех слоев, из которых состоит несущая стена
  • коэффициент теплопроводности строительных материалов – каждый производитель конструкционного материала, светопрозрачных конструкций, утеплителя указывает его в обязательном порядке, однако, лучше дополнительно свериться с таблицей в нормативах СНиП
  • теплосопротивление отдельного слоя стены – вычисляется путем умножения толщины слоя (м) на коэффициент теплопроводности материала

Например, чтобы привести толщину кирпичной стены в соответствие с нормативным теплосопротивлением, потребуется умножить коэффициент для этого материала, взятый из таблицы на нормативное теплосопротивление:

0,76 х 3,5 = 2,66 м

Подобная крепость излишне затратна для любого застройщика, поэтому, следует снизить толщину кладки до приемлемых 38 см, добавив утеплитель:

  • облицовка в полкирпича 12,5 см
  • внутренняя стена в кирпич 25 см

Теплосопротивление кирпичной кладки в этом случае составит 0,38/0,76 = 0,5 единиц. Вычитая из нормативного параметра полученный результат, получаем необходимое теплосопротивление слоя утеплителя:

3,5 – 0,5 = 3 единицы

При выборе базальтовой ваты с коэффициентом 0,039 единиц, получаем слой толщиной:

3 х 0,039 = 11,7 см

Отдав предпочтение экструдированному пенополистиролу с коэффициентом 0,037 единиц, снижаем слой утеплителя до:

3 х 0,037 = 11,1 см

На практике, можно выбрать 12 см для гарантированного запаса либо обойтись 10 см, учитывая наружные, внутренние облицовки стен, так же обладающие теплосопротивлением. Необходимый запас можно добрать без использования конструкционных материалов либо утеплителей, изменив конструкцию кладки. Замкнутые пространства воздушных прослоек внутри некоторых типов облегченных кладок так же обладают теплосопротивлением.

Их теплопроводность можно узнать из нижеприведенной таблицы, находящейся в СНиП.

Например, 10 см прослойка замкнутого контура обеспечивает теплоспопротивление 0,18 либо 0,15 единиц при отрицательных, положительных температурах, соответственно. Сантиметровый воздушный зазор добавляет несущей стене 0,15 или 0,13 единиц теплосопротивления (зимой, летом, соответственно).

Что такое «точка росы»

На завершающем этапе вычислений потребуется правильно расположить утеплитель, коробки оконных блоков в толще стен. Это необходимо для смещения точки росы наружу, в противном случае избавиться от влаги на стеклах, внутренних стенах с началом отопительного сезона не получится.

Точкой росы называют температурный барьер, при достижении которого из теплого воздуха в эксплуатируемом помещении, имеющим высокую относительную влажность, начинает конденсироваться вода. Для увеличения ресурса силовых конструкций точку росы необходимо вывести за наружную поверхность стены, чтобы кирпич. Древесина, бетон не разрушался под действием влаги.

Кроме того, смещение точки росы внутрь слоя утеплителя приведет к увеличению расхода энергоносителя для обогрева жилища уже на третий сезон эксплуатации. Тплоизолятор намокнет, снизится его теплосопротивление.

Неправильная установка оконных блоков приводит к аналогичной ситуации – откосы будут стабильно влажными всю зиму. Поэтому, нормативы СНиП рекомендуют смещение внутренней плоскости оконного блока:

  • заподлицо с внутренней стеной в срубах, кирпичных коттеджах с кладкой в 1,5 кирпича
  • отступ от наружной плоскости стены от 12,5 см при значительной толщине кладки

Выбор конструкционных, облицовочных, теплоизоляционных материалов должен осуществляться комплексно. Паропропускная способность отдельных слоев стены должна снижаться изнутри наружу. Принцип этого метода становится понятнее на простом примере:

  • если облицевать фасады коттеджа, выложенные из газобетонных блоков, керамическим кирпичом, клинкером без вентиляционного зазора
  • влажный воздух из помещений свободно преодолеет материал стены, будет остановлен облицовкой
  • блоки начнут разрушаться в агрессивной среде, снизится ресурс здания

Кроме того, замерзающая нутрии блоков вода будет расширяться, дополнительно разрушая кладку, ослабляя силовой каркас коттеджа. Проблема решается заменой керамики на сайдинг, деревянные облицовки либо созданием вентиляционного зазора, через который влага сможет отводиться воздушными массами.

Присоединяйтесь к обсуждению!

Нам было бы интересно узнать вашу точку зрения, оставьте свое мнение в комментариях 😼

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

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

Коэффициент теплопроводности жесткого пенополиуретана и других материалов

Именно низкая теплопроводность делает ППУ оптимальным материалом для термоизоляции. Коэффициент теплопроводности жесткого  пенополиуретана составляет 0,019 – 0,028 Вт/м*К. Этот показатель определяет количество теплоты, которая проходит сквозь куб материала со стороной в 1 м за 1 секунду при единичном изменении температуры в 1 Кельвин. Низкая теплопроводность позволяет обеспечить необходимую теплоизоляцию при минимальном слое покрытия. Например, теплопроводность пенопласта составляет 0,04 – 0,06 Вт/м*К, т.е. понадобится в 2-3 раза более толстый слой пенопласта, чем пенополиуретана. В видео ниже поясняется понятие теплопроводности и его применение в строительстве:

 

 

Совет от профессионала

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

Ниже приведена теплопроводность строительных материалов в таблице

Материал

Коэффициент теплопроводности (Вт/м*К)

   Жесткий пенополиуретан

   0.019 – 0.028

   Пенополистирол (пенопласт)

   0.04 – 0.06

   Минеральная вата

   0.052 – 0.058

   Пенобетон

   0.145 – 0.160

   Пробковая плита

   0.5 – 0.6

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

Как рассчитать необходимую толщину слоя ППУ-утеплителя?

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

Rreq = a*Dd + b

Dd = (Tint – Tht)*Zht

Δ=Rreq*λ

Rreq – сопротивление теплопередачи

a и b – коэффициенты из таблиц СНиП

Dd – градусо-сутки отопительного сезона

Tint – внутренняя температура помещения, которую необходимо поддерживать

Tht – средняя температура воздуха снаружи помещения

Zht – длительность периода отопления

Δ – искомая толщина слоя ППУ-утеплителя

Λ — теплопроводность

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

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

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

СНиП 23-02 Расчетные теплотехнические показатели бетона и природного камня. Бетоны, Гранит, Гнейс, Базальт, Мрамор, известняк, Туф. Теплоемкость, теплопроводность и теплоусвоение в зависимости от плотности и влажности, паропроницаемость.


Навигация по справочнику TehTab.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Материалы — свойства, обозначения / / Строительные материалы. Физические, механические и теплотехнические свойства.  / / СНиП 23-02 Расчетные теплотехнические показатели бетона и природного камня. Бетоны, Гранит, Гнейс, Базальт, Мрамор, известняк, Туф. Теплоемкость, теплопроводность и теплоусвоение в зависимости от плотности и влажности, паропроницаемость.

Расчетные теплотехнические показатели бетона и природного камня. Бетоны, Гранит, Гнейс, Базальт, Мрамор, известняк, Туф. Теплоемкость, теплопроводность и теплоусвоение в зависимости от плотности и влажности, паропроницаемость.

Бетоны (ГОСТ 7473, ГОСТ 25192) и растворы (ГОСТ 28013)

Материал

Характеристики материалов в сухом состоянии

Расчетные коэффициенты (при условиях эксплуатации по СНиП 23-02)

плот-
ность,
кг/м3

удельная тепло-
емкость, кДж/(кг°С)

коэффи-
циент тепло-
провод-
ности,
Вт/(м°С)

массового отношения влаги в материале, %

теплопро-
водности,
Вт/(м°С)

тепло-
усвоения
(при периоде
24 ч), Вт/(м2°С)

паропро-
ницае-
мости,
мг/(мчПа)

А

Б

А

Б

А

Б

А, Б

Железобетон (ГОСТ 26633) 2500 0.84 1.69
2
3 1.92 2.04 17.98 18.95 0.03
Бетон на гравии или щебне из природного камня (ГОСТ 26633) 2400 0.84 1.51 2 3 1.74 1.86 16.77 17.88 0.03
Раствор цементно-песчаный 1800 0.84 0.58 2 4 0.76 0.93 9.6 11.09 0.09
Раствор сложный (песок, известь, цемент) 1700 0.84 0.52 2 4 0.7 0.87 8.95 10.42 0.098
Раствор известково-песчаный
1600
0.84 0.47 2 4 0.7 0.81 8.69 9.76 0.12

Облицовка природным камнем (ГОСТ 9480)

Материал

Характеристики материалов в сухом состоянии

Расчетные коэффициенты (при условиях эксплуатации по СНиП 23-02)

плот-
ность,
кг/м3

удельная тепло-
емкость, кДж/(кг°С)

коэффи-
циент тепло-
провод-
ности,

Вт/(м°С)

массового отношения влаги в материале, %

теплопро-
водности,
Вт/(м°С)

тепло-
усвоения
(при периоде
24 ч), Вт/(м2°С)

паропро-
ницае-
мости,
мг/(мчПа)

А

Б

А

Б

А

Б

А, Б

Гранит, гнейс и базальт 2800 0.88 3.49 0 0 3.49 3.49 25.04 25.04 0.008
Мрамор 2800 0.88 2.91 0 0 2.91 2.91 22.86 22.86 0.008
Известняк 2000 0.88 0.93 2 3 1.16 1.28 12.77 13.7 0.06
Известняк 1800 0.88 0.7 2 3 0.93 1.05 10.85 11.77 0.075
Известняк 1600 0.88 0.58 2 3 0.73 0.81 9.06 9.75 0.09
Известняк 1400 0.88 0.49 2 3 0.56 0.58 7.42 7.72 0.11
Туф 2000 0.88 0.76 3 5 0.93 1.05 11.68 12.92 0.075
Туф 1800 0.88 0.56 3 5 0.7 0.81 9.61 10.76 0.083
Туф 1600 0.88 0.41 3 5 0.52 0.64 7.81 9.02 0.09
Туф 1400 0.88 0.33 3 5 0.43 0.52 6.64 7.6 0.098
Туф 1200 0.88 0.27 3 5 0.35 0.41 5.55 6.25 0.11
Туф 1000 0.88 0.21 3 5 0.24 0.29 4.2 4.8 0.11



Нашли ошибку? Есть дополнения? Напишите нам об этом, указав ссылку на страницу.
TehTab.ru

Реклама, сотрудничество: [email protected]

Обращаем ваше внимание на то, что данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Все риски за использование информаци с сайта посетители берут на себя. Проект TehTab.ru является некоммерческим, не поддерживается никакими политическими партиями и иностранными организациями.

Коэффициент теплопередачи материалов таблица. Коэффициент теплопроводности материала. Теплопроводность строительных материалов: таблица


Теплопроводность строительных материалов: таблица параметров

Любые строительные работы начинаются с создания проекта. При этом планируется как расположение комнат в здании, так и рассчитываются главные теплотехнические показатели. От данных значений зависит, насколько будущая постройка будет теплой, долговечной и экономичной. Позволит определить теплопроводность строительных материалов – таблица, в которой отображены основные коэффициенты. Правильные расчеты являются гарантией удачного строительства и создания благоприятного микроклимата в помещении.

Чтобы дом был теплым без утеплителя потребуется определенная толщина стен, которая отличается в зависимости от вида материала

Содержание статьи

Теплопроводность: понятие и теория

Теплопроводность представляет собой процесс перемещения тепловой энергии от прогретых частей к холодным. Обменные процессы происходят до полного равновесия температурного значения.

Комфортный микроклимат в доме зависит от качественной теплоизоляции всех поверхностей

Процесс теплопередачи характеризуется промежутком времени, в течение которого выравниваются температурные значения. Чем больше времени проходит, тем ниже теплопроводность строительных материалов, свойства которых отображает таблица. Для определения данного показателя применяется такое понятие как коэффициент теплопроводности. Он определяет, какое количество тепловой энергии проходит через единицу площади определенной поверхности. Чем данный показатель больше, тем с большей скоростью будет остывать здание. Таблица теплопроводности нужна при проектировании защиты постройки от теплопотерь. При этом можно снизить эксплуатационный бюджет.

Потери тепла на разных участках постройки будут отличаться

Полезный совет! При постройке домов стоит использовать сырье с минимальной проводимостью тепла.

От чего зависит величина теплопроводности?

От множества факторов зависит значение теплопроводности строительных материалов. Таблица коэффициентов, представленная в нашем обзоре, это наглядно показывает.

Наглядный пример демонстрирует свойство теплопроводности

На данный показатель оказывают влияние следующие параметры:

  • более высокая плотность способствует прочному взаимодействию частиц друг с другом. При этом уравновешивание температур производится более быстро. Чем плотнее материал, тем лучше пропускается тепло;
  • пористость сырья свидетельствует о его неоднородности. При перемещении тепловой энергии  через подобную структуру охлаждение будет небольшим. Внутри гранул находится только воздух, который обладает минимальным количеством коэффициента. Если поры маленькие, то при этом затрудняется передача тепла. Но повышается значение теплопроводность;
  • при повышенной влажности и промокании стен здания  показатель прохождения тепла будет выше.

Чем ниже показатель теплопроводности строительного сырья, тем уютнее и теплее в помещении

Использование значений теплопроводности на практике

Материалы, используемые в строительстве, могут быть конструкционными и теплоизолирующими.

Существует огромное количество материалов с теплоизолирующими свойствами

Самое большое значение теплопроводности у конструкционных материалов, которые используются при возведении перекрытий, стен и потолков. Если не использовать сырье с теплоизолирующими свойствами, то для сохранения тепла потребуется монтаж толстого слоя утеплителя для возведения стен.

Часто для утепления строений используются более простые материалы

Поэтому при возведении постройки стоит использовать дополнительные материалы. При этом значение имеет теплопроводность строительных материалов,  таблица показывает все значения.

В некоторых случаях более эффективным считается утепление снаружи

Полезная информация! Для построек из древесины и пенобетона не обязательно использовать дополнительное утепление. Даже применяя низкопроводной материал, толщина сооружения не должна быть менее 50 см.

Особенности теплопроводности готового строения

Планируя проект будущего дома, нужно обязательно учесть возможные потери тепловой энергии. Большая часть тепла уходит через двери, окна, стены, крышу и полы.

В многоквартирных домах потери тепла будут отличаться по сравнению с частным строением

Если не выполнять расчеты по теплосбережению дома, то в помещении будет прохладно. Рекомендуется постройки из кирпича, бетона и камня дополнительно утеплять.

Утепление построек из бетона или камня повышает комфортные условия внутри здания

Полезный совет! Перед тем как утеплять жилище, необходимо продумать качественную гидроизоляцию. При этом даже повышенная влажность не повлияет на особенности теплоизоляции в помещении.
Разновидности утепления конструкций

Теплое здание получится при оптимальном сочетании конструкции из прочных материалов и качественного теплоизолирующего слоя. К подобным сооружениям можно отнести следующие:

  • при возведении каркасной постройки, используемая древесина обеспечивает жесткость здания. Утеплитель прокладывается между стойками. В некоторых случаях применяется утепление снаружи здания;

Монтажные работы по утеплению каркасного сооружения требуют использования дополнительных конструктивных элементов

  • здание из стандартных материалов: шлакоблоков или кирпича. При этом утепление часто проводится по наружной стороне.

Особенности монтажа теплоизолирующего материала с внутренней стороны

Как определить коэффициенты теплопроводности строительных материалов: таблица

Помогает определить коэффициент теплопроводности строительных материалов – таблица. В ней собраны все значения самых распространенных материалов. Используя подобные данные, можно рассчитать толщину стен и используемый утеплитель. Таблица значений теплопроводности:

Необходимые коэффициенты для самых различных материалов

Чтобы определить величину теплопроводности используются специальные ГОСТы. Значение данного показателя отличается в зависимости от вида бетона. Если материал имеет показатель 1,75, то пористый состав обладает значением 1,4. Если раствор выполнен с применением каменного щебня, то его значение 1,3.

Технические характеристики утеплителей для бетонных полов

О значении теплопроводности можно судить по сравнительным характеристикам

Полезные рекомендации

Потери через потолочные конструкции значительны для проживающих на последних этажах. К слабым участкам относится пространство между перекрытиями и стеной. Подобные участки считаются мостиками холода. Если над квартирой присутствует технический этаж, то при этом потери тепловой энергии меньше.

Выполняя утепление потолка на веранде или террасе, можно использовать более легкие стройматериалы

Утепление потолочного перекрытия на верхнем этаже производится снаружи. Также потолок можно утеплить внутри квартиры. Для этого применяется пенополистирол или теплоизоляционные плиты.

При утеплении потолка, стоит подобрать материал для пароизоляции и для гидроизоляции

Прежде чем утеплять любые поверхности, стоит узнать теплопроводность строительных материалов, таблица СНиПа поможет в этом. Утеплять напольное покрытие не так сложно как другие поверхности. В качестве утепляющих материалов применяются такие материалы как керамзит, стекловата ил пенополистирол.

Создание теплого пола требует особых знаний. Важно учитывать высоту и толщину материалов

Чтобы качественно утеплить квартиру на последних этажах, можно полноценно использовать возможности центрального отопления. При этом важно повысить отдачу тепло от радиаторов. Для этого стоит воспользоваться следующими советами:

  • если какая-то часть батарей холодная, то требуется спустить воздух. При этом открывается специальный клапан;
  • чтобы тепло проникало внутрь дома, на не обогревало стены, рекомендуется установить защитный экран с покрытием из фольги;
  • для свободной циркуляции подогретого воздуха не стоит радиаторы загромождать мебелью или шторами;
  • если снять декоративный экран, то теплоотдача увеличиться на 25 %.

Выбор качественных радиаторов позволяет лучше сберечь тепло в помещении

Тепловые потери через входные двери могут составлять до 10 %. При этом значительное количество тепла тратится на воздушные массы, которые поступают снаружи. Для устранения сквозняков надо переустановить изношенные уплотнители и щели, которые могут появиться между стеной и коробом. В данном случае дверное полотно можно обить, а щели заполнить с помощью монтажной пены.

Выбор утеплителя зависит от материала самой двери

Одним из основных источников теплопотерь являются окна. Если рамы старые, то появляются сквозняки. Через оконные проемы теряется около 35% тепловой энергии. Для качественного утепления применяются двухкамерные стеклопакеты. К другим способам относится утепление щелей монтажной пеной, оклейка мест стыков с рамой специальным уплотнителем и нанесение силиконового герметика. Правильное и комплексное утепление является гарантией комфортного и теплого дома, в котором не появиться плесень, сквозняки и холодный пол.

Понравилась статья?Сохраните, чтобы не потерять!

Загрузка…

homemyhome.ru

Таблица коэффициентов теплопроводности различных материалов

МатериалКоэффициент теплопроводности, Вт/м*К
Алебастровые плиты0,47
Алюминий230
Асбест (шифер) 0,35
Асбест волокнистый0,15
Асбестоцемент1,76
Асбоцементные плиты0,35
Асфальт0,72
Асфальт в полах0,8
Бакелит0,23
Бетон на каменном щебне1,3
Бетон на песке0,7
Бетон пористый1,4
Бетон сплошной1,75
Бетон термоизоляционный0,18
Битум0,47
Бумага0,14
Вата минеральная легкая0,045
Вата тонкая базальтовая MAGMAWOOL™0,038
Вата супертонкая базальтовая MAGMAWOOL™0,033
Вата минеральная тяжелая0,055
Вата хлопковая0,055
Вермикулитовые листы0,1
Войлок шерстяной0,045
Гипс строительный0,35
Глинозем2,33
Гравий (наполнитель)0,93
Гранит, базальт3,5
Грунт 10% воды1,75
Грунт 20% воды2,1
Грунт песчаный1,16
Грунт сухой0,4
Грунт утрамбованный1,05
Гудрон0,3
Древесина — доски0,15
Древесина — фанера0,15
Древесина твердых пород0,2
Древесно-стружечная плита ДСП0,2
Дюралюминий160
Железобетон1,7
Зола древесная0,15
Известняк1,7
Известь-песок раствор0,87
Иней0,47
Ипорка (вспененная смола)0,038
Камень1,4
Картон строительный многослойный0,13
Картон теплоизолированный ТК-1 MAGMAWOOL™0,04
Каучук вспененный0,03
Каучук натуральный0,042
Каучук фторированный0,055
Керамзитобетон0,2
Кирпич кремнеземный0,15
Кирпич пустотелый0,44
Кирпич силикатный0,81
Кирпич сплошной0,67
Кирпич шлаковый0,58
Кремнезистые плиты0,07
Латунь110
Лед, при: 
     0°с2,21
    -20°с2,44
    -60°с2,91
Липа, береза, клен, дуб (15% влажности)0,15
Медь380
Мипора0,085
Опилки — засыпка0,095
Опилки древесные сухие0,065
ПВХ0,19
Пенобетон0,3
Пенопласт ПС-10,037
Пенопласт ПС-40,04
Пенопласт ПХВ-10,05
Пенопласт резопен ФРП0,045
Пенополистирол ПС-Б0,04
Пенополистирол ПС-БС0,04
Пенополиуретановые листы0,035
Пенополиуретановые панели0,025
Пеностекло легкое0,06
Пеностекло тяжелое0,08
Пергамин0,17
Перлит0,05
Перлитоцементные плиты0,08
Песок, при: 
     0% влажности0,33
     10% влажности0,97
     20% влажности1,33
Песчаник обожженный1,5
Плитка облицовочная105
Плитка термоизоляционная ПМТБ-20,036
Полистирол0,082
Поролон0,04
Портландцемент раствор0,47
Пробковая плита0,043
Пробковые листы легкие0,035
Пробковые листы тяжелые0,05
Резина0,15
Рубероид0,17
Сланец2,1
Снег1,5
Сосна обыкновенная, ель, пихта (450…550 кг/м3, 15% влажности)0,15
Сосна смолистая (600…750 кг/м3, 15% влажности)0,23
Сталь52
Стекло1,15
Стекловата0,05
Стекловолокно0,036
Стеклотекстолит0,3
Стружки — набивка0,12
Тефлон0,25
Толь бумажный0,23
Цементные плиты1,92
Цемент-песок раствор1,2
Чугун56
Шлак гранулированный0,15
Шлак котельный0,29
Шлакобетон0,6
Штукатурка сухая0,21
Штукатурка цементная0,9
Эбонит0,16
Эбонит вспученный0,03

magmawool.com

Определение коэффициента теплопередачи материалов

Для чего подбирают определенную толщину стены дома? 

 Естественно для обеспечения необходимых условий проживания: 

— прочности и устойчивости; — её теплотехнических характеристик; — комфортности проживания в помещении со стенами из данного материала. 

Согласно СНИПу 23-02-2003 нормативное значение сопротивления теплопередаче внешней стены дома зависит от региона. В таблице  необходимое сопротивление теплопередаче наружней стены в Красноярске будет 4,84 м2·°C/В.  

Вычисляем реальное сопротивление теплопередачи стены дома

Значение коэффициента теплопередачи стен зависит от типа и толщины каждого отдельно взятого материала, используемого для их возведения. Для определения этого коэффициента используют показатель Λ — W/(m²·K), т.е нужно разделить толщину материала (м) на коэффициент теплопроводности.

Пример:Определим коэффициент теплопередачи наружней стены из 3D-панелей

 

Пенополистирол ПСБ-С-25 — 300 мм

Цементная штукатурка — 250 мм

 

 

 

1. В первую очередь следует определить коэффициенты теплопроводности применяемых материалов. Выбираем из таблицы:пенополистирол ПСБ-С25   — 0,038  Вт/м*Кштукатурка цементная            — 0,9 Вт/м*К

2. Теперь определяем коэффициенты сопротивления теплопередачи по формуле:

R =D/λ, где D — толщина слоя в м;  λ — коэффициент теплопроводности W/(m²·K) взятый из таблицы

0,30 / 0,038 = 7,890,25 / 0,9 = 0,28 

Наименование материала Толщина материала, м Коэффициент теплопроводности, Вт/м*К Коэффициент сопротивление теплопередачи, м2 °С/Вт
Пенополистирол ПСБ-С25 0,30 0,038 7,89
Штукатурка цементная 0,25 0,9 0,28

3. Теперь просуммируем полученные величины и узнаем общий коэффициент сопротивление теплопередачи наружней стены 7,89 + 0,28 = 8,17 W/(m²·K)

Коэффициент сопротивление теплопередачи наружной стены из 3D-панелей  8,17 W/(m²·K) Рекомендуемое значение для Красноярска 4,84 (из таблицы), таким образом стена из 3D-панелей не только удовлетворяет «строгому» СНиП 23-02-2003, но и превосходит этот показатель, что гарантирует комфортное проживание в таком доме и позволяет экономить ваши деньги на отоплении и кондиционировании.

Определяем толщину стены из других строительных материалов что бы она соответствовала коэффициенту сопротивление теплопередачи наружней стены 8,17 W/(m²·K), как в 3D-панелях.

Используем формулу: D=λ*R, где D — толщина слоя в м;λ — коэффициент теплопроводности, W/(m²·K) взятый из таблицы;R — Коэффициент сопротивление теплопередачи, м2 °С/Вт (в нашем случае это 8,17)

Наименование материала Коэффициент теплопроводности, Вт/м*К Толщина стены, м
3D-панель 0,55
Липа, береза, клен, дуб (15% влажности) 0,15 1,23
Керамзитобетон 0,2 1,63
Пенобетон 1000 кг/м3 0,3 2,45
Сосна и ель вдоль волокон 0,35 2,86
Дуб вдоль волокон 0,41 3,35
Кладка из кирпича на цементно-песчасном растворе 0,87 7,11
Железобетон 1,7 13,89

Мы видим из таблицы, что при одинаковом коэффициенте сопротивление теплопередачи 8,17 м2 °С/Вт толщина стен из различных строительных материалов разная, что влияет на размеры и стоимость дома.

Толщина стен из 3D-панелей 550 мм, а если взять кирпич без утеплителя то нужно стоить стену толщиной 7110 мм.

 

polipak-10.ru

Сравнение теплопроводности строительных материалов

Точные данные позволит получить таблица теплопроводности строительных материалов. Правильное возведение зданий способствует оптимальным климатическим параметрам в помещении.

Строительство каждого объекта лучше начинать с планировки проекта и тщательного расчета теплотехнических параметров. Точные данные позволит получить таблица теплопроводности строительных материалов. Правильное возведение зданий способствует оптимальным климатическим параметрам в помещении. А таблица поможет правильно подобрать сырье, которое будут использоваться для строительства.

 

 

Назначение теплопроводности

Теплопроводность является показателем передачи тепловой энергии от нагреваемых предметов в помещении к предметам с более низкой температурой. Процесс теплообмена производится, пока температурные показатели не уравняются. Для обозначения тепловой энергии используется специальный коэффициент теплопроводности строительных материалов. Таблица поможет увидеть все требуемые значения. Параметр обозначает, сколько тепловой энергии пропускается через единицу площади в единицу времени. Чем больше данное обозначение, тем качественнее будет теплообмен. При возведении зданий необходимо применять материал с минимальным значением тепловой проводимости.

Коэффициент теплопроводности это такая величина, которая равна количеству теплоты, проходящей через метр толщины материала за час. Использование подобной характеристики обязательно для создания лучшей теплоизоляции. Теплопроводность следует учесть при подборе дополнительных утепляющих конструкций.

 

 

Что оказывает влияние на показатель теплопроводности?

Теплопроводность определяется такими факторами:

• Пористость определяет неоднородность структуры. При пропуске тепла через такие материалы процесс охлаждения незначительный;

• Повышенное значение плотности влияет на тесные соприкосновения частиц, что способствует более быстрому теплообмену;

• Повышенная влажность увеличивает данный показатель.

 

 

Использование значений коэффициента теплопроводности на практике.

Материалы представлены конструкционными и теплоизоляционными разновидностями. Первый вид обладает большими показателями теплопроводности. Они применяются для строительства перекрытий, ограждений и стен.

При помощи таблицы определяются возможности их теплообмена. Чтобы данный показатель был достаточно низким для нормального микроклимата в помещении стены из некоторых материалов должны быть особенно толстыми. Чтобы этого избежать, рекомендуется использовать дополнительные теплоизолирующие компоненты.

 

Показатели теплопроводности для готовых построек. Виды утеплений.

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

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

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

• Показатель теплопроводности оказывает влияние на качество теплоизолирующего процесса;

• Влагопоглощение имеет большое значение при утеплении наружных элементов;

• Толщина влияет на надежность утепления. Тонкий утеплитель помогает сохранить полезную площадь помещения;

• Важна горючесть. Качественное сырье имеет способность к самозатуханию;

• Термоустойчивость отображает способность выдерживать температурные перепады;

• Экологичность и безопасность;

• Звукоизоляция защищает от шума.

 

В качестве утеплителей применяются следующие виды:

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

• Пенопласт – это легкий материал с хорошими утеплительными свойствами. Он легко устанавливается и обладает влагоустойчивостью. Рекомендуется для применения в нежилых строениях;

• Базальтовая вата в отличие от минеральной отличается лучшими показателями стойкости к влаге;

• Пеноплэкс устойчив к влажности, повышенным температурам и огню. Имеет прекрасные показатели теплопроводности, прост в монтаже и долговечен;

• Пенополиуретан известен такими качествами, как негорючесть, хорошие водоотталкивающие свойства и высокая пожаростойкость;

• Экструдированный пенополистирол при производстве проходит дополнительную обработку. Обладает равномерной структурой;

• Пенофол представляет из себя многослойный утепляющий пласт. В составе присутствует вспененный полиэтилен. Поверхность пластины покрывается фольгой для обеспечения отражения.

Для теплоизоляции могут применяться сыпучие типы сырья. Это бумажные гранулы или перлит. Они имеют стойкость к влаге и к огню. А из органических разновидностей можно рассмотреть волокно из древесины, лен или пробковое покрытие. При выборе, особое внимание уделяйте таким показателям как экологичность и пожаробезопасность.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! При конструировании теплоизоляции, важно продумать монтаж гидроизолирующей прослойки. Это позволит избежать высокой влажности и повысит сопротивляемость теплообмену.

Таблица теплопроводности строительных материалов: особенности показателей.

Таблица теплопроводности строительных материалов содержит показатели различных видов сырья, которое применяется в строительстве. Используя данную информацию, вы можете легко посчитать толщину стен и количество утеплителя.

 

 

Как использовать таблицу теплопроводности материалов и утеплителей?

В таблице сопротивления теплопередаче материалов представлены наиболее популярные материалы. Выбирая определенный вариант теплоизоляции важно учитывать не только физические свойства, но и такие характеристики как долговечность, цена и легкость установки.

Знаете ли вы, что проще всего выполнять монтаж пенооизола и пенополиуретана. Они распределяются по поверхности в виде пены. Подобные материалы легко заполняют полости конструкций. При сравнении твердых и пенных вариантов, нужно выделить , что пена не образует стыков.

Значения коэффициентов теплопередачи материалов в таблице.

При произведении вычислений следует знать коэффициент сопротивления теплопередаче. Данное значение является отношением температур с обеих сторон к количеству теплового потока. Для того чтобы найти теплосопротивление определенных стен и используется таблица теплопроводности.

 

Все расчеты вы можете провести сами. Для этого толщина прослойки теплоизолятора делится на коэффициент теплопроводности. Данное значение часто указывается на упаковке, если это изоляция. Материалы для дома измеряются самостоятельно. Это касается толщины, а коэффициенты можно отыскать в специальных таблицах.

Коэффициент сопротивления помогает выбрать определенный тип теплоизоляции и толщину слоя материала. Сведения о паропроницаемости и плотности можно посмотреть в таблице.

При правильном использовании табличных данных вы сможете выбрать качественный материал для создания благоприятного микроклимата в помещении. опубликовано econet.ru 

 

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! © econet

econet.ru

Коэффициент теплопроводности материала. Теплопроводность строительных материалов: таблица

Процесс передачи энергии от более нагретой части тела к менее нагретой называется теплопроводностью. Числовое значение такого процесса отражает коэффициент теплопроводности материала. Это понятие является очень важным при строительстве и ремонте зданий. Правильно подобранные материалы позволяют создать в помещении благоприятный микроклимат и сэкономить на отоплении существенную сумму.

Понятие теплопроводности

Теплопроводность – процесс обмена тепловой энергией, который происходит за счет столкновения мельчайших частиц тела. Причем этот процесс не прекратится, пока не наступит момент равновесия температур. На это уходит определенный промежуток времени. Чем больше времени затрачивается на тепловой обмен, тем ниже показатель теплопроводности.

Данный показатель выражают как коэффициент теплопроводности материалов. Таблица содержит уже измеренные значения для большинства материалов. Расчет производится по количеству тепловой энергии, прошедшей сквозь заданную площадь поверхности материала. Чем больше вычисленное значение, тем быстрее объект отдаст все свое тепло.

Факторы, влияющие на теплопроводность

Коэффициент теплопроводности материала зависит от нескольких факторов:

  • Плотность материала. При повышении данного показателя взаимодействие частиц материала становится прочнее. Соответственно, они будут передавать температуру быстрее. А это значит, что с повышением плотности материала улучшается передача тепла.
  • Пористость вещества. Пористые материалы являются неоднородными по своей структуре. Внутри них находится большое количество воздуха. А это значит, что молекулам и другим частицами будет сложно перемещать тепловую энергию. Соответственно, коэффициент теплопроводности повышается.
  • Влажность также оказывает влияние на теплопроводность. Мокрые поверхности материала пропускают большее количество тепла. В некоторых таблицах даже указывается расчетный коэффициент теплопроводности материала в трех состояниях: сухом, среднем (обычном) и влажном.

Выбирая материал для утепления помещений, важно учитывать также условия, в которых он будет эксплуатироваться.

Понятие теплопроводности на практике

Теплопроводность учитывается на этапе проектирования здания. При этом берется во внимание способность материалов удерживать тепло. Благодаря их правильному подбору жильцам внутри помещения всегда будет комфортно. Во время эксплуатации будут существенно экономиться денежные средства на отопление.

Утепление на стадии проектирования является оптимальным, но не единственным решением. Не составляет трудности утеплить уже готовое здание путем проведения внутренних или наружных работ. Толщина слоя изоляции будет зависеть от выбранных материалов. Отдельные из них (к примеру, дерево, пенобетон) могут в некоторых случаях использоваться без дополнительного слоя термоизоляции. Главное, чтобы их толщина превышала 50 сантиметров.

Особенное внимание следует уделить утеплению кровли, оконных и дверных проемов, пола. Сквозь эти элементы уходит больше всего тепла. Зрительно это можно увидеть на фотографии в начале статьи.

Конструкционные материалы и их показатели

Для строительства зданий используют материалы с низким коэффициентом теплопроводности. Наиболее популярными являются:

  • Бетон. Его теплопроводность находится в пределах 1,29-1,52Вт/м*К. Точное значение зависит от консистенции раствора. На этот показатель также влияет плотность исходного материала, которая составляет 500-2500 кг/м3. Используют данный материал в виде раствора для фундаментов, в виде блоков – для возведения стен и фундамента.
  • Железобетон, значение теплопроводности которого составляет 1,68Вт/м*К. Плотность материала достигает 2400-2500 кг/м3.
  • Древесина, издревле использующаяся как строительный материал. Ее плотность и теплопроводность в зависимости от породы составляют 150-2100 кг/м3 и 0,2-0,23Вт/м*К соответственно.

Еще один популярный строительный материал – кирпич. В зависимости от состава он обладает следующими показателями:

  • саманный (изготовленный из глины): 0,1-0,4 Вт/м*К;
  • керамический (изготовленный методом обжига): 0,35-0,81 Вт/м*К;
  • силикатный (из песка с добавлением извести): 0,82-0,88 Вт/м*К.

Материалы из бетона с добавлением пористых заполнителей

Коэффициент теплопроводности материала позволяет использовать последний для постройки гаражей, сараев, летних домиков, бань и других сооружений. В данную группу можно отнести:

  • Пенобетон. Производится с добавлением пенообразующих веществ, за счет которых характеризуется пористой структурой с плотностью 500-1000 кг/м3. При этом способность передавать тепло определяется значением 0,1-0,37Вт/м*К.
  • Керамзитобетон, показатели которого зависят от его вида. Полнотелые блоки не имеют пустот и отверстий. С пустотами внутри изготавливают пустотелые блоки, которые менее прочные, нежели первый вариант. Во втором случае теплопроводность будет ниже. Если рассматривать общие цифры, то плотность керамзитобетона составляет 500-1800кг/м3. Его показатель находится в интервале 0,14-0,65Вт/м*К.
  • Газобетон, внутри которого образуются поры размером 1-3 миллиметра. Такая структура определяет плотность материала (300-800кг/м3). За счет этого коэффициент достигает 0,1-0,3 Вт/м*К.

Показатели теплоизоляционных материалов

Коэффициент теплопроводности теплоизоляционных материалов, наиболее популярных в наше время:

  • пенопласт, который обладает плотностью 15-50кг/м3, при теплопроводности – 0,031-0,033Вт/м*К;
  • пенополистирол, плотность которого такая же, как и у предыдущего материала. Но при этом коэффициент передачи тепла находится на уровне 0,029-0,036Вт/м*К;
  • стекловата. Характеризуется коэффициентом, равным 0,038-0,045Вт/м*К;

Таблица показателей

Для удобства работы коэффициент теплопроводности материала принято заносить в таблицу. В ней кроме самого коэффициента могут быть отражены такие показатели как степень влажности, плотность и другие. Материалы с высоким коэффициент теплопроводности сочетаются в таблице с показателями низкой теплопроводности. Образец данной таблицы приведен ниже:

Использование коэффициента теплопроводности материала позволит возвести желаемую постройку. Главное: выбрать продукт, отвечающий всем необходимым требованиями. Тогда здание получится комфортным для проживания; в нем будет сохраняться благоприятный микроклимат.

Правильно подобранный изоляционный материал снизит потери тепла, по причине чего больше не нужно будет «отапливать улицу». Благодаря этому финансовые затраты на отопление существенно снизятся. Такая экономия позволит в скором времени вернуть все деньги, которые будут затрачены на приобретение теплоизолятора.

fb.ru

Теплопроводность строительных материалов

Разные материалы имеют различную теплопроводность, и чем она ниже, тем меньше теплообмен внутренней среды обитания с внешней. Это значит, что зимой в таком доме сохраняется тепло, а летом – прохлада

Теплопроводность — количественная характеристика способности тел к проведению тепла. Для того чтобы иметь возможность сравнения, а также точных расчетов при строительстве, представляем цифры в таблице теплопроводности, а также прочности, паропроницаемости большинства строительных материалов.

Выделяют следующие виды теплообменных процессов:

  1. теплопроводность;
  2. конвекция;
  3. тепловое излучение.

Теплопроводность — это перенос на молекулярном уровне тепла между телами либо частицами одного и того же тела, имеющими разные температуры, когда происходит достаточно активный обмен двигательной энергией молекул, атомов и свободных электронов, т. е. мельчайших частиц тела.

Данный процесс осуществляется передвигающимися в хаотическом порядке структурными частицами тел (подразумеваются молекулы, атомы и т.п.). Подобный обмен тепла происходит в любом физическом теле, имеющем неоднородное распределение температур. Сам же механизм теплопередачи так или иначе зависит от того, в каком агрегатном состоянии вещество находится в текущий момент.

Тепловое излучение — перенос энергии от одного тела к иному телу, происходящий при посредстве электромагнитных волн.

Все способы передачи тепла зачастую реализуются совместно. Так, конвекцию сопровождает теплопроводность, ведь при этом неизбежно происходит соприкосновение частиц с различной температурой.Процесс конвекции  осуществляется при перемещении в пространстве неравномерно нагретых участков  среды. При этом перенос тепла не­разрывным образом связан с переносом этой самой среды.

Чтобы достичь такого же тепла в доме из кирпича, какое дает деревянный сруб, толщина кирпичных стен должна превышать в три раза толщину стен постройки из дерева

Процесс совместного переноса тепла способом конвекции и теплопроводности именуют конвективным теплообменом. Теплоотдача — по своей сути конвективный теплообмен между перемещающейся средой и неподвижной (твердой) стеной.  Теплоотдача нередко сопровождается тепловым излучением. Перенос тепла в таком случае осуществляется совместно посредством таких процессов, как теплопроводность, конвекция и тепловое излучение.

Происходит перенос вещества, так называемый массообмен, проявляющийся в равновесной  концентрации вещества.

Совместное одновременное течение процессов теплообмена и массообмена называют тепломассообменом.

Теплопроводность выражается в тепловом перемещении мельчайших частиц тел. Явление теплопроводности можно наблюдать как в твердых телах, так и в неподвижных газах, и в жидкостях при условии, что в них не возникают конвективные токи. При возведении разного рода конструкций, включая жилые дома, необходимы знания о теплопроводности строительных материалов, в том числе таких, как минеральная вата, пенополистирол, пенополиуретан и др.

Показателем теплопроводности материалов служит коэффициент теплопроводности

Говоря о теплопроводности, также имеют в виду количественные  характеристики способности тел к проведению тепла. Способность того или иного вещества проводить тепло различна. Ее измеряют такой единицей, как коэффициент теплопроводности, означающем удельную теплопроводность.  В численном выражении данная характеристика равняется количеству тепла, проходящего сквозь тот или материал толщиною в 1 м и площадью 1 кв.м/сек при единичном температурном диапазоне.

Прежде предполагалось, что тепловая энергия передается в зависимости от перетекания  теплорода тел от одного к другому. Впрочем, впоследствии опыты опровергли само понятие теплорода в качестве самостоятельного вида материи. В наше время считается, что явление теплопроводности обусловлено естественным  стремлением объектов к состоянию, максимально близкому к термодинамическому равновесию, что и проявляется выравниванием их температур.

Интересно рассмотреть с этой точки зрения коэффициент теплопроводности вакуума. Он близок нулю — причем, чем вакуум глубже вакуум, тем его теплопроводность ближе к нулевой. Почему? Дело в том, что в вакууме крайне низкая концентрация материальных частиц, которые способны переносить тепло. Но тепло в вакууме всё же передаётся — при помощи излучения. Так, например, чтобы довести до минимума теплопотери, термос делают с двойными стенками, откачивая между ними воздух. А также делают «серебрение». На том же качестве, что зеркальная поверхность отражает излучение лучше, основаны свойства таких материалов, как фольгированный пенофол и другие подобные изоляционные материалы.Ниже смотрим познавательные видеоматериалы для более полного представления такого физического понятия, как теплопроводность, на конкретных примерах.

Материал Плотность, кг/м3 Теплопроводность, Вт/(м*С) Паропроницаемость,Мг/(м*ч*Па) Эквивалентная1(при сопротивлении теплопередаче = 4,2м2*С/Вт)   толщина, м Эквивалентная2(при сопротивление паропроницанию =1,6м2*ч*Па/мг) толщина, м
Железобетон 2500 1.69 0.03 7.10 0.048
Бетон 2400 1.51 0.03 6.34 0.048
Керамзитобетон 1800 0.66 0.09 2.77 0.144
Керамзитобетон 500 0.14 0.30 0.59 0.48
Кирпич красный глиняный 1800 0.56 0.11 2.35 0.176
Кирпич, силикатный 1800 0.70 0.11 2.94 0.176
Кирпич керамический пустотелый (брутто1400) 1600 0.41 0.14 1.72 0.224
Кирпич керамический пустотелый (брутто 1000) 1200 0.35 0.17 1.47 0.272
Пенобетон 1000 0.29 0.11 1.22 0.176
Пенобетон 300 0.08 0.26 0.34 0.416
Гранит 2800 3.49 0.008 14.6 0.013
Мрамор 2800 2.91 0.008 12.2 0.013
Сосна, ель поперек волокна 500 0.09 0.06 0.38 0.096
Дуб поперек волокна 700 0.10 0.05 0.42 0.08
Сосна, ель вдоль волокна 500 0.18 0.32 0.75 0.512
Дуб вдоль волокна 700 0.23 0.30 0.96 0.48
Фанера 600 0.12 0.02 0.50 0.032
ДСП 1000 0.15 0.12 0.63 0.192
Пакля 150 0.05 0.49 0.21 0.784
Гипсокартон 800 0.15 0.075 0.63 0.12
Картон облицовочный 1000 0.18 0.06 0.75 0.096
Минвата 200 0.070 0.49 0.30 0.784
Минвата 100 0.056 0.56 0.23 0.896
Минвата 50 0.048 0.60 0.20 0.96
Пенополистирол экструдированный 33 0.031 0.013 0.13 0.021
Пенополистирол экструдированный 45 0.036 0.013 0.13 0.021
Пенополистирол 150 0.05 0.05 0.21 0.08
Пенополистирол 100 0.041 0.05 0.17 0.08
Пенополистирол 40 0.038 0.05 0.16 0.08
Пенопласт ПВХ 125 0.052 0.23 0.22 0.368
Пенополиуретан 80 0.041 0.05 0.17 0.08
Пенополиуретан 60 0.035 0.0 0.15 0.08
Пенополиуретан 40 0.029 0.05 0.12 0.08
Пенополиуретан 30 0.020 0.05 0.09 0.08
Керамзит 800 0.18 0.21 0.75 0.336
Керамзит 200 0.10 0.26 0.42 0.416
Песок 1600 0.35 0.17 1.47 0.272
Пеностекло 400 0.11 0.02 0.46 0.032
Пеностекло 200 0.07 0.03 0.30 0.048
АЦП 1800 0.35 0.03 1.47 0.048
Битум 1400 0.27 0.008 1.13 0.013
Полиуретановая мастика 1400 0.25 0.00023 1.05 0.00036
Полимочевина 1100 0.21 0.00023 0.88 0.00054
Рубероид, пергамин 600 0.17 0.001 0.71 0.0016
Полиэтилен 1500 0.30 0.00002 1.26 0.000032
Асфальтобетон 2100 1.05 0.008 4.41 0.0128
Линолеум 1600 0.33 0.002 1.38 0.0032
Сталь 7850 58 0 243 0
Алюминий 2600 221 0 928 0
Медь 8500 407 0 1709 0
Стекло 2500 0.76 0 3.19 0

teplolivam.ru

Коэффициент теплопроводности материалов

Последние годы при строительстве дома или его ремонте большое внимание уделяется энергоэффективности. При уже существующих ценах на топливо это очень актуально. Причем похоже что дальше экономия будет приобретать все большую важность. Чтобы правильно подобрать состав и толщин материалов в пироге ограждающих конструкций (стены, пол, потолок, кровля) необходимо знать теплопроводность строительных материалов. Эта характеристика указывается на упаковках с материалами, а необходима она еще на стадии проектирования. Ведь надо решить из какого материала строить стены, чем их утеплять, какой толщины должен быть каждый слой.  

Что такое теплопроводность и термическое сопротивление

При выборе строительных материалов для строительства необходимо обращать внимание на характеристики материалов. Одна из ключевых позиций — теплопроводность. Она отображается коэффициентом теплопроводности. Это количество тепла, которое может провести тот или иной материал за единицу времени. То есть, чем меньше этот коэффициент, тем хуже материал проводит тепло. И наоборот, чем выше цифра, тем тепло отводится лучше.

Диаграмма, которая иллюстрирует разницу в теплопроводности материалов

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

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

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

Таблица теплопроводности теплоизоляционных материалов

Чтобы в доме было проще сохранять тепло зимой и прохладу летом, теплопроводность стен, пола и кровли должна быть не менее определенной цифры, которая рассчитывается для каждого региона. Состав «пирога» стен, пола и потолка, толщина материалов берутся с таким учетом чтобы суммарная цифра была не меньше  (а лучше — хоть немного больше) рекомендованной для вашего региона.

Коэффициент теплопередачи материалов современных строительных материалов для ограждающих конструкций

При выборе материалов надо учесть, что некоторые из них (не все) в условиях повышенной влажности проводят тепло гораздо лучше. Если при эксплуатации возможно возникновение такой ситуации на продолжительный срок, в расчетах используют теплопроводность для этого состояния. Коэффициенты теплопроводности основных материалов, которые используются для утепления, приведены в таблице.

Наименование материала Коэффициент теплопроводности Вт/(м·°C)
В сухом состоянии При нормальной влажности При повышенной влажности
Войлок шерстяной 0,036-0,041 0,038-0,044 0,044-0,050
Каменная минеральная вата 25-50 кг/м3 0,036 0,042 0,,045
Каменная минеральная вата 40-60 кг/м3 0,035 0,041 0,044
Каменная минеральная вата 80-125 кг/м3 0,036 0,042 0,045
Каменная минеральная вата 140-175 кг/м3 0,037 0,043 0,0456
Каменная минеральная вата 180 кг/м3 0,038 0,045 0,048
Стекловата 15 кг/м3 0,046 0,049 0,055
Стекловата 17 кг/м3 0,044 0,047 0,053
Стекловата 20 кг/м3 0,04 0,043 0,048
Стекловата 30 кг/м3 0,04 0,042 0,046
Стекловата 35 кг/м3 0,039 0,041 0,046
Стекловата 45 кг/м3 0,039 0,041 0,045
Стекловата 60 кг/м3 0,038 0,040 0,045
Стекловата 75 кг/м3 0,04 0,042 0,047
Стекловата 85 кг/м3 0,044 0,046 0,050
Пенополистирол (пенопласт, ППС) 0,036-0,041 0,038-0,044 0,044-0,050
Экструдированный пенополистирол (ЭППС, XPS) 0,029 0,030 0,031
Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 600 кг/м3 0,14 0,22 0,26
Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 400 кг/м3 0,11 0,14 0,15
Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 600 кг/м3 0,15 0,28 0,34
Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 400 кг/м3 0,13 0,22 0,28
Пеностекло, крошка, 100 — 150 кг/м3 0,043-0,06
Пеностекло, крошка, 151 — 200 кг/м3 0,06-0,063
Пеностекло, крошка, 201 — 250 кг/м3 0,066-0,073
Пеностекло, крошка, 251 — 400 кг/м3 0,085-0,1
Пеноблок 100 — 120 кг/м3 0,043-0,045
Пеноблок 121- 170 кг/м3 0,05-0,062
Пеноблок 171 — 220 кг/м3 0,057-0,063
Пеноблок 221 — 270 кг/м3 0,073
Эковата 0,037-0,042
Пенополиуретан (ППУ) 40 кг/м3 0,029 0,031 0,05
Пенополиуретан (ППУ) 60 кг/м3 0,035 0,036 0,041
Пенополиуретан (ППУ) 80 кг/м3 0,041 0,042 0,04
Пенополиэтилен сшитый 0,031-0,038
Вакуум 0
Воздух +27°C. 1 атм 0,026
Ксенон 0,0057
Аргон 0,0177
Аэрогель (Aspen aerogels) 0,014-0,021
Шлаковата 0,05
Вермикулит 0,064-0,074
Вспененный каучук 0,033
Пробка листы 220 кг/м3 0,035
Пробка листы 260 кг/м3 0,05
Базальтовые маты, холсты 0,03-0,04
Пакля 0,05
Перлит, 200 кг/м3 0,05
Перлит вспученный, 100 кг/м3 0,06
Плиты льняные изоляционные, 250 кг/м3 0,054
Полистиролбетон, 150-500 кг/м3 0,052-0,145
Пробка гранулированная, 45 кг/м3 0,038
Пробка минеральная на битумной основе, 270-350 кг/м3 0,076-0,096
Пробковое покрытие для пола, 540 кг/м3 0,078
Пробка техническая, 50 кг/м3 0,037

Часть информации взята нормативов, которые прописывают характеристики определенных материалов (СНиП 23-02-2003, СП 50.13330.2012, СНиП II-3-79* (приложение 2)). Те материал, которые не прописаны в стандартах, найдены на сайтах производителей. Так как стандартов нет, у разных производителей они могут значительно отличаться, потому при покупке обращайте внимание на характеристики каждого покупаемого материала.

Таблица теплопроводности строительных материалов

Стены, перекрытия, пол, делать можно из разных материалов, но так повелось, что теплопроводность строительных материалов обычно сравнивают с кирпичной кладкой. Этот материал знаю все, с ним проще проводить ассоциации. Наиболее популярны диаграммы, на которых наглядно продемонстрирована разница между различными материалами. Одна такая картинка есть в предыдущем пункте, вторая — сравнение кирпичной стены и стены из бревен — приведена ниже. Именно потому для стен из кирпича и другого материала с высокой теплопроводностью выбирают теплоизоляционные материалы. Чтобы было проще подбирать, теплопроводность основных строительных материалов сведена в таблицу.

Сравнивают самые разные материалы

Название материала, плотность Коэффициент теплопроводности
в сухом состоянии при нормальной влажности при повышенной влажности
ЦПР (цементно-песчаный раствор) 0,58 0,76 0,93
Известково-песчаный раствор 0,47 0,7 0,81
Гипсовая штукатурка 0,25
Пенобетон, газобетон на цементе, 600 кг/м3 0,14 0,22 0,26
Пенобетон, газобетон на цементе, 800 кг/м3 0,21 0,33 0,37
Пенобетон, газобетон на цементе, 1000 кг/м3 0,29 0,38 0,43
Пенобетон, газобетон на извести, 600 кг/м3 0,15 0,28 0,34
Пенобетон, газобетон на извести, 800 кг/м3 0,23 0,39 0,45
Пенобетон, газобетон на извести, 1000 кг/м3 0,31 0,48 0,55
Оконное стекло 0,76
Арболит 0,07-0,17
Бетон с природным щебнем, 2400 кг/м3 1,51
Легкий бетон с природной пемзой, 500-1200 кг/м3 0,15-0,44
Бетон на гранулированных шлаках, 1200-1800 кг/м3 0,35-0,58
Бетон на котельном шлаке, 1400 кг/м3 0,56
Бетон на каменном щебне, 2200-2500 кг/м3 0,9-1,5
Бетон на топливном шлаке, 1000-1800 кг/м3 0,3-0,7
Керамическийй блок поризованный 0,2
Вермикулитобетон, 300-800 кг/м3 0,08-0,21
Керамзитобетон, 500 кг/м3 0,14
Керамзитобетон, 600 кг/м3 0,16
Керамзитобетон, 800 кг/м3 0,21
Керамзитобетон, 1000 кг/м3 0,27
Керамзитобетон, 1200 кг/м3 0,36
Керамзитобетон, 1400 кг/м3 0,47
Керамзитобетон, 1600 кг/м3 0,58
Керамзитобетон, 1800 кг/м3 0,66
ладка из керамического полнотелого кирпича на ЦПР 0,56 0,7 0,81
Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1000 кг/м3) 0,35 0,47 0,52
Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1300 кг/м3) 0,41 0,52 0,58
Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1400 кг/м3) 0,47 0,58 0,64
Кладка из полнотелого силикатного кирпича на ЦПР, 1000 кг/м3) 0,7 0,76 0,87
Кладка из пустотелого силикатного кирпича на ЦПР, 11 пустот 0,64 0,7 0,81
Кладка из пустотелого силикатного кирпича на ЦПР, 14 пустот 0,52 0,64 0,76
Известняк 1400 кг/м3 0,49 0,56 0,58
Известняк 1+600 кг/м3 0,58 0,73 0,81
Известняк 1800 кг/м3 0,7 0,93 1,05
Известняк 2000 кг/м3 0,93 1,16 1,28
Песок строительный, 1600 кг/м3 0,35
Гранит 3,49
Мрамор 2,91
Керамзит, гравий, 250 кг/м3 0,1 0,11 0,12
Керамзит, гравий, 300 кг/м3 0,108 0,12 0,13
Керамзит, гравий, 350 кг/м3 0,115-0,12 0,125 0,14
Керамзит, гравий, 400 кг/м3 0,12 0,13 0,145
Керамзит, гравий, 450 кг/м3 0,13 0,14 0,155
Керамзит, гравий, 500 кг/м3 0,14 0,15 0,165
Керамзит, гравий, 600 кг/м3 0,14 0,17 0,19
Керамзит, гравий, 800 кг/м3 0,18
Гипсовые плиты, 1100 кг/м3 0,35 0,50 0,56
Гипсовые плиты, 1350 кг/м3 0,23 0,35 0,41
Глина, 1600-2900 кг/м3 0,7-0,9
Глина огнеупорная, 1800 кг/м3 1,4
Керамзит, 200-800 кг/м3 0,1-0,18
Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией, 800-1200 кг/м3 0,23-0,41
Керамзитобетон, 500-1800 кг/м3 0,16-0,66
Керамзитобетон на перлитовом песке, 800-1000 кг/м3 0,22-0,28
Кирпич клинкерный, 1800 — 2000 кг/м3 0,8-0,16
Кирпич облицовочный керамический, 1800 кг/м3 0,93
Бутовая кладка средней плотности, 2000 кг/м3 1,35
Листы гипсокартона, 800 кг/м3 0,15 0,19 0,21
Листы гипсокартона, 1050 кг/м3 0,15 0,34 0,36
Фанера клеенная 0,12 0,15 0,18
ДВП, ДСП, 200 кг/м3 0,06 0,07 0,08
ДВП, ДСП, 400 кг/м3 0,08 0,11 0,13
ДВП, ДСП, 600 кг/м3 0,11 0,13 0,16
ДВП, ДСП, 800 кг/м3 0,13 0,19 0,23
ДВП, ДСП, 1000 кг/м3 0,15 0,23 0,29
Линолеум ПВХ на теплоизолирующей основе, 1600 кг/м3 0,33
Линолеум ПВХ на теплоизолирующей основе, 1800 кг/м3 0,38
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1400 кг/м3 0,2 0,29 0,29
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1600 кг/м3 0,29 0,35 0,35
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1800 кг/м3 0,35
Листы асбоцементные плоские, 1600-1800 кг/м3 0,23-0,35
Ковровое покрытие, 630 кг/м3 0,2
Поликарбонат (листы), 1200 кг/м3 0,16
Полистиролбетон, 200-500 кг/м3 0,075-0,085
Ракушечник, 1000-1800 кг/м3 0,27-0,63
Стеклопластик, 1800 кг/м3 0,23
Черепица бетонная, 2100 кг/м3 1,1
Черепица керамическая, 1900 кг/м3 0,85
Черепица ПВХ, 2000 кг/м3 0,85
Известковая штукатурка, 1600 кг/м3 0,7
Штукатурка цементно-песчаная, 1800 кг/м3 1,2

Древесина — один из строительных материалов с относительно невысокой теплопроводностью. В таблице даны ориентировочные данные по разным породам. При покупке обязательно смотрите плотность и коэффициент теплопроводности. Далеко не у всех они такие, как прописаны в нормативных документах.

Наименование Коэффициент теплопроводности
В сухом состоянии При нормальной влажности При повышенной влажности
Сосна, ель поперек волокон 0,09 0,14 0,18
Сосна, ель вдоль волокон 0,18 0,29 0,35
Дуб вдоль волокон 0,23 0,35 0,41
Дуб поперек волокон 0,10 0,18 0,23
Пробковое дерево 0,035
Береза 0,15
Кедр 0,095
Каучук натуральный 0,18
Клен 0,19
Липа (15% влажности) 0,15
Лиственница 0,13
Опилки 0,07-0,093
Пакля 0,05
Паркет дубовый 0,42
Паркет штучный 0,23
Паркет щитовой 0,17
Пихта 0,1-0,26
Тополь 0,17

Металлы очень хорошо проводят тепло. Именно они часто являются мостиком холода в конструкции. И это тоже надо учитывать, исключать прямой контакт используя теплоизолирующие прослойки и прокладки, которые называются термическим разрывом. Теплопроводность металлов сведена в другую таблицу.

Название Коэффициент теплопроводности   Название Коэффициент теплопроводности
Бронза 22-105 Алюминий 202-236
Медь 282-390 Латунь 97-111
Серебро 429 Железо 92
Олово 67 Сталь 47
Золото 318

Как рассчитать толщину стен

Для того чтобы зимой в доме было тепло, а летом прохладно, необходимо чтобы ограждающие конструкции (стены, пол, потолок/кровля) должны иметь определенное тепловое сопротивление. Для каждого региона эта величина своя. Зависит она от средних температур и влажности в конкретной области.

Термическое сопротивление ограждающихконструкций для регионов России

Для того чтобы счета за отопление не были слишком большими, подбирать строительные материалы и их толщину надо так, чтобы их суммарное тепловое сопротивление было не меньше указанного в таблице.

Расчет толщины стены, толщины утеплителя, отделочных слоев

Для современного строительства характерна ситуация, когда стена имеет несколько слоев. Кроме несущей конструкции есть утепление, отделочные материалы. Каждый из слоев имеет свою толщину. Как определить толщину утеплителя? Расчет несложен. Исходят из формулы:

Формула расчета теплового сопротивления

R — термическое сопротивление;

p — толщина слоя в метрах;

k — коэффициент теплопроводности.

Предварительно надо определиться с материалами, которые вы будете использовать при строительстве. Причем, надо знать точно, какого вида будет материал стен, утепление, отделка и т.д. Ведь каждый из них вносит свою лепту в теплоизоляцию, и теплопроводность строительных материалов учитывается в расчете.

Сначала считается термическое сопротивление конструкционного материала (из которого будет строится стена, перекрытие и т.д.), затем «по остаточному» принципу подбирается толщина выбранного утеплителя. Можно еще принять в расчет теплоизоляционных характеристики отделочных материалов, но обычно они идут «плюсом» к основным. Так закладывается определенный запас «на всякий случай». Этот запас позволяет экономить на отоплении, что впоследствии положительно сказывается на бюджете.

Пример расчета толщины утеплителя

Разберем на примере. Собираемся строить стену из кирпича — в полтора кирпича, утеплять будем минеральной ватой. По таблице тепловое сопротивление стен для региона должно быть не меньше 3,5. Расчет для этой ситуации приведен ниже.

  1. Для начала просчитаем тепловое сопротивление стены из кирпича. Полтора кирпича это 38 см или 0,38 метра, коэффициент теплопроводности кладки из кирпича 0,56. Считаем по приведенной выше формуле: 0,38/0,56 = 0,68. Такое тепловое сопротивление имеет стена в 1,5  кирпича.
  2. Эту величину отнимаем от общего теплового сопротивления для региона: 3,5-0,68 = 2,82. Эту величину необходимо «добрать» теплоизоляцией и отделочными материалами.

    Рассчитывать придется все ограждающие конструкции

  3. Считаем толщину минеральной ваты. Ее коэффициент теплопроводности 0,045. Толщина слоя будет: 2,82*0,045 = 0,1269 м или 12,7 см. То есть, чтобы обеспечить требуемый уровень утепления, толщина слоя минеральной ваты должна быть не меньше 13 см.

Если бюджет ограничен, минеральной ваты можно взять 10 см, а недостающее покроется отделочными материалами. Они ведь будут изнутри и снаружи. Но, если хотите, чтобы счета за отопление были минимальными, лучше отделку пускать «плюсом» к расчетной величине. Это ваш запас на время самых низких температур, так как нормы теплового сопротивления для ограждающих конструкций считаются по средней температуре за несколько лет, а зимы бывают аномально холодными. Потому теплопроводность строительных материалов, используемых для отделки просто не принимают во внимание.

dekormyhome.ru

Коэффициент теплопроводности строительных материалов. Таблица значений

Комфорт в построенном здании зависит от многих факторов. На микроклимат в помещении, к примеру, оказывает влияние коэффициент теплопроводности строительных материалов. Таблица данных параметров позволит выбрать наиболее подходящий материал для создания комфортных условий в доме.

Благодаря правильно приозведенному расчету, в дальнейшем можно сэкономить на отоплении дома. Даже если на начальном этапе строительство производить из более дорогих материалов, со временем они полностью окупятся. В случае если для строительства используются материалы, интенсивно пропускающие тепло, необходимо проводить дополнительный объем работ по утеплению дома. Его осуществляют и снаружи, и внутри зданий. Но в любом случае это несет дополнительные затраты и времени, и средств.

Понятие теплопроводности

В физике под теплопроводностью понимают передачу теплоты от более нагретых частиц к менее нагретым в результате их непосредственного соприкосновения. Под частицами здесь понимают атомы, молекулы или свободные электроны.

Если говорить простым языком, то теплопроводность – это способность конкретного материала пропускать тепло. Стоит отметить, что перемещение тепла будет продолжаться, пока не наступит равновесие температур.

Потери тепла для разных участков зданий различны. Если говорить о частном доме, до теплопотери будут происходить:

  • через крышу — до 30 процентов;
  • через дымоходы, естественную вентиляцию и так далее — до 25 процентов;
  • через стены — до 15 процентов;
  • через пол — до 15 процентов;
  • через окна — до 15 процентов;
  • через примыкание — до 15 процентов.

Для многоквартирных домов эти показатели немного отличаются. Потери через крышу и стены будут ниже. А вот через окна будет уходить гораздо больше тепла.

Коэффициент теплопроводности

Теплопроводность материала характеризуется временным интервалом, в течение которого температурные показатели достигнут равновесия. Об этом свидетельствует коэффициент теплопроводности строительных материалов. Таблица показывает, что между временем и теплопроводностью в данном случае существует обратная зависимость. То есть чем меньше времени уходит на передачу тепла, тем больше значение теплопроводности.

На практике это значит, что здание будет остывать быстрее, если больше будет коэффициент теплопроводности строительных материалов. Таблица значений в данном случае просто необходима. В ней видно, сколько тепла потеряет здание через единицу площади.

Рассмотрим пример. Кирпич обладает теплопроводностью 0,67 кВт/(м2*К) (значение взято из соответствующих таблиц). Это значит, что 1 квадратный метр поверхности с толщиной один метр будет пропускать 0,67 ватт тепла. Это значение будет при условии, что разница в температурах двух поверхностей составляет один градус. При увеличении разности до 10 градусов теплопотери составят уже 6,7 ватт. В таких условиях при уменьшении толщины стены в 10 раз (то есть до 10 сантиметров), потери тепла составят 67 ват.

Изменение теплопроводности

На коэффициенты теплопроводности строительных материалов оказывают влияние различного рода факторы. Основными параметрами являются:

  • Плотность материала. Если плотность выше, значит, частицы внутри материала взаимодействуют друг с другом сильнее. Соответственно, передача тепловой энергии и установление равновесия температур произойдет быстрее. Следовательно, чем больше плотность, тем лучше материал пропускает тепло.
  • Пористость. Здесь наблюдается противоположная ситуация. Материалы с большой пористостью обладают неоднородной структурой. Большую часть объема занимает воздух, обладающий минимальным коэффициентом. Передача тепловой энергии через маленькие поры затруднена. Соответственно, теплопроводность будет увеличиваться.
  • Влажность. С увеличением влажности будет выше и коэффициент теплопроводности строительных материалов.

Таблица, приведенная выше, показывает точные значения для некоторых материалов.

Сравнение теплопроводности материалов на практике

Неопытному человеку сложно понять, что же собой представляют коэффициенты теплопроводности строительных материалов. СНиП дает точные значения, которые содержатся в таблице.

Чтобы лучше понять разницу данных значений, рассмотрим пример. Сравним несколько различных материалов. Количество пропускаемого ими тепла можно сделать одинаковым, если изменять толщину стены. Так, стена из бетонных панелей (с утеплителем) толщиной 14 сантиметров будет соответствовать деревянной стене с толщиной 15 сантиметров. То же значение теплопроводности будет характерно для керамзитобетона толщиной 30 сантиметров, пустотелого кирпича толщиной 51 сантиметр. Если брать обычный кирпич, то для получения данной теплопроводности необходимо построить стену толщиной 64 сантиметра.

Государственные стандарты

Определяется коэффициент теплопроводности строительных материалов (таблица) СНиП и другими документами. Так, для составления таблицы, которая размещена выше, были использованы такие документы, как СНиП 11-3-79, СНиП 23-02-2003, СП 50.13330.2012.

Если стандарты не дают значения коэффициента теплопроводности необходимого строительного материала, его можно узнать у производителя. Посмотрите на упаковке, не указан ли данный параметр там. Еще один выход – зайти на официальный сайт производителя.

Как видно, расчет теплопотерь играет важную роль в процессе строительства зданий. От этого будет зависеть уровень комфортного нахождения внутри помещения. Поэтому еще на этапе проектирования необходимо со всей тщательностью подходить к вопросу выбора строительных материалов. Это позволит снизить расход финансовых средств на отопление. При этом толщина выбранного материала для каждого региона будет отличаться. И зависеть она будет от климатических условий зоны проживания.

Сравнительная таблица по теплопроводности строительных материалов. Сравнение теплопроводности строительных материалов по толщине. Коэффициент теплопроводности воздушной прослойки

Последние годы при строительстве дома или его ремонте большое внимание уделяется энергоэффективности. При уже существующих ценах на топливо это очень актуально. Причем похоже что дальше экономия будет приобретать все большую важность. Чтобы правильно подобрать состав и толщин материалов в пироге ограждающих конструкций (стены, пол, потолок, кровля) необходимо знать теплопроводность строительных материалов. Эта характеристика указывается на упаковках с материалами, а необходима она еще на стадии проектирования. Ведь надо решить из какого материала строить стены, чем их утеплять, какой толщины должен быть каждый слой.

Что такое теплопроводность и термическое сопротивление

При выборе строительных материалов для строительства необходимо обращать внимание на характеристики материалов. Одна из ключевых позиций — теплопроводность. Она отображается коэффициентом теплопроводности. Это количество тепла, которое может провести тот или иной материал за единицу времени. То есть, чем меньше этот коэффициент, тем хуже материал проводит тепло. И наоборот, чем выше цифра, тем тепло отводится лучше.

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

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

Таблица теплопроводности теплоизоляционных материалов

Чтобы в доме было проще сохранять тепло зимой и прохладу летом, теплопроводность стен, пола и кровли должна быть не менее определенной цифры, которая рассчитывается для каждого региона. Состав «пирога» стен, пола и потолка, толщина материалов берутся с таким учетом чтобы суммарная цифра была не меньше (а лучше — хоть немного больше) рекомендованной для вашего региона.

При выборе материалов надо учесть, что некоторые из них (не все) в условиях повышенной влажности проводят тепло гораздо лучше. Если при эксплуатации возможно возникновение такой ситуации на продолжительный срок, в расчетах используют теплопроводность для этого состояния. Коэффициенты теплопроводности основных материалов, которые используются для утепления, приведены в таблице.

Наименование материала Коэффициент теплопроводности Вт/(м·°C)
В сухом состоянии При нормальной влажности При повышенной влажности
Войлок шерстяной 0,036-0,041 0,038-0,044 0,044-0,050
Каменная минеральная вата 25-50 кг/м3 0,036 0,042 0,045
Каменная минеральная вата 40-60 кг/м3 0,035 0,041 0,044
Каменная минеральная вата 80-125 кг/м3 0,036 0,042 0,045
Каменная минеральная вата 140-175 кг/м3 0,037 0,043 0,0456
Каменная минеральная вата 180 кг/м3 0,038 0,045 0,048
Стекловата 15 кг/м3 0,046 0,049 0,055
Стекловата 17 кг/м3 0,044 0,047 0,053
Стекловата 20 кг/м3 0,04 0,043 0,048
Стекловата 30 кг/м3 0,04 0,042 0,046
Стекловата 35 кг/м3 0,039 0,041 0,046
Стекловата 45 кг/м3 0,039 0,041 0,045
Стекловата 60 кг/м3 0,038 0,040 0,045
Стекловата 75 кг/м3 0,04 0,042 0,047
Стекловата 85 кг/м3 0,044 0,046 0,050
Пенополистирол (пенопласт, ППС) 0,036-0,041 0,038-0,044 0,044-0,050
Экструдированный пенополистирол (ЭППС, XPS) 0,029 0,030 0,031
Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 600 кг/м3 0,14 0,22 0,26
Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 400 кг/м3 0,11 0,14 0,15
Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 600 кг/м3 0,15 0,28 0,34
Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 400 кг/м3 0,13 0,22 0,28
Пеностекло, крошка, 100 — 150 кг/м3 0,043-0,06
Пеностекло, крошка, 151 — 200 кг/м3 0,06-0,063
Пеностекло, крошка, 201 — 250 кг/м3 0,066-0,073
Пеностекло, крошка, 251 — 400 кг/м3 0,085-0,1
Пеноблок 100 — 120 кг/м3 0,043-0,045
Пеноблок 121- 170 кг/м3 0,05-0,062
Пеноблок 171 — 220 кг/м3 0,057-0,063
Пеноблок 221 — 270 кг/м3 0,073
Эковата 0,037-0,042
Пенополиуретан (ППУ) 40 кг/м3 0,029 0,031 0,05
Пенополиуретан (ППУ) 60 кг/м3 0,035 0,036 0,041
Пенополиуретан (ППУ) 80 кг/м3 0,041 0,042 0,04
Пенополиэтилен сшитый 0,031-0,038
Вакуум 0
Воздух +27°C. 1 атм 0,026
Ксенон 0,0057
Аргон 0,0177
Аэрогель (Aspen aerogels) 0,014-0,021
Шлаковата 0,05
Вермикулит 0,064-0,074
Вспененный каучук 0,033
Пробка листы 220 кг/м3 0,035
Пробка листы 260 кг/м3 0,05
Базальтовые маты, холсты 0,03-0,04
Пакля 0,05
Перлит, 200 кг/м3 0,05
Перлит вспученный, 100 кг/м3 0,06
Плиты льняные изоляционные, 250 кг/м3 0,054
Полистиролбетон, 150-500 кг/м3 0,052-0,145
Пробка гранулированная, 45 кг/м3 0,038
Пробка минеральная на битумной основе, 270-350 кг/м3 0,076-0,096
Пробковое покрытие для пола, 540 кг/м3 0,078
Пробка техническая, 50 кг/м3 0,037

Часть информации взята нормативов, которые прописывают характеристики определенных материалов (СНиП 23-02-2003, СП 50.13330.2012, СНиП II-3-79* (приложение 2)). Те материал, которые не прописаны в стандартах, найдены на сайтах производителей. Так как стандартов нет, у разных производителей они могут значительно отличаться, потому при покупке обращайте внимание на характеристики каждого покупаемого материала.

Таблица теплопроводности строительных материалов

Стены, перекрытия, пол, делать можно из разных материалов, но так повелось, что теплопроводность строительных материалов обычно сравнивают с кирпичной кладкой. Этот материал знаю все, с ним проще проводить ассоциации. Наиболее популярны диаграммы, на которых наглядно продемонстрирована разница между различными материалами. Одна такая картинка есть в предыдущем пункте, вторая — сравнение кирпичной стены и стены из бревен — приведена ниже. Именно потому для стен из кирпича и другого материала с высокой теплопроводностью выбирают теплоизоляционные материалы. Чтобы было проще подбирать, теплопроводность основных строительных материалов сведена в таблицу.

Название материала, плотность Коэффициент теплопроводности
в сухом состоянии при нормальной влажности при повышенной влажности
ЦПР (цементно-песчаный раствор) 0,58 0,76 0,93
Известково-песчаный раствор 0,47 0,7 0,81
Гипсовая штукатурка 0,25
Пенобетон, газобетон на цементе, 600 кг/м3 0,14 0,22 0,26
Пенобетон, газобетон на цементе, 800 кг/м3 0,21 0,33 0,37
Пенобетон, газобетон на цементе, 1000 кг/м3 0,29 0,38 0,43
Пенобетон, газобетон на извести, 600 кг/м3 0,15 0,28 0,34
Пенобетон, газобетон на извести, 800 кг/м3 0,23 0,39 0,45
Пенобетон, газобетон на извести, 1000 кг/м3 0,31 0,48 0,55
Оконное стекло 0,76
Арболит 0,07-0,17
Бетон с природным щебнем, 2400 кг/м3 1,51
Легкий бетон с природной пемзой, 500-1200 кг/м3 0,15-0,44
Бетон на гранулированных шлаках, 1200-1800 кг/м3 0,35-0,58
Бетон на котельном шлаке, 1400 кг/м3 0,56
Бетон на каменном щебне, 2200-2500 кг/м3 0,9-1,5
Бетон на топливном шлаке, 1000-1800 кг/м3 0,3-0,7
Керамическийй блок поризованный 0,2
Вермикулитобетон, 300-800 кг/м3 0,08-0,21
Керамзитобетон, 500 кг/м3 0,14
Керамзитобетон, 600 кг/м3 0,16
Керамзитобетон, 800 кг/м3 0,21
Керамзитобетон, 1000 кг/м3 0,27
Керамзитобетон, 1200 кг/м3 0,36
Керамзитобетон, 1400 кг/м3 0,47
Керамзитобетон, 1600 кг/м3 0,58
Керамзитобетон, 1800 кг/м3 0,66
ладка из керамического полнотелого кирпича на ЦПР 0,56 0,7 0,81
Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1000 кг/м3) 0,35 0,47 0,52
Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1300 кг/м3) 0,41 0,52 0,58
Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1400 кг/м3) 0,47 0,58 0,64
Кладка из полнотелого силикатного кирпича на ЦПР, 1000 кг/м3) 0,7 0,76 0,87
Кладка из пустотелого силикатного кирпича на ЦПР, 11 пустот 0,64 0,7 0,81
Кладка из пустотелого силикатного кирпича на ЦПР, 14 пустот 0,52 0,64 0,76
Известняк 1400 кг/м3 0,49 0,56 0,58
Известняк 1+600 кг/м3 0,58 0,73 0,81
Известняк 1800 кг/м3 0,7 0,93 1,05
Известняк 2000 кг/м3 0,93 1,16 1,28
Песок строительный, 1600 кг/м3 0,35
Гранит 3,49
Мрамор 2,91
Керамзит, гравий, 250 кг/м3 0,1 0,11 0,12
Керамзит, гравий, 300 кг/м3 0,108 0,12 0,13
Керамзит, гравий, 350 кг/м3 0,115-0,12 0,125 0,14
Керамзит, гравий, 400 кг/м3 0,12 0,13 0,145
Керамзит, гравий, 450 кг/м3 0,13 0,14 0,155
Керамзит, гравий, 500 кг/м3 0,14 0,15 0,165
Керамзит, гравий, 600 кг/м3 0,14 0,17 0,19
Керамзит, гравий, 800 кг/м3 0,18
Гипсовые плиты, 1100 кг/м3 0,35 0,50 0,56
Гипсовые плиты, 1350 кг/м3 0,23 0,35 0,41
Глина, 1600-2900 кг/м3 0,7-0,9
Глина огнеупорная, 1800 кг/м3 1,4
Керамзит, 200-800 кг/м3 0,1-0,18
Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией, 800-1200 кг/м3 0,23-0,41
Керамзитобетон, 500-1800 кг/м3 0,16-0,66
Керамзитобетон на перлитовом песке, 800-1000 кг/м3 0,22-0,28
Кирпич клинкерный, 1800 — 2000 кг/м3 0,8-0,16
Кирпич облицовочный керамический, 1800 кг/м3 0,93
Бутовая кладка средней плотности, 2000 кг/м3 1,35
Листы гипсокартона, 800 кг/м3 0,15 0,19 0,21
Листы гипсокартона, 1050 кг/м3 0,15 0,34 0,36
Фанера клеенная 0,12 0,15 0,18
ДВП, ДСП, 200 кг/м3 0,06 0,07 0,08
ДВП, ДСП, 400 кг/м3 0,08 0,11 0,13
ДВП, ДСП, 600 кг/м3 0,11 0,13 0,16
ДВП, ДСП, 800 кг/м3 0,13 0,19 0,23
ДВП, ДСП, 1000 кг/м3 0,15 0,23 0,29
Линолеум ПВХ на теплоизолирующей основе, 1600 кг/м3 0,33
Линолеум ПВХ на теплоизолирующей основе, 1800 кг/м3 0,38
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1400 кг/м3 0,2 0,29 0,29
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1600 кг/м3 0,29 0,35 0,35
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1800 кг/м3 0,35
Листы асбоцементные плоские, 1600-1800 кг/м3 0,23-0,35
Ковровое покрытие, 630 кг/м3 0,2
Поликарбонат (листы), 1200 кг/м3 0,16
Полистиролбетон, 200-500 кг/м3 0,075-0,085
Ракушечник, 1000-1800 кг/м3 0,27-0,63
Стеклопластик, 1800 кг/м3 0,23
Черепица бетонная, 2100 кг/м3 1,1
Черепица керамическая, 1900 кг/м3 0,85
Черепица ПВХ, 2000 кг/м3 0,85
Известковая штукатурка, 1600 кг/м3 0,7
Штукатурка цементно-песчаная, 1800 кг/м3 1,2

Древесина — один из строительных материалов с относительно невысокой теплопроводностью. В таблице даны ориентировочные данные по разным породам. При покупке обязательно смотрите плотность и коэффициент теплопроводности. Далеко не у всех они такие, как прописаны в нормативных документах.

Наименование Коэффициент теплопроводности
В сухом состоянии При нормальной влажности При повышенной влажности
Сосна, ель поперек волокон 0,09 0,14 0,18
Сосна, ель вдоль волокон 0,18 0,29 0,35
Дуб вдоль волокон 0,23 0,35 0,41
Дуб поперек волокон 0,10 0,18 0,23
Пробковое дерево 0,035
Береза 0,15
Кедр 0,095
Каучук натуральный 0,18
Клен 0,19
Липа (15% влажности) 0,15
Лиственница 0,13
Опилки 0,07-0,093
Пакля 0,05
Паркет дубовый 0,42
Паркет штучный 0,23
Паркет щитовой 0,17
Пихта 0,1-0,26
Тополь 0,17

Металлы очень хорошо проводят тепло. Именно они часто являются мостиком холода в конструкции. И это тоже надо учитывать, исключать прямой контакт используя теплоизолирующие прослойки и прокладки, которые называются термическим разрывом. Теплопроводность металлов сведена в другую таблицу.

Название Коэффициент теплопроводности Название Коэффициент теплопроводности
Бронза 22-105 Алюминий 202-236
Медь 282-390 Латунь 97-111
Серебро 429 Железо 92
Олово 67 Сталь 47
Золото 318

Как рассчитать толщину стен

Для того чтобы зимой в доме было тепло, а летом прохладно, необходимо чтобы ограждающие конструкции (стены, пол, потолок/кровля) должны иметь определенное тепловое сопротивление. Для каждого региона эта величина своя. Зависит она от средних температур и влажности в конкретной области.

Термическое сопротивление ограждающих
конструкций для регионов России

Для того чтобы счета за отопление не были слишком большими, подбирать строительные материалы и их толщину надо так, чтобы их суммарное тепловое сопротивление было не меньше указанного в таблице.

Расчет толщины стены, толщины утеплителя, отделочных слоев

Для современного строительства характерна ситуация, когда стена имеет несколько слоев. Кроме несущей конструкции есть утепление, отделочные материалы. Каждый из слоев имеет свою толщину. Как определить толщину утеплителя? Расчет несложен. Исходят из формулы:

R — термическое сопротивление;

p — толщина слоя в метрах;

k — коэффициент теплопроводности.

Предварительно надо определиться с материалами, которые вы будете использовать при строительстве. Причем, надо знать точно, какого вида будет материал стен, утепление, отделка и т.д. Ведь каждый из них вносит свою лепту в теплоизоляцию, и теплопроводность строительных материалов учитывается в расчете.

Сначала считается термическое сопротивление конструкционного материала (из которого будет строится стена, перекрытие и т.д.), затем «по остаточному» принципу подбирается толщина выбранного утеплителя. Можно еще принять в расчет теплоизоляционных характеристики отделочных материалов, но обычно они идут «плюсом» к основным. Так закладывается определенный запас «на всякий случай». Этот запас позволяет экономить на отоплении, что впоследствии положительно сказывается на бюджете.

Пример расчета толщины утеплителя

Разберем на примере. Собираемся строить стену из кирпича — в полтора кирпича, утеплять будем минеральной ватой. По таблице тепловое сопротивление стен для региона должно быть не меньше 3,5. Расчет для этой ситуации приведен ниже.


Если бюджет ограничен, минеральной ваты можно взять 10 см, а недостающее покроется отделочными материалами. Они ведь будут изнутри и снаружи. Но, если хотите, чтобы счета за отопление были минимальными, лучше отделку пускать «плюсом» к расчетной величине. Это ваш запас на время самых низких температур, так как нормы теплового сопротивления для ограждающих конструкций считаются по средней температуре за несколько лет, а зимы бывают аномально холодными. Потому теплопроводность строительных материалов, используемых для отделки просто не принимают во внимание.

Процесс передачи энергии от более нагретой части тела к менее нагретой называется теплопроводностью. Числовое значение такого процесса отражает коэффициент теплопроводности материала. Это понятие является очень важным при строительстве и ремонте зданий. Правильно подобранные материалы позволяют создать в помещении благоприятный микроклимат и сэкономить на отоплении существенную сумму.

Понятие теплопроводности

Теплопроводность — процесс обмена тепловой энергией, который происходит за счет столкновения мельчайших частиц тела. Причем этот процесс не прекратится, пока не наступит момент равновесия температур. На это уходит определенный промежуток времени. Чем больше времени затрачивается на тепловой обмен, тем ниже показатель теплопроводности.

Данный показатель выражают как коэффициент теплопроводности материалов. Таблица содержит уже измеренные значения для большинства материалов. Расчет производится по количеству тепловой энергии, прошедшей сквозь заданную площадь поверхности материала. Чем больше вычисленное значение, тем быстрее объект отдаст все свое тепло.

Факторы, влияющие на теплопроводность

Коэффициент теплопроводности материала зависит от нескольких факторов:

  • При повышении данного показателя взаимодействие частиц материала становится прочнее. Соответственно, они будут передавать температуру быстрее. А это значит, что с повышением плотности материала улучшается передача тепла.
  • Пористость вещества. Пористые материалы являются неоднородными по своей структуре. Внутри них находится большое количество воздуха. А это значит, что молекулам и другим частицами будет сложно перемещать тепловую энергию. Соответственно, коэффициент теплопроводности повышается.
  • Влажность также оказывает влияние на теплопроводность. Мокрые поверхности материала пропускают большее количество тепла. В некоторых таблицах даже указывается расчетный коэффициент теплопроводности материала в трех состояниях: сухом, среднем (обычном) и влажном.

Выбирая материал для утепления помещений, важно учитывать также условия, в которых он будет эксплуатироваться.

Понятие теплопроводности на практике

Теплопроводность учитывается на этапе проектирования здания. При этом берется во внимание способность материалов удерживать тепло. Благодаря их правильному подбору жильцам внутри помещения всегда будет комфортно. Во время эксплуатации будут существенно экономиться денежные средства на отопление.

Утепление на стадии проектирования является оптимальным, но не единственным решением. Не составляет трудности утеплить уже готовое здание путем проведения внутренних или наружных работ. Толщина слоя изоляции будет зависеть от выбранных материалов. Отдельные из них (к примеру, дерево, пенобетон) могут в некоторых случаях использоваться без дополнительного слоя термоизоляции. Главное, чтобы их толщина превышала 50 сантиметров.

Особенное внимание следует уделить утеплению кровли, оконных и дверных проемов, пола. Сквозь эти элементы уходит больше всего тепла. Зрительно это можно увидеть на фотографии в начале статьи.

Конструкционные материалы и их показатели

Для строительства зданий используют материалы с низким коэффициентом теплопроводности. Наиболее популярными являются:


  • Железобетон, значение теплопроводности которого составляет 1,68Вт/м*К. Плотность материала достигает 2400-2500 кг/м 3 .
  • Древесина, издревле использующаяся как строительный материал. Ее плотность и теплопроводность в зависимости от породы составляют 150-2100 кг/м 3 и 0,2-0,23Вт/м*К соответственно.

Еще один популярный строительный материал — кирпич. В зависимости от состава он обладает следующими показателями:

  • саманный (изготовленный из глины): 0,1-0,4 Вт/м*К;
  • керамический (изготовленный методом обжига): 0,35-0,81 Вт/м*К;
  • силикатный (из песка с добавлением извести): 0,82-0,88 Вт/м*К.

Материалы из бетона с добавлением пористых заполнителей

Коэффициент теплопроводности материала позволяет использовать последний для постройки гаражей, сараев, летних домиков, бань и других сооружений. В данную группу можно отнести:

  • Керамзитобетон, показатели которого зависят от его вида. Полнотелые блоки не имеют пустот и отверстий. С пустотами внутри изготавливают которые менее прочные, нежели первый вариант. Во втором случае теплопроводность будет ниже. Если рассматривать общие цифры, то составляет 500-1800кг/м3. Его показатель находится в интервале 0,14-0,65Вт/м*К.
  • Газобетон, внутри которого образуются поры размером 1-3 миллиметра. Такая структура определяет плотность материала (300-800кг/м 3). За счет этого коэффициент достигает 0,1-0,3 Вт/м*К.

Показатели теплоизоляционных материалов

Коэффициент теплопроводности теплоизоляционных материалов, наиболее популярных в наше время:

  • пенополистирол, плотность которого такая же, как и у предыдущего материала. Но при этом коэффициент передачи тепла находится на уровне 0,029-0,036Вт/м*К;
  • стекловата. Характеризуется коэффициентом, равным 0,038-0,045Вт/м*К;
  • с показателем 0,035-0,042Вт/м*К.

Таблица показателей

Для удобства работы коэффициент теплопроводности материала принято заносить в таблицу. В ней кроме самого коэффициента могут быть отражены такие показатели как степень влажности, плотность и другие. Материалы с высоким коэффициент теплопроводности сочетаются в таблице с показателями низкой теплопроводности. Образец данной таблицы приведен ниже:

Использование коэффициента теплопроводности материала позволит возвести желаемую постройку. Главное: выбрать продукт, отвечающий всем необходимым требованиями. Тогда здание получится комфортным для проживания; в нем будет сохраняться благоприятный микроклимат.

Правильно подобранный снизит по причине чего больше не нужно будет «отапливать улицу». Благодаря этому финансовые затраты на отопление существенно снизятся. Такая экономия позволит в скором времени вернуть все деньги, которые будут затрачены на приобретение теплоизолятора.

Строительство частного дома – очень непростой процесс от начала и до конца. Одним из основных вопросов данного процесса является выбор строительного сырья. Этот выбор должен быть очень грамотным и обдуманным, ведь от него зависит большая часть жизни в новом доме. Особняком в этом выборе стоит такое понятие, как теплопроводность материалов. От неё будет зависеть, насколько в доме будет тепло и комфортно.

Теплопроводность – это способность физических тел (и веществ, из которых они изготовлены) передавать тепловую энергию. Объясняя более простым языком, это перенос энергии от тёплого места к холодному. У некоторых веществ такой перенос будет происходить быстро (например, у большинства металлов), а у некоторых, наоборот – очень медленно (резина).

Если говорить ещё более понятно, то в некоторых случаях, материалы, имея толщину в несколько метров, будут проводить тепло гораздо лучше, чем другие материалы, с толщиной в несколько десятков сантиметров. Например, несколько сантиметров гипсокартона смогут заменить внушительную стену из кирпича.

Основываясь на этих знаниях, можно предположить, что наиболее правильным будет выбор материалов с низкими значениями этой величины , чтобы дом быстро не остывал. Для наглядности, обозначим процентное соотношение потерь тепла в разных участках дома:

От чего зависит теплопроводность?

Значения данной величины могут зависеть от нескольких факторов . Например, коэффициент теплопроводности, о котором мы поговорим отдельно, влажность строительного сырья, плотность и так далее.

  • Материалы, имеющие высокие показатели плотности, имеют, в свою очередь, и высокую способность к теплоотдаче, за счёт плотного скопления молекул внутри вещества. Пористые материалы, наоборот, будут нагреваться и остывать медленнее.
  • На теплопередачу оказывает влияние и влажность материалов. Если материалы промокнут, то их теплоотдача возрастёт.
  • Также, сильно влияет на этот показатель структура материала. Например, дерево с поперечными и продольными волокнами будет иметь разные значения теплопроводности.
  • Показатель изменяется и при изменениях таких параметров, как давление и температура. С ростом температуры он увеличивается, а с ростом давления, наоборот – уменьшается.

Коэффициент теплопроводности

Для количественной оценки такого параметра, используются специальные коэффициенты теплопроводности , строго задекларированные в СНИП. Например, коэффициент теплопроводности бетона равен 0,15-1,75 ВТ/(м*С) в зависимости от типа бетона. Где С – градусы Цельсия. На данный момент расчёт коэффициентов есть практически для всех существующих типов строительного сырья, применяющихся при строительстве. Коэффициенты теплопроводности строительных материалов очень важны в любых архитектурно-строительных работах.

Для удобного подбора материалов и их сравнения, используются специальные таблицы коэффициентов теплопроводности, разработанные по нормам СНИП(строительные нормы и правила). Теплопроводность строительных материалов , таблица на которых будет приведена ниже, очень важна при строительстве любых объектов.

  • Древесные материалы. Для некоторых материалов параметры будут приведены как вдоль волокон(Индекс 1, так и поперёк – индекс 2)
  • Различные типы бетона.
  • Различные виды строительного и декоративного кирпича.

Расчёт толщины утеплителя

Из вышеприведённых таблиц мы видим, насколько могут отличаться коэффициенты проводимости тепла у разных материалов. Для расчёта теплосопротивления будущей стены, существует нехитрая формула , которая связывает толщину утеплителя и коэффициент его теплопроводности.

R = p / k , где R -показатель теплосопротивления, p -толщина слоя, k – коэффициент.

Из этой формулы несложно выделить и формулу расчёта толщины слоя утеплителя для требуемого теплосопротивления. P = R * k . Значение теплосопротивление разное для каждого региона. Для этих значений тоже существует специальная таблица, где их и можно посмотреть при расчёте толщины утеплителя.

Теперь приведём примеры некоторых наиболее популярных утеплителей и их технических характеристик.

Строительство каждого объекта лучше начинать с планировки проекта и тщательного расчета теплотехнических параметров. Точные данные позволит получить таблица теплопроводности строительных материалов. Правильное возведение зданий способствует оптимальным климатическим параметрам в помещении. А таблица поможет правильно подобрать сырье, которое будут использоваться для строительства.

Теплопроводность материалов влияет на толщину стен

Теплопроводность является показателем передачи тепловой энергии от нагреваемых предметов в помещении к предметам с более низкой температурой. Процесс теплообмена производится, пока температурные показатели не уравняются. Для обозначения тепловой энергии используется специальный коэффициент теплопроводности строительных материалов. Таблица поможет увидеть все требуемые значения. Параметр обозначает, сколько тепловой энергии пропускается через единицу площади в единицу времени. Чем больше данное обозначение, тем качественнее будет теплообмен. При возведении зданий необходимо применять материал с минимальным значением тепловой проводимости.

Коэффициент теплопроводности это такая величина, которая равна количеству теплоты, проходящей через метр толщины материала за час. Использование подобной характеристики обязательно для создания лучшей теплоизоляции. Теплопроводность следует учесть при подборе дополнительных утепляющих конструкций.

Что оказывает влияние на показатель теплопроводности?

Теплопроводность определяется такими факторами:

  • пористость определяет неоднородность структуры. При пропуске тепла через такие материалы процесс охлаждения незначительный;
  • повышенное значение плотности влияет на тесные соприкосновения частиц, что способствует более быстрому теплообмену;
  • повышенная влажность увеличивает данный показатель.

Использование значений коэффициента теплопроводности на практике

Материалы представлены конструкционными и теплоизоляционными разновидностями. Первый вид обладает большими показателями теплопроводности. Они применяются для строительства перекрытий, ограждений и стен.

При помощи таблицы определяются возможности их теплообмена. Чтобы данный показатель был достаточно низким для нормального микроклимата в помещении стены из некоторых материалов должны быть особенно толстыми. Чтобы этого избежать, рекомендуется использовать дополнительные теплоизолирующие компоненты.

Показатели теплопроводности для готовых построек. Виды утеплений

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

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

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

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

В качестве утеплителей применяются следующие виды:

  • минеральная вата устойчива к огню и экологична. К важным характеристикам относится низкая теплопроводность;
  • пенопласт – это легкий материал с хорошими утеплительными свойствами. Он легко устанавливается и обладает влагоустойчивостью. Рекомендуется для применения в нежилых строениях;
  • базальтовая вата в отличие от минеральной отличается лучшими показателями стойкости к влаге;
  • пеноплэкс устойчив к влажности, повышенным температурам и огню. Имеет прекрасные показатели теплопроводности, прост в монтаже и долговечен;
  • пенополиуретан известен такими качествами, как негорючесть, хорошие водоотталкивающие свойства и высокая пожаростойкость;
  • экструдированный пенополистирол при производстве проходит дополнительную обработку. Обладает равномерной структурой;
  • пенофол представляет из себя многослойный утепляющий пласт. В составе присутствует вспененный полиэтилен. Поверхность пластины покрывается фольгой для обеспечения отражения.

Для теплоизоляции могут применяться сыпучие типы сырья. Это бумажные гранулы или перлит. Они имеют стойкость к влаге и к огню. А из органических разновидностей можно рассмотреть волокно из древесины, лен или пробковое покрытие. При выборе, особое внимание уделяйте таким показателям как экологичность и пожаробезопасность.

Обратите внимание! При конструировании теплоизоляции, важно продумать монтаж гидроизолирующей прослойки. Это позволит избежать высокой влажности и повысит сопротивляемость теплообмену.

Таблица теплопроводности строительных материалов: особенности показателей

Таблица теплопроводности строительных материалов содержит показатели различных видов сырья, которое применяется в строительстве. Используя данную информацию, вы можете легко посчитать толщину стен и количество утеплителя.

Как использовать таблицу теплопроводности материалов и утеплителей?

В таблице сопротивления теплопередаче материалов представлены наиболее популярные материалы. Выбирая определенный вариант теплоизоляции важно учитывать не только физические свойства, но и такие характеристики как долговечность, цена и легкость установки.

Знаете ли вы, что проще всего выполнять монтаж пенооизола и пенополиуретана. Они распределяются по поверхности в виде пены. Подобные материалы легко заполняют полости конструкций. При сравнении твердых и пенных вариантов, нужно выделить, что пена не образует стыков.

Значения коэффициентов теплопередачи материалов в таблице

При произведении вычислений следует знать коэффициент сопротивления теплопередаче. Данное значение является отношением температур с обеих сторон к количеству теплового потока. Для того чтобы найти теплосопротивление определенных стен и используется таблица теплопроводности.

Все расчеты вы можете провести сами. Для этого толщина прослойки теплоизолятора делится на коэффициент теплопроводности. Данное значение часто указывается на упаковке, если это изоляция. Материалы для дома измеряются самостоятельно. Это касается толщины, а коэффициенты можно отыскать в специальных таблицах.

Коэффициент сопротивления помогает выбрать определенный тип теплоизоляции и толщину слоя материала. Сведения о паропроницаемости и плотности можно посмотреть в таблице.

При правильном использовании табличных данных вы сможете выбрать качественный материал для создания благоприятного микроклимата в помещении.

Теплопроводность строительных материалов (видео)

Возможно Вам также будет интересно:

Как сделать отопление в частном доме из полипропиленовых труб своими руками Гидрострелка: назначение, принцип работы, расчеты Схема отопления с принудительной циркуляцией двухэтажного дома – решение проблемы с теплом

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

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

Понятие теплопроводности

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

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

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

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

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

Вернуться к оглавлению

Факторы, влияющие на величину теплопроводности

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

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

λ=λо*(1+b*t), (1)

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

b – справочная величина температурного коэффициента;

t – температура.

Вернуться к оглавлению

Практическое применение значения теплопроводности строительных материалов

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

Упрощенная формула, определяющая толщину слоя, будет иметь вид:

где, H – толщина слоя, м;

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

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

Данная формула применительно к стене или перекрытию имеет следующие допущения:

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

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

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

Вернуться к оглавлению

Теплопроводность материалов: параметры

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

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

Значения коэффициентов теплопроводности сведены в таблицу 1:

Таблица 1

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

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

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

Теплоизоляционные материалы имеют достаточно малые величины значения коэффициента теплопроводности.

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

Теплопроводность строительных материалов (таблица и понятие)

Теплоизоляционные материалы
1 Плиты из пенополистиролаДо 100,0492100,0520,059
2 То же 10 — 120,0412100,0440,050
3 « 12 — 140,0402100,0430,049
4 «14-150,0392100,0420,048
5 «15-170,0382100,0410,047
6 «17-200,0372100,0400,046
7 «20-250,0362100,0380,044
8 «25-300,0362100,0380,044
9 «30-350,0372100,0400,046
10 «35-380,0372100,0400,046
11 Плиты из пенополистирола с графитовыми добавками15-200,0332100,0350,040
12 То же20-250,0322100,0340,039
13 Экструдированный пенополистирол25-330,029120,0300,031
14 То же35-450,030120,0310,032
15 Пенополиуретан800,041250,0420,05
16 То же600,035250,0360,041
17 «400,029250,0310,04
18 Плиты из резольно-фенолформальдегидного пенопласта800,0445200,0510,071
19 То же500,0415200,0450,064
20 Перлитопластбетон2000,041230,0520,06
21 То же1000,035230,0410,05
22 Перлитофосфогелевые изделия3000,0763120,080,12
23 То же2000,0643120,070,09
24 Теплоизоляционные изделия из вспененного синтетического каучука60-950,0345150,040,054
25 Плиты минераловатные из каменного волокна1800,038250,0450,048
26 То же40-1750,037250,0430,046
27 «80-1250,036250,0420,045
28 «40-600,035250,0410,044
29 «25-500,036250,0420,045
30 Плиты из стеклянного штапельного волокна850,044250,0460,05
31 То же750,04250,0420,047
32 «600,038250,040,045
33 «450,039250,0410,045
34 «350,039250,0410,046
35 «300,04250,0420,046
36 «200,04250,0430,048
37 «170,044250,0470,053
38 «150,046250,0490,055
39 Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружечные10000,1510120,230,29
40 То же8000,1310120,190,23
41 «6000,1110120,130,16
42 «4000,0810120,110,13
43 Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружечные2000,0610120,070,08
44 Плиты фибролитовые и арболит на портландцементе5000,09510150,150,19
45 То же4500,0910150,1350,17
46 «4000,0810150,130,16
47 Плиты камышитовые3000,0710150,090,14
48 То же2000,0610150,070,09
49 Плиты торфяные теплоизоляционные3000,06415200,070,08
50 То же2000,05215200,060,064
51 Пакля1500,057120,060,07
52 Плиты из гипса13500,35460,500,56
53 То же11000,23460,350,41
54 Листы гипсовые обшивочные (сухая штукатурка)10500,15460,340,36
55 То же8000,15460,190,21
56 Изделия из вспученного перлита на битумном связующем3000,087120,090,099
57 То же2500,082120,0850,099
58 «2250,079120,0820,094
59 «2000,076120,0780,09
Засыпки
60 Гравий керамзитовый6000,14230,170,19
61 То же5000,14230,150,165
62 «4500,13230,140,155
63 Гравий керамзитовый4000,12230,130,145
64 То же3500,115230,1250,14
65 «3000,108230,120,13
66 «2500,099230,110,12
67 «2000,090230,100,11
68 Гравий шунгизитовый (ГОСТ 32496)7000,16240,180,21
69 То же6000,13240,160,19
70 «5000,12240,150,175
71 «4500,11240,140,16
72 «4000,11240,130,15
73 Щебень шлакопемзовый и аглопоритовый (ГОСТ 32496)8000,18230,210,26
74 То же7000,16230,190,23
75 «6000,15230,180,21
76 «5000,14230,160,19
77 «4500,13230,150,17
78 «4000,122230,140,16
79 Пористый гравий с остеклованной оболочкой из доменного и ферросплавного шлаков (ГОСТ 25820)7000,14230,170,19
80 То же6000,13230,160,18
81 «5000,12230,140,15
82 «4000,10230,130,14
83 Щебень и песок из перлита вспученного (ГОСТ 10832)5000,09120,10,11
84 То же4000,076120,0870,095
85 «3500,07120,0810,085
86 «3000,064120,0760,08
87 Вермикулит вспученный (ГОСТ 12865)2000,065130,080,095
88 То же1500,060130,0740,098
89 «1000,055130,0670,08
90 Песок для строительных работ (ГОСТ 8736)16000,35120,470,58
Конструкционные и конструкционно-теплоизоляционные материалы
Бетоны на заполнителях из пористых горных пород
91 Туфобетон18000,647100,870,99
92 То же16000,527100,70,81
93 «14000,417100,520,58
94 «12000,327100,410,47
95 Бетон на литоидной пемзе16000,52460,620,68
96 То же14000,42460,490,54
97 «12000,30460,40,43
98 «10000,22460,30,34
99 «8000,19460,220,26
100 Бетон на вулканическом шлаке16000,527100,640,7
101 То же14000,417100,520,58
102 «12000,337100,410,47
103 «10000,247100,290,35
104 «8000,207100,230,29
Бетоны на искусственных пористых заполнителях
105 Керамзитобетон на керамзитовом песке18000,665100,800,92
106 То же16000,585100,670,79
107 «14000,475100,560,65
108 «12000,365100,440,52
109 «10000,275100,330,41
110 «8000,215100,240,31
111 «6000,165100,20,26
112 «5000,145100,170,23
113 Керамзитобетон на кварцевом песке с умеренной (до Vв=12%) поризацией)12000,41480,520,58
114 То же10000,33480,410,47
115 «8000,23480,290,35
116 Керамзитобетон на перлитовом песке10000,289130,350,41
117 То же8000,229130,290,35
118 Керамзитобетон беспесчаный7000,1353,560,1450,155
119 То же6000,1303,560,1400,150
120 «5000,1203,560,1300,140
121 «4000,1053,560,1150,125
122 «3000,0953,560,1050,110
123 Шунгизитобетон14000,49470,560,64
124 То же12000,36470,440,5
125 «10000,27470,330,38
126 Перлитобетон12000,2910150,440,5
127 То же10000,2210150,330,38
128 «8000,1610150,270,33
129 Перлитобетон6000,1210150,190,23
130 Бетон на шлакопемзовом щебне18000,52580,630,76
131 То же16000,41580,520,63
132 «14000,35580,440,52
133 «12000,29580,370,44
134 «10000,23580,310,37
135 Бетон на остеклованном шлаковом гравии18000,46460,560,67
136 То же16000,37460,460,55
137 «14000,31460,380,46
138 «12000,26460,320,39
139 «10000,21460,270,33
140 Мелкозернистые бетоны на гранулированных доменных и ферросплавных (силикомарганца и ферромарганца) шлаках18000,58580,70,81
141 То же16000,47580,580,64
142 «14000,41580,520,58
143 «12000,36580,490,52
144 Аглопоритобетон и бетоны на заполнителях из топливных шлаков18000,7580,850,93
145 То же16000,58580,720,78
146 «14000,47580,590,65
147 «12000,35580,480,54
148 «10000,29580,380,44
149 Бетон на зольном обжиговом и безобжиговом гравии14000,47580,520,58
150 То же12000,35580,410,47
151 «10000,24580,30,35
152 Вермикулитобетон8000,218130,230,26
153 То же6000,148130,160,17
154 «4000,098130,110,13
155 «3000,088130,090,11
Бетоны особо легкие на пористых заполнителях и ячеистые
156 Полистиролбетон на портландцементе (ГОСТ 32929)6000,145480,1750,20
157 То же5000,125480,140,16
158 «4000,105480,120,135
159 «3500,095480,110,12
160 «3000,085480,090,11
161 «2500,075480,0850,09
162 «2000,065480,070,08
163 «1500,055480,0570,06
164 Полистиролбетон модифицированный на шлакопортландцементе5000,123,570,130,14
165 То же4000,093,570,100,11
166 «3000,083,570,080,09
167 «2500,073,570,070,08
168 «2000,063,570,060,07
169 Газо- и пенобетон на цементном вяжущем10000,298120,380,43
170 То же8000,218120,330,37
171 «6000,148120,220,26
172 «4000,118120,140,15
173 Газо- и пенобетон на известняковом вяжущем10000,3112180,480,55
174 То же8000,2311160,390,45
175 «6000,1511160,280,34
176 «5000,1311160,220,28
177 Газо- и пенозолобетон на цементном вяжущем12000,3715220,600,66
178 То же10000,3215220,520,58
179 «8000,2315220,410,47
Кирпичная кладка из сплошного кирпича
180 Глиняного обыкновенного на цементно-песчаном растворе18000,56120,70,81
181 Глиняного обыкновенного на цементно-шлаковом растворе17000,521,530,640,76
182 Глиняного обыкновенного на цементно-перлитовом растворе16000,47240,580,7
183 Силикатного на цементно-песчаном растворе18000,7240,760,87
184 Трепельного на цементно-песчаном растворе12000,35240,470,52
185 То же10000,29240,410,47
186 Шлакового на цементно-песчаном растворе15000,521,530,640,7
Кирпичная кладка из пустотного кирпича
187 Керамического пустотного плотностью 1400 кг/м3 (брутто) на цементно-песчаном растворе16000,47120,580,64
188 Керамического пустотного плотностью 1300 кг/м3 (брутто) на цементно-песчаном растворе14000,41120,520,58
189 Керамического пустотного плотностью 1000 кг/м3  (брутто) на цементно-песчаном растворе12000,35120,470,52
190 Силикатного одиннадцатипустотного на цементно-песчаном растворе15000,64240,70,81
191 Силикатного четырнадцатипустотного на цементно-песчаном растворе14000,52240,640,76
Дерево и изделия из него
192 Сосна и ель поперек волокон5000,0915200,140,18
193 Сосна и ель вдоль волокон5000,1815200,290,35
194 Дуб поперек волокон7000,110150,180,23
195 Дуб вдоль волокон7000,2310150,350,41
196 Фанера клееная6000,1210130,150,18
197 Картон облицовочный10000,185100,210,23
198 Картон строительный многослойный6500,136120,150,18
Конструкционные материалы
Бетоны
199 Железобетон25001,69231,922,04
200 Бетон на гравии или щебне из природного камня24001,51231,741,86
201 Раствор цементно-песчаный18000,58240,760,93
202 Раствор сложный (песок, известь, цемент)17000,52240,70,87
203 Раствор известково-песчаный16000,47240,70,81
Облицовка природным камнем
204 Гранит, гнейс и базальт28003,49003,493,49
205 Мрамор28002,91002,912,91
206 Известняк20000,93231,161,28
207 То же18000,7230,931,05
208 «16000,58230,730,81
209 «14000,49230,560,58
210 Туф20000,76350,931,05
211 То же18000,56350,70,81
212 «16000,41350,520,64
213 «14000,33350,430,52
214 «12000,27350,350,41
215 «10000,21350,240,29
Материалы кровельные, гидроизоляционные, облицовочные и рулонные покрытия для полов
216 Листы асбестоцементные плоские18000,35230,470,52
217 То же16000,23230,350,41
218 Битумы нефтяные строительные и кровельные14000,27000,270,27
219 То же12000,22000,220,22
220 «10000,17000,170,17
221 Асфальтобетон21001,05001,051,05
222 Рубероид, пергамин, толь6000,17000,170,17
223 Пенополиэтилен260,048120,0490,050
224 То же300,049120,0500,050
225 Линолеум поливинилхлоридный на теплоизолирующей подоснове18000,38000,380,38
226 То же16000,33000,330,33
227 Линолеум поливинилхлоридный на тканевой основе18000,35000,350,35
228 То же16000,29000,290,29
229 «14000,2000,230,23
Металлы и стекло
230 Сталь стержневая арматурная785058005858
231 Чугун720050005050
232 Алюминий260022100221221
233 Медь850040700407407
234 Стекло оконное25000,76000,760,76
235 Плиты из пеностекла80-1000,041110,0420,042
236 То же101-1200,046110,0470,047
237 То же121- 1400,050110,0510,051
238 То же141- 1600,052110,0530,053
239 То же161- 2000,060110,0610,061

Таблица теплопроводности строительных блоков. Сравнение теплопроводности строительных материалов по толщине

Материал Коэффициент теплопроводности,
Вт / (м · ° C)
В сухом состоянии Условия A («обычные») Условия B («мокрый»)
Пенополистирол (PPS) 0,036 — 0,041 0,038 — 0,044 0,044 — 0,050
Пенополистирол экструдированный (EPPS, XPS) 0,029 0,030 0,031
Войлок шерстяной 0,045
Цементно-песчаный раствор (ЦПД) 0,58 0,76 0,93
Известково-песчаный раствор 0,47 0,7 0,81
Штукатурка обыкновенная 0,25
Камень из минеральной ваты, 180 кг / м3 0,038 0,045 0,048
Каменная минеральная вата, 140-175 кг / м3 0,037 0,043 0,046
Каменная минеральная вата, 80-125 кг / м3 0,036 0,042 0,045
Минеральная вата 40-60 кг / м3 0,035 0,041 0,044
Каменная минеральная вата, 25-50 кг / м3 0,036 0,042 0,045
Минеральное стекло, 85 кг / м3 0,044 0,046 0,05
Минераловатное стекло, 75 кг / м3 0,04 0,042 0,047
Минеральное стекло, 60 кг / м3 0,038 0,04 0,045
Минеральное стекло, 45 кг / м3 0,039 0,041 0,045
Минеральное стекло, 35 кг / м3 0,039 0,041 0,046
Минеральное стекло, 30 кг / м3 0,04 0,042 0,046
Минеральное стекло, 20 кг / м3 0,04 0,043 0,048
Минеральное стекло, 17 кг / м3 0,044 0,047 0,053
Стекло-минеральная вата, 15 кг / м3 0,046 0,049 0,055
Пенобетон и газобетон на цементном вяжущем, 1000 кг / м3 0,29 0,38 0,43
Пенобетон и газобетон на цементном вяжущем, 800 кг / м3 0,21 0,33 0,37
Пенобетон и газобетон на цементном вяжущем, 600 кг / м3 0,14 0,22 0,26
Пенобетон и газобетон на цементном вяжущем, 400 кг / м3 0,11 0,14 0,15
Пенобетон и газобетон на известняковом вяжущем, 1000 кг / м3 0,31 0,48 0,55
Пенобетон и газобетон на известняковом вяжущем, 800 кг / м3 0,23 0,39 0,45
Пенобетон и газобетон на известняковом вяжущем, 600 кг / м3 0,15 0,28 0,34
Пенобетон и газобетон на известняковом вяжущем, 400 кг / м3 0,13 0,22 0,28
Сосна, ель поперек волокон 0,09 0,14 0,18
Сосна, ель по волокнам 0,18 0,29 0,35
Дуб поперек волокон 0,10 0,18 0,23
Дуб вдоль волокон 0,23 0,35 0,41
Медь 382–390
Алюминий 202–236
Латунь 97–111
Утюг 92
Олово 67
Сталь 47
Стеклянное окно 0,76
Свежий снег 0,10 — 0,15
Жидкая вода 0,56
Воздух (+27 ° C, 1 атм) 0,026
Вакуум 0
Аргон 0,0177
Ксенон 0,0057
Арболит 0,07 — 0,17
Пробковое дерево 0,035
Железобетон плотностью 2500 кг / м3 1,69 1,92 2,04
Бетон (на гравии или щебне) плотностью 2400 кг / м3 1,51 1,74 1,86
Белая глина плотностью 1800 кг / м3 0,66 0,80 0,92
Белая глина плотностью 1600 кг / м3 0,58 0,67 0,79
Плотность легкого заполнителя 1400 кг / м3 0,47 0,56 0,65
Керамзит плотностью 1200 кг / м3 0,36 0,44 0,52
Керамзит плотностью 1000 кг / м3 0,27 0,33 0,41
Белая глина плотностью 800 кг / м3 0,21 0,24 0,31
Легкий заполнитель плотностью 600 кг / м3 0,16 0,2 0,26
Керамзит плотностью 500 кг / м3 0,14 0,17 0,23
Керамический блок широкоформатный (теплая керамика) 0,14 — 0,18
Кирпич полнотелый, кладка 0,56 0,7 0,81
Кирпич силикатный, кладка по ЦПР 0,70 0,76 0,87
Кирпич керамический пустотелый (плотность 1400 кг / м3 с учетом пустот), кладка на центральной поверхности 0,47 0,58 0,64
Кирпич керамический пустотелый (плотность 1300 кг / м3 с учетом пустот), кладка на центральной поверхности 0,41 0,52 0,58
Кирпич керамический пустотелый (плотность 1000 кг / м3 с учетом пустот), кладка по КПП 0,35 0,47 0,52
Кирпич силикатный, 11 пустот (плотность 1500 кг / м3), кладка по ЦПР 0,64 0,7 0,81
Кирпич силикатный, 14 пустот (плотность 1400 кг / м3), кладка по ЦПР 0,52 0,64 0,76
Гранит 3,49 3,49 3,49
Мрамор 2,91 2,91 2,91
Известняк, 2000 кг / м3 0,93 1,16 1,28
Известняк, 1800 кг / м3 0,7 0,93 1,05
Известняк, 1600 кг / м3 0,58 0,73 0,81
Известняк, 1400 кг / м3 0,49 0,56 0,58
Туф, 2000 кг / м3 0,76 0,93 1,05
Туф, 1800 кг / м3 0,56 0,7 0,81
Туф, 1600 кг / м3 0,41 0,52 0,64
Туф, 1400 кг / м3 0,33 0,43 0,52
Туф, 1200 кг / м3 0,27 0,35 0,41
Туф, 1000 кг / м3 0,21 0,24 0,29
Песок строительный сухой (ГОСТ 8736-77 *), 1600 кг / м3 0,35
Фанера 0,12 0,15 0,18
ДСП, ДВП, 1000 кг / м3 0,15 0,23 0,29
ДСП, ДВП, 800 кг / м3 0,13 0,19 0,23
ДСП, ДВП, 600 кг / м3 0,11 0,13 0,16
ДСП, ДВП, 400 кг / м3 0,08 0,11 0,13
ДСП, ДВП, 200 кг / м3 0,06 0,07 0,08
Буксир 0,05 0,06 0,07
Гипсокартон (гипсокартонные листы), 1050 кг / м3 0,15 0,34 0,36
Гипсокартон (гипсокартонные листы), 800 кг / м3 0,15 0,19 0,21
Линолеум ПВХ на теплоизоляционной основе, 1800 кг / м3 0,38 0,38 0,38
Линолеум ПВХ на теплоизоляционной основе, 1600 кг / м3 0,33 0,33 0,33
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1800 кг / м3 0,35 0,35 0,35
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1600 кг / м3 0,29 0,29 0,29
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1400 кг / м3 0,2 0,23 0,23
Эковата 0,037 — 0,042
Перлит вспученный, песок, плотность 75 кг / м3 0,043 — 0,047
Перлит вспученный, песок, плотность 100 кг / м3 0,052
Перлит вспученный, песок, плотность 150 кг / м3 0,052 — 0,058
Перлит вспученный, песок, плотность 200 кг / м3 0,07
Пеностекло насыпной плотностью 100 — 150 кг / м3 0,043 — 0,06
Пеностекло насыпное, плотность 151-200 кг / м3 0,06 — 0,063
Пеностекло насыпной плотностью 201 — 250 кг / м3 0,066 — 0,073
Насыпная плотность пеностекла 251-400 кг / м3 0,085 — 0,1
Блоки пеностекла плотностью 100 — 120 кг / м3 0,043 — 0,045
Пеностекло, блоки, плотность 121 — 170 кг / м3 0,05 — 0,062
Пеностекло, блоки, плотность 171 — 220 кг / м3 0,057 — 0,063
Пеностекло, блоки, плотность 221 — 270 кг / м3 0,073
Керамзит, гравий, плотность 250 кг / м3 0,099 — 0,1 0,11 0,12
Керамзит, гравий, плотность 300 кг / м3 0,108 0,12 0,13
Керамзит, гравий, плотность 350 кг / м3 0,115 — 0,12 0,125 0,14
Керамзит, гравий, плотность 400 кг / м3 0,12 0,13 0,145
Керамзит, гравий, плотность 450 кг / м3 0,13 0,14 0,155
Керамзит, гравий, плотность 500 кг / м3 0,14 0,15 0,165
Керамзит, гравий, плотность 600 кг / м3 0,14 0,17 0,19
Керамзит, гравий, плотность 800 кг / м3 0,18
Гипсокартон, плотность 1350 кг / м3 0,35 0,50 0,56
Гипсокартон, плотность 1100 кг / м3 0,23 0,35 0,41
Перлитовый бетон, плотность 1200 кг / м3 0,29 0,44 0,5
Перлитовый бетон, плотность 1000 кг / м3 0,22 0,33 0,38
Перлитовый бетон, плотность 800 кг / м3 0,16 0,27 0,33
Перлитовый бетон, плотность 600 кг / м3 0,12 0,19 0,23
Пенополиуретан (ППУ), плотность 80 кг / м3 0,041 0,042 0,05
Пенополиуретан (ППУ), плотность 60 кг / м3 0,035 0,036 0,041
Пенополиуретан (ППУ), плотность 40 кг / м3 0,029 0,031 0,04
Вспененный полиэтилен 0,031 — 0,038

Коэффициент теплопроводности строительных материалов.Таблица значений

Комфорт в построенном доме зависит от многих факторов. На микроклимат в помещении, например, влияет коэффициент теплопроводности строительных материалов. Таблица этих параметров позволит выбрать наиболее подходящий материал для создания комфортных условий в доме.

Благодаря правильно рассчитанному расчету, в дальнейшем можно сэкономить на отоплении дома. Даже если на начальном этапе строительства производить из более дорогих материалов, со временем они полностью окупятся.В случае использования материалов, использующих для строительства теплоемкие материалы, необходимо провести дополнительные работы по утеплению дома. Его проводят как снаружи, так и внутри зданий. Но в любом случае это требует дополнительных затрат, времени и денег.

Концепция теплопроводности

В физике теплопроводность понимается как передача тепла от более нагретых частиц к менее нагретым в результате их прямого контакта. Под частицами здесь понимаются атомы, молекулы или свободные электроны.

Проще говоря, теплопроводность — это способность определенного материала передавать тепло. Стоит отметить, что передача тепла будет продолжаться до тех пор, пока не будет достигнуто температурное равновесие.

Потери тепла для разных частей здания различаются. Если говорить о частном доме, то раньше будут потери тепла:

  • через крышу — до 30 процентов;
  • через дымоходы, естественную вентиляцию и так далее — до 25 процентов;
  • через стены — до 15 процентов;
  • половым путем — до 15 процентов;
  • через окна — до 15 процентов;
  • по смежности — до 15 процентов.

Для многоквартирных домов эти показатели немного отличаются. Потери через крышу и стены будут меньше. Но через окна будет уходить намного больше тепла.

Коэффициент теплопроводности

Теплопроводность материала характеризуется интервалом времени, в течение которого значения температуры достигают равновесия. Об этом свидетельствует коэффициент теплопроводности строительных материалов. Из таблицы видно, что в этом случае существует обратная зависимость между временем и теплопроводностью.То есть чем меньше времени требуется на передачу тепла, тем больше значение теплопроводности.

На практике это означает, что здание будет остывать быстрее, если будет больше коэффициент теплопроводности строительных материалов. Таблица значений в этом случае просто необходима. Он показывает, сколько тепла здание потеряет через единицу площади.

Рассмотрим пример. Кирпич имеет коэффициент теплопроводности 0,67 кВт / (м 2 * К) (значение взято из соответствующих таблиц).Это означает, что 1 квадратный метр поверхности толщиной в один метр пропускает 0,67 Вт тепла. Это значение будет при условии, что разница температур двух поверхностей составляет один градус. При увеличении разницы до 10 градусов теплопотери составляют уже 6,7 Вт. В таких условиях при уменьшении толщины стенки в 10 раз (т.е. до 10 сантиметров) потери тепла составляют 67 Вт.

Изменение теплопроводности

На коэффициенты теплопроводности строительных материалов влияют различные факторы.Основные параметры:

  • Плотность материала. Если плотность выше, то частицы внутри материала сильнее взаимодействуют друг с другом. Соответственно, передача тепловой энергии и установление температурного равновесия произойдет быстрее. Следовательно, чем выше плотность, тем лучше материал пропускает тепло.
  • Пористость. Здесь наблюдается обратная ситуация. Материалы с большой пористостью имеют неоднородную структуру.Большую часть объема занимает воздух, имеющий минимальный коэффициент. Передача тепловой энергии через мелкие поры затруднена. Соответственно увеличится теплопроводность.
  • Влажность. При повышении влажности теплопроводность строительных материалов также будет выше.

В приведенной выше таблице указаны точные значения для некоторых материалов.

Сравнение теплопроводности материалов на практике

Неопытному человеку сложно понять, что такое коэффициенты теплопроводности строительных материалов.СНиП дает точные значения, которые содержатся в таблице.

Чтобы лучше понять разницу этих значений, рассмотрим пример. Сравним несколько разных материалов. Количество передаваемого ими тепла можно сделать одинаковым, если изменить толщину стены. Итак, стена из бетонных панелей (с утеплителем) толщиной 14 сантиметров будет соответствовать деревянной стене толщиной 15 сантиметров. Такое же значение теплопроводности будет характерно для керамзитобетона толщиной 30 см, пустотелого кирпича толщиной 51 см.Если брать кирпич, то для получения такой теплопроводности нужно соорудить стену толщиной 64 сантиметра.

ГОСТ

Коэффициент теплопроводности строительных материалов (таблица), СНиП и другие документы. Итак, для составления таблицы, размещенной выше, были использованы такие документы, как СНиП 11-3-79, СНиП 23-02-2003, СП 50.13330.2012.

Если в стандартах не указано значение коэффициента теплопроводности необходимого строительного материала, его можно получить у производителя.Посмотрите на упаковку, если этот параметр там не указан. Другой выход — зайти на официальный сайт производителя.

Как видно, расчет теплопотерь играет важную роль в процессе строительства здания. Это определит уровень комфорта в комнате. Поэтому еще на этапе проектирования необходимо максимально тщательно подойти к вопросу выбора строительных материалов. Это снизит затраты финансовых ресурсов на отопление. Толщина выбранного материала для каждого региона будет отличаться.И это будет зависеть от климатических условий зоны проживания.

p>

Тепловые свойства строительных материалов

Предыдущие колонки технических данных охватывали тепловые свойства многих материалов, которые являются общими для упаковки электроники. Технические данные по этому вопросу шире по объему и касаются обычных строительных материалов, некоторые из которых используются в лабораторных условиях теплопередачи в дополнение к их обычным строительным применениям. Знание теплопроводности и теплоемкости элементов, используемых для создания или поддержки испытательного набора, часто требуется для понимания и интерпретации результатов (или, по крайней мере, для понимания того, почему для достижения теплового равновесия требуется так много времени).

В таблице 1 перечислены некоторые строительные материалы и их термические свойства при номинальной комнатной температуре. Металлы и сплавы не были включены, потому что они были рассмотрены ранее. Следует отметить, что эти значения являются приблизительными и репрезентативны для конкретного типа материала. Некоторые материалы поглощают воду, которая, в свою очередь, меняет их свойства. Например, теплопроводность древесины во влажном состоянии может увеличиваться на 15%. Материалы, используемые в качестве изоляторов, которые полагаются на воздух, такие как одеяла из стекловолокна, демонстрируют большее изменение свойств во влажном состоянии.Следует отметить, что диапазон значений теплопроводности для этих материалов довольно скромный (около двух порядков).

Таблица 1. Тепловые свойства конструкционного материала при комнатной температуре [1-4]

Материал Теплопроводность
(Вт / м · К) при ~ 300 К
Удельная теплоемкость
(Дж / кг · К)
Плотность
(кг / м 3)
Кирпич 0.7 840 1600
Бетон плотный 1,4 840 2100
Бетон — светлый 0,4 1000 1200
Гранит 1,7 — 3,9 820 2600
Стекло (окно) 0,8 880 2700
Твердая древесина (дуб) 0.16 1250 720
Хвойные породы (сосна) 0,12 1350 510
Поливинилхлорид 0,12 — 0,25 1250 1400
Бумага 0,04 1300 930
Акустическая плитка 0,06 1340 290
ДСП (низкой плотности) 0.08 1300 590
ДСП (высокой плотности) 0,17 1300 1000
Стекловолокно 0,04 700 150
Пенополистирол 0,03 1200 50

Повышение затрат на электроэнергию и осознание того, что минимизация нежелательной теплопередачи является выгодной, продолжает создавать стимулы для использования строительных методов и материалов с меньшим энергопотреблением.Преимущества эффективного терморегулирования внутренней электроники также должны сочетаться с термически эффективной конструкцией помещения. Использование изолирующих материалов (с низкой теплопроводностью) может быть желательным, но природа не обеспечила настоящих теплоизоляционных материалов, по крайней мере, по сравнению с диапазоном выбора материалов для электропроводности. Исследование термических свойств этих типов материалов приведет к получению данных со значительными отклонениями из-за различий в составе и различных условий испытаний.

Для многих материалов данные могут быть найдены в виде значения R. Значение R представляет собой обратную величину теплопроводности и выражается в единицах футов 2 ��F�h / Btu (иногда данные отображаются в единицах СИ, равных K�m 2 / Вт и обычно обозначаются как RSI). Более высокое значение R указывает на более ограниченный путь теплового потока. При условии, что указана толщина, можно получить приблизительную теплопроводность. Однако путаница и разногласия по поводу экстраполяции значений R на значение толщины и тот факт, что большинство этих материалов используются в средах с влажностью и движущимся воздухом и подвержены старению, вынудили стандарты в отношении того, как их следует измерять, сообщать и рекламировать. [5,6].Если требуются более чем приблизительные значения, обычно требуется дальнейшее тестирование.

Список литературы
  1. Incropera, F., De Witt, D., Introduction to Heat Transfer, 2nd Edition, John Wiley and Sons, 1990.
  2. www.goodfellows.com
  3. Веб-сайт удобной низкоэнергетической архитектуры (http://www.learn.londonmet.ac.uk/packages/clear/index.html)
  4. www.coloradoenergy.org/procorner/stuff/r-values.htm
  5. ASTM C1303, «Стандартный метод испытаний для оценки долгосрочного изменения термического сопротивления необработанных жестких пенопластов с закрытыми порами путем разрезания и масштабирования в лабораторных условиях.”
  6. Федеральная торговая комиссия «Маркировка и реклама теплоизоляции домов 16CFR460», {www.ftc .gov / bcp / rulemaking / rvalue / 16cfr460.shtm # content # content}

Теплопроводность и коэффициент диффузии мелкозернистых осадочных пород

Теплопроводность и коэффициент диффузии являются важными теплофизическими свойствами породы, необходимыми для определения теплового потока, оценки глубинного теплового режима и реконструкции термической истории осадочных бассейнов [1, 2]. Теплопроводность — к — это тепло, передаваемое за счет единичного температурного градиента в установившихся условиях через единицу площади слоя материала единичной толщины.Следующее свойство — термическая эффузия — требуется при анализе условий, зависящих от времени. Он отражает способность материала обмениваться теплом с окружающей средой, то есть накапливать или рассеивать тепло. Значения теплопроводности и эффузии позволяют рассчитать коэффициент температуропроводности — свойство, которое описывает, насколько быстро материал реагирует на изменение температуры. Это мера изменения температуры в единице объема материала, вызванного теплом, которое течет в единицу времени через тело единичной площади и единичной толщины при единичной разнице температур между его поверхностями.Исследование этих параметров горных пород проводится с целью определения местоположения геотермальных систем [3, 4, 5], геотермального моделирования [6] и строительных материалов горных пород с точки зрения экономии тепловой энергии [7].

Термические свойства связаны с минеральным составом, уплотнением (и, как следствие, пористостью) и анизотропией породы. Другими важными факторами в формировании породы являются объемные отношения между твердой, жидкой и газовой фазами и содержание влаги. Принято считать, что теплопроводность горных пород уменьшается с увеличением температуры и увеличивается с увеличением давления, а влияние температуры и давления противодействует друг другу [2].Следовательно, в некоторых исследованиях этими эффектами можно пренебречь; Однако следует отметить, что необходимо учитывать водонасыщение для корректировки теплопроводности на месте.

Теплопроводность горных пород обычно находится в диапазоне 0,40–7,00 Вт · м −1 K −1 [8]. Низкие значения характерны для сухих, неуплотненных осадочных пород, таких как гравий и песок. Более высокие значения теплопроводности характерны для большинства осадочных и метаморфических пород, а очень высокие — для кислых магматических пород.Породы с высоким содержанием кварца (например, кварцит, песчаник), а также водонасыщенные породы являются лучшими проводниками тепла [9]. Balckwell и Steele [10] приводят значения теплопроводности для песчаников в диапазоне 2,50–4,20 Вт м –1 K –1 , для сланца: 1,05–1,45 Вт м –1 K –1 и для аргиллита и алевролита: 0,80–1,25 Вт · м −1 K −1 .

Хотя было выполнено много измерений теплопроводности магматических и метаморфических пород, осадочным породам и тепловым потокам в осадочных бассейнах уделялось мало внимания [9, 11].Геотермические исследования осадочных пород связаны с поиском углеводородов, связывая теплопроводность и глубину залегания или стратиграфический возраст [12]. Термическая эволюция материнских пород и, как следствие, термическая зрелость зависят от литологии осадочного бассейна и начальной теплопроводности горных пород [1]. В случае осадочных пород, особенно сланцев, которые имеют тенденцию быть сильно анизотропными, важной информацией является направление измерения теплопроводности. Для оценки земного теплового потока релевантной теплопроводностью является теплопроводность, перпендикулярная слоистости [11].

При анализе содержания минералов в горных породах содержание кварца рассматривается как фактор первого порядка, поскольку кварц является идеальным теплопроводным материалом с высокой теплопроводностью: 6,5–11,3 Вт · м −1 K −1 (параллельно оптической оси c кристалла) [13].

В случае осадочных пород важным фактором является пористость. Когда поры заполнены воздухом с низкой теплопроводностью (0,026 Вт · м −1 K −1 ), высокая пористость, очевидно, снижает теплопроводность породы.Когда воздух заменяется водой (или рассолом) в условиях водонасыщения, теплопроводность породы выше. Помимо пористости, происхождение конкретного осадка также рассматривается как фактор, контролирующий теплопроводность осадочных пород [2].

Целью нашего исследования было определение теплопроводности в породах, представляющих Карпатский флишевой пояс, Люблинский бассейн и Балтийский бассейн, которые являются перспективными для добычи традиционных и нетрадиционных углеводородов соответственно.Измеренные значения могут быть полезны для разработки соответствующих моделей коллектора, а также для расчета состава жидкостей гидроразрыва, особенно жидкостей под напряжением и пен. Для сравнения были исследованы сланцевые породы из других мест (Судетские горы и Святой Крест), которые могут иметь важное значение в качестве строительного материала.

В данном исследовании мы проанализировали некоторые образцы мелкозернистых осадочных пород, в основном сланцев; Следовательно, важным вопросом было сравнение значений теплопроводности в параллельном и перпендикулярном направлении к напластованию в горных породах.В случае сланцев, поступающих из скважин, размер пробы невелик; Поэтому использовался анализатор теплопроводности TCi от C-Therm Technologies (Канада), так как он позволяет быстро измерять небольшой образец.

Экспериментальные данные для характеристики процессов теплопередачи в системе хранения тепловой энергии на основе цемента со спиральным теплообменником

Реферат

В этом документе собраны подробные экспериментальные данные и описание четырех различных тестов на зарядку тепла, представленных в Nordbeck et al.([1]), целью которого была характеристика основных характеристик лабораторного прототипа новой масштабируемой системы хранения явного тепла на основе цемента. Набор данных содержит неустановившиеся распределенные измерения температур в хранилище, а также измерения экспериментальных граничных условий (расход теплоносителя, температура зарядки и лабораторные температуры) с высоким временным разрешением. Кроме того, указывается геометрическая конфигурация хранилища и его составных частей, а также соответствующие термические параметры материала.Представленные данные полезны для оценки и сравнения характеристик накопления (емкости, скорости зарядки / разрядки, энергоэффективности, поведения потерь тепла) новой системы аккумулирования тепла. Эти данные также могут быть использованы в качестве набора справочных данных для разработки и проверки численных моделей модульных твердо-жидких хранилищ тепла или других связанных геотермальных систем, таких как тепловые насосы с грунтовым источником или энергетические сваи, использующие спиральные теплообменники.

Ключевые слова: Накопление тепла, Винтовой теплообменник, Лабораторный эксперимент, Характеристика хранения, Распределение температуры, Проверка модели

1.Данные

показывают лабораторный прототип предлагаемой модульной твердожидкостной системы аккумулирования тепла и экспериментальную установку, которая использовалась для исследования ее характеристик аккумулирования. Система представляет собой пластмассовый бочонок объемом 1 м³ с установленным внутри спиральным теплообменником. Заполняющая среда представляет собой полностью водонасыщенный вяжущий материал с высокой пористостью. Блок для хранения покрыт изоляцией со всех сторон, чтобы минимизировать воздействие колебания температуры окружающей среды, и помещен на поддон из полиэтилена.В цикле зарядки в качестве источника тепла используется тепловая баня с насосом, а в цикле разгрузки в качестве рабочей жидкости используется холодная водопроводная вода. Приведены габариты составных частей блоков хранения и положения датчиков температуры.

Эскиз экспериментальной установки с расположением датчиков температуры T 1 — T 20 внутри накопительной матрицы, датчиков T 21 — T 23 вне накопительного блока, двух сенсоров на входе теплообменника и отводящие трубы (T f, in , T f, out ), контуры зарядки (красный) и отвод (синий) тепла, а также компоненты аккумуляторов.

, представляют экспериментальные граничные условия ( T f, в , расход жидкости, температуры на лабораторных датчиках температуры T21-T23) и данные мониторинга ( T f, out , температуры при датчики T1-T20 внутри TFM) для экспериментов по зарядке / разрядке E1 и E2. Оба эксперимента начинаются с 24-часовой деаэрации путем циркуляции воды с температурой окружающей среды через систему. Затем следует 144 часа зарядки при 60 и 80 ° C T f, в для E1 и E2 соответственно.Во время зарядки температуры на датчиках T1-T20 внутри TFM повышаются. В течение следующих периодов температуры нагнетания в T1-T20 снова снижаются, начиная с мест рядом с теплообменником, в то время как в центре хранения сохраняется более высокая температура.

Экспериментальные граничные условия (T f, в , расход жидкости, температуры на лабораторных датчиках температуры T 21 — T 23 ) и данные мониторинга (T f, out , температуры на датчиках T 1 — T 20 внутри TFM) для эксперимента E1.

Экспериментальные граничные условия (T f, в , расход жидкости, температуры на лабораторных датчиках температуры T 21 — T 23 ) и данные мониторинга (T f, out , температуры на датчиках T 1 — T 20 внутри TFM) для эксперимента E2.

, представляют экспериментальные граничные условия ( T f, в , расход жидкости, температуры на лабораторных датчиках температуры T21-T23) и данные мониторинга ( T f, out , температуры при датчики T1-T20 внутри TFM) для экспериментов по зарядке / пассивному охлаждению E3 и E4.После деаэрации системы оба эксперимента начинаются с зарядки при 60 (E3) и 80 ° C (E4) до достижения постоянной температуры внутри TFM и для T f, на выходе . Пассивное охлаждение накопителя следует за начальной фазой зарядки, когда температура внутри TFM медленно снижается, начиная с краев, в течение 396 (E3) и 430 часов (E4).

Экспериментальные граничные условия (T f, в , расход жидкости, температуры на лабораторных датчиках температуры T 21 — T 23 ) и данные мониторинга (T f, out , температуры на датчиках T 1 — T 20 внутри TFM) для эксперимента E3.Рабочее тело циркулировало через теплообменник только между 0 и 168 часами.

Экспериментальные граничные условия (T f, в , расход жидкости, температуры на лабораторных датчиках температуры T 21 — T 23 ) и данные мониторинга (T f, out , температуры на датчиках T 1 — T 20 внутри TFM) для эксперимента E4. Рабочее тело циркулировало через теплообменник только между 0 и 168 часами.

представляет геометрические характеристики и термические свойства всех материалов деталей экспериментально исследованного лабораторного прототипа теплоаккумулятора, как это определено собственными измерениями или из технических характеристик производителя.представлены точные положения датчиков температуры термопары типа K внутри и снаружи блока хранения и представлены экспериментальные графики эксперимента по хранению E1, E2, E3 и E4.

Таблица 1

Материалы, тепловые свойства, размеры и геометрические характеристики экспериментального накопителя тепла.

9179 теплопроводность .4 Вт / м / К 017 03 000 Плотность 4 м 0 4 9000 диаметр (от центра трубы до центра трубы) 917 924 924 теплопроводность 4 баррель площадь сопряжения 0

20 9000 9000 9000 920 9000 920 0
9000 теплоизоляция 9209 материал изоляция 9172 9179
— лабораторная изоляция изоляция

20 000 4

Датчики температуры и их расположение внутри или вокруг экспериментального прототипа накопителя тепла. R указывает радиальное расстояние от центральной оси симметрии хранилища, h — высота над поверхностью нижней стенки ствола.

Цилиндр
материал полипропилен
плотность 950 кг / м³
объемное тепло 1,824 МДж / м³ / K
внутренний / внешний диаметр 110 / 111,4 см
изоляция цилиндра 5 6,07 м 2
Высота 116 см от внутреннего дна до крышки
Толщина стенки кожуха 0,7 см
9000 9000 дно
крышка бочки
состоит из двух частей: внутренней и внешней крышки
материал полипропилен
Плотность
теплопроводность 0.4 Вт / м / K теплопроводность
объемное тепло 1,824 МДж / м³ / K объемное тепло
поверхность раздела крышка-изоляция бочки 0,97 м 2 внутренний диаметр крышки 56 см Дискообразный
толщина внутренней крышки 3 см
внутренний / внешний диаметр внешней крышки 50/111.4 см кольцевидная форма
толщина внешней крышки
0,7 см

трубчатая HHX
материал

7

Al, форма

7

Al
Плотность 1515 кг / м³ Плотность
теплопроводность 0,4 ​​Вт / м / К теплопроводность
объемное тепло 1.590 МДж / м³ / K объемное тепло
HHX-TFM Площадь контакта 2,59 м 2
внутренний / внешний диаметр трубы 2,0 ​​/ 2,5 см H 82,0 см
высота шага 7,0 см
Высота HHX 91 см от низа до верха самого верхнего змеевика
HHX высота над дном 7 см от дна TFM до низа самого нижнего змеевика
общая длина трубы в TFM 33.5 м
общий объем трубы в TFM 16,44 л
длина трубы до T f, дюйм , T f, выход баррель 1720 50 см
9000 lid
9000 lid к датчику во впускной / выпускной трубе
TFM
материал Füllbinder L, вода Schwenk Zement KG
Плотность 00 000 0.96 Вт / м / K Измерено при температуре лаборатории 20 ° C
Объемное тепло 3,423 МДж / м³ / K Объемное тепло
пористость 0,543
5,91 м 2
объем 0,97 м³
высота заполнения
105,0 см
Styrodur
плотность 50 кг / м³
теплопроводность 0.034 Вт / м / К
Изоляция дна — зона сопряжения с лабораторией 1,44 м 2
толщина
10,0 см

материал, слой 1 Armaflex Armacell International SA
толщина 2 см
плотность 3 50 кг / 917 м ³ 9000 3 50 кг / 924 м³ 9000 0.033 Вт / м / К
материал, слой 2 Eco-Skin Austria Email AG
толщина 10 см
мантия и изоляция крышки 7,38 м 2
плотность 50 кг / м³
теплопроводность
0,038 Вт / м / K

20 9000 9000
Материал Armaflex Armacell International S.A.
плотность 50 кг / м³
теплопроводность 0,033 Вт / м / К
толщина 2 см
4 0 917 4524 917 917 924 верхняя часть4 0005 917 924 T7 917 924 924 924 924 T7 917 917 924 T12 917 917 924 924 924 924 924 924 924 924 16,4 00 917M 9175 нижняя стенка.5

7

от лаборатории блок хранения (наверху)
ID сенсора место измерения r [см] a h [см] b
T1 TFM в центре верхней части T2 TFM верхняя часть наружная по центру 20,5 86,4
T3 TFM верхняя часть HX внутри 37 86,4
T4
T5 Верхняя стенка TFM 54,5 86,4
T6 Центр верхней половины TFM 0 65,4
65,4
T8 Верхняя половина TFM HX внутри 37 65,4
T9 Верхняя половина TFM HX снаружи 45 65.4
T10 Верхняя полустенка TFM 54,5 65,4
T11 Центр нижней половины TFM 0 44,4
44,4
T13 HX нижней части TFM внутри 37 44,4
T14 HX нижней части TFM снаружи 45 44.4
T15 Нижняя полустенка TFM 54,5 44,4
T16 Нижняя центральная часть TFM 0 16,4
T18 Нижняя часть TFM HX внутри 37 16,4
T19 Нижняя часть TFM HX снаружи 45 16,4
16,4
Tf, на входе 0,5 м от входа
Tf, на выходе 0,5 м от выхода
T22 лаборатория, 0 м от блока хранения (внизу хранения)
T23 лаборатория, 2 м от блока хранения (на высоте 1 м от пола лаборатории)

Таблица 3

Графики и граничные условия экспериментов E1, E2, E3 и E4.

917 924 924 924 917 924 924 9000
Эксперимент уравновешивание и деаэрация [ч] продолжительность заряда [ч] температура заряда a [° C] продолжительность разряда [ч] температура разряда b [° C] Продолжительность пассивного охлаждения [ч]
E1 24 144 60 96 15.43–19.21
72 16.18–19.17
E3 24 126 60 396
E4 24 00 00 00 00 00 00 00 430

2. Схема эксперимента, материалы и методы

Данные, собранные в этом документе, были собраны во время экспериментального исследования прототипа модуля лабораторного масштаба новой масштабируемой системы хранения явного тепла на основе цемента, представленной в работе. .[1]. Здесь представлены четыре различных набора экспериментальных данных, дополненных подробным описанием технических характеристик прототипа системы аккумулирования тепла и лабораторной экспериментальной установки, графиков экспериментов и граничных условий. Система хранения рассчитана на температуру хранения до 90 ° C, а теплообмен достигается с помощью встроенного теплообменника спирального типа. Матрица накопления состоит из твердого пористого цемента и полностью насыщена поровой водой для увеличения плотности энергии и, следовательно, накопительной способности системы.Все компоненты системы хранения состоят из имеющихся в продаже стандартных материалов. Массивы модулей хранения могут быть установлены в подповерхностном слое рядом со зданием или под ним, в подвалах или в специально отведенных складских помещениях и адаптированы для соответствия пространственным ограничениям конкретного случая применения. Цементный складской материал обладает высокой механической стабильностью, поэтому системы также могут служить фундаментом здания. Прототип модуля, исследованный Nordbeck et al. [1] был построен в Геотехническом центре («Геотехникум») Института геонаук Университета Кристиана-Альбрехта в Киле (Германия) в период с июня по сентябрь 2016 г. и скорость разряда, а также потери тепла с использованием набора из четырех экспериментов по хранению, проведенных в период с сентября по ноябрь 2016 г. (E1 и E3) и с ноября по декабрь 2017 г. (E2 и E4) и подробно описанных здесь.

Строительство прототипа теплоаккумулятора в Геотехникуме позволило проводить эксперименты по хранению в хорошо контролируемой среде, то есть при незначительном изменении лабораторной температуры и тщательном мониторинге. Блок хранения был сконструирован путем установки трубчатого спирального теплообменника в пористом водонасыщенном термическом наполнителе, содержащемся в полипропиленовой (ПП) бочке, закрытой крышкой (). Ствол имеет следующие геометрические характеристики: внутренний диаметр 110 см, высота 116 см, объем 1.1 м³, толщина дна = 1 см, толщина стенки мантии = 0,7 см. Он помещается на 10-сантиметровый лист Styrodur (BASF [2]) в качестве нижней изоляции, который, в свою очередь, помещается на поддон из сверхпрочного полиэтилена (PE). Поверхности крышки и кожуха хранилища были изолированы 2 см эластомером Armaflex (Armacell International SA [3]) и 10 см Eco-Skin (Austria Email AG [4]), матом из полиэфирного волокна, покрытым 1-миллиметровым слоем пленки. PE снаружи. Крышка состоит из внутреннего полипропиленового диска (диаметр 56 см) и внешнего полого кольца из полипропилена (111.Внешний диаметр 4 см, вырезанный диаметр 50 см). Диск можно закрепить на кольце 18 стальными болтами. Входные и выходные патрубки теплообменника выходят из двух каналов внутри внутреннего диска, а в крышке просверлены три дополнительных канала (диаметром 2,5 см) для кабелей датчиков.

Спиральный теплообменник (высота самой нижней петли над дном цилиндра 7 см, общая высота 91 см (от самой нижней до самой верхней петли), диаметр 82 см, шаг 7 см (расстояние между центрами трубок двух петель), 33.Общая длина трубы в хранилище 5 м) состоит из трубы из композитного алюминия и полиэтилена (Wavin PE-Xc [5], внутренний диаметр 2 см, внешний диаметр 2,5 см, толщина стенки 2,5 мм). Вода без добавок циркулирует в теплообменнике в качестве теплоносителя. Он свернут и удерживается на месте и формируется тонкой рамкой внутри спирали. Деревянные распорки прикреплены к нижней и верхней части рамы, которые удерживают теплообменник в центре блока хранения. Тепловой наполнитель (TFM) состоит из Füllbinder L (Schwenk Zement KG [6]), который представляет собой коммерчески доступный наполнитель и герметизирующий материал на основе цемента с высокими массовыми долями кальцита (> 60%), кварца (ок.10%) и гидравлическое вяжущее (30%) [7]. Водоцементная смесь была приготовлена ​​в массовом соотношении 0,8 с использованием высокоскоростной коллоидной мешалки и залита в бочку с помощью любезной помощи Bau-ABC Rostrup. После 30-дневного отверждения TFM имеет пористость 0,543, заполненную водой, и заполняет цилиндр на высоту до 105 см. Учитывая объем теплообменника и его раму (примерно 30 л), объем TFM составляет 0,97 м³ с расчетной погрешностью ± 1%, что составляет ± 1 см от высоты TFM внутри цилиндра.Поверх TFM добавляется 30 л воды, чтобы предотвратить его высыхание и обеспечить полное насыщение порового пространства. Оставшиеся 0,1 м³ над TFM заполнены воздухом и водяным паром. Геометрические характеристики всех составных частей приведены в.

Термические свойства TFM были измерены Miao et al. [8] на трех небольших образцах (диаметром 5 см, длиной 10 см) с помощью метода измерения переходных процессов линейного источника с термовыключателем Decagon KD2 Pro в соответствии со стандартами ASTM D5334-08 [9] и IEEE 442 [10].Игольчатые зонды TR-1 (одиночная игла) и SH-1 (двойная игла) измеряли теплопроводность и объемную теплоту полностью насыщенных образцов при средней лабораторной температуре 20 ° C и атмосферном давлении. Анализатор KD2 Pro имеет точность в пределах ± 10% в диапазоне 0,2–4 Вт / м / К для проводимости и ± 10% для объемной удельной теплоемкости при проводимости выше 0,1 Вт / м / К [11]. Плотность и пористость TFM определяли гравиметрическими измерениями. Тепловые свойства и плотность композитной трубы HHX Al-PE, цилиндра из полипропилена и различных изоляционных слоев учитывались в соответствии с указаниями производителя ([[2], [3], [4], [5]] »).Эти свойства обобщены и включены в. В дополнение к объемным тепловым свойствам групп материалов, теплопередача всего блока хранения контролируется теплопередачей через интерфейс HHX-TFM во время зарядки и разрядки, а также теплопередачей через интерфейс изоляция-лаборатория в виде тепла. потеря из хранилища в лабораторную среду. Nordbeck et al. В [1] представлен обширный анализ поведения теплопередачи через эти интерфейсы и характеристик аккумулирования тепла всей системы с моделью теплового баланса и экспериментальными данными, представленными в этой статье.

В общей сложности 20 термопарных датчиков температуры типа K, пронумерованных от T 1 до T 20 (National Instruments), были помещены в блок для хранения на четырех радиальных разрезах перед заполнением TFM для регистрации температуры во время хранения. эксперименты в центре, между центром и теплообменником, непосредственно рядом с теплообменником (внутрь и наружу) и рядом с внутренней стенкой бочки, покрывая вертикальную протяженность накопительного устройства. Датчики закреплялись на шнурах, которые натягивались между деревянными распорками.Две дополнительные термопары (T f, в , T f, out ) были установлены внутри впускных и выпускных труб для измерения температуры подачи и обратного потока. Три термопары (T 21 -T 23 ) измеряют температуру в помещении лаборатории на увеличивающемся расстоянии от накопителя (xyz м). Места измерения показаны и подробно описаны в. Все датчики температуры подключены к устройству сбора данных (National Instruments). Расчетная погрешность измерения температуры составляет ± 0.45 ° C для термопар [12].

Источник тепла и насос для жидкого теплоносителя объединены в систему тепловой ванны (CC – 215B, Huber Kältemaschinenbau GmbH [13]), которая состоит из нагревателя, резервуара для горячей воды на 15 л и всасывающего насоса с комбинированным мощность 2 кВт, что обеспечивает постоянную температуру подачи и расход от 100 до 200 л / ч. Резиновые шланги с внутренним и внешним диаметром 9 и 16 мм соединяют впускные и выпускные трубы теплообменника с системой тепловой ванны для завершения цикла тепловой зарядки.Расстояние от источника горячей воды до входа накопителя тепла — 4 м. Чтобы минимизировать тепловые потери, все шланги и трубы, которые являются частью цикла зарядки, были изолированы эластомерными трубками Armaflex с толщиной стенки 2 см. Для извлечения тепловой энергии, ранее накопленной в накопителе, два шаровых крана поворачиваются, чтобы направлять холодную воду из ближайшего водопроводного крана во впускное отверстие, а обратный поток из выпускного отверстия — в ближайшую раковину. Магнитно-индуктивный расходомер (модель SM6004, ifm electronic GmbH [14]) измеряет и записывает расход воды с точностью ± 2% (ifm electronic, 2015) с интервалом в 1 минуту.

Всего здесь представлены наборы данных четырех экспериментов (см.). В экспериментах E1 и E2 на блоке аккумулирования были выполнены два испытания на тепловую зарядку и разрядку, чтобы определить основные характеристики аккумулирования тепла, то есть емкости аккумуляторов и скорости зарядки / разрядки тепла с течением времени. Первый эксперимент (E1) проводился при температуре подачи 60 ° C в нагревательную ванну во время фазы зарядки, второй эксперимент (E2) проводился при температуре подачи 80 ° C.Эксперименты начались с 24-часового периода деаэрации путем циркуляции воды через систему при лабораторной температуре T л , чтобы удалить воздух из теплообменника. Через 24 часа нагреватель был включен. Постоянные температуры на входе T f, в 59,3 и 78,9 ° C были достигнуты после 6 и 16 часов нагрева, соответственно, и поддерживались постоянными в течение 6 дней нагрева накопителя для достижения стационарного накопителя. температуры T с .За фазой зарядки в каждом эксперименте сразу же следовала фаза отвода тепла с холодной водопроводной водой в течение 4 дней (E1) и 3 дней (E2), соответственно. Во время фазы слива T f, в колеблется между 15,43 и 19,21 ° C из-за колебаний температуры воды в водопроводной системе университета.

Во время экспериментов данные расходомера и температуры на всех датчиках регистрировались с интервалом в 1 минуту в единицах м³ / с (расход и температура K).Данные были импортированы из файлов журнала в Excel и преобразованы в единицы л / ч и ° C соответственно. Все цифры, представленные в этом документе, основаны на этих данных.

, дайте обзор экспериментальных граничных условий (т.е. температура жидкости на входе и лабораторные температуры T f, в и T 21 — T 23 ) и расход рабочей жидкости ( q w ) и результаты мониторинга (температура обратной жидкости T f, на выходе и температуры TFM во всех местах расположения датчиков T 1 — T 20 ) для экспериментов E1 и E2 соответственно.

Эксперименты E3 и E4 были выполнены для анализа поведения тепловых потерь накопителя с течением времени. Как и в случае E1 и E2, оба эксперимента начинались с 24-часового периода деаэрации путем циркуляции воды через систему при температуре окружающей среды в лаборатории. Через 24 часа нагреватель был включен. Постоянные температуры на входе T f, в 59,16 (E3) и 78,47 ° C (E4) достигаются после 126 и 168 часов нагрева, соответственно, и поддерживаются постоянными в течение 6 дней нагрева накопителя. для достижения стационарных температур хранения T s .Затем тепловая баня и насосная система были отключены, а накопитель оставлен для пассивного охлаждения, то есть без дальнейшей циркуляции рабочей жидкости.

, дайте обзор экспериментальных граничных условий (т.е. температура жидкости на входе и лабораторные температуры T f, в и T 21 — T 23 и расход рабочей жидкости q w ) и результаты мониторинга (температура обратной жидкости T f, на выходе и температуры TFM во всех местах расположения датчиков T 1 — T 20 ) для экспериментов E3 и E4 соответственно.

Тепловые свойства гранулированного кремнеземного аэрогеля для высокоэффективных изоляционных систем

Аннотация

Основываясь на растущем количестве свидетельств в поддержку антропогенного глобального изменения климата, существует безотлагательная необходимость в разработке высокоэффективных строительных методов и технологий. Новые строительные проекты предоставляют значительные возможности для мер по повышению энергоэффективности, но они составляют лишь небольшую часть жилого фонда. И наоборот, хотя существующих зданий много, они обычно имеют гораздо более узкий диапазон возможных вариантов повышения энергоэффективности.Следовательно, сохранится потребность в разработке новых и улучшенных мер по энергоэффективности для строительства новых зданий и, тем более, для глубокой модернизации существующих зданий. Эта диссертация представляет собой обзор исследований, проводимых в рамках продолжающейся разработки в Массачусетском технологическом институте высокоэффективной панельной системы изоляции на основе кремнеземного аэрогеля. Для измерения теплопроводности гранул использовались два метода испытаний: метод переходной горячей проволоки и система защищенной горячей пластины.Используя установку с горячей проволокой, было продемонстрировано, что сжатие слоя гранул будет уменьшать теплопроводность системы до тех пор, пока не будет достигнута точка минимума около монолитной плотности аэрогеля. Для гранул Кэбота это было при 13 мВт / м-К и около 150 кг / м3. Гранулы MIT показали такие же характеристики, как и гранулы Кэбота, при меньшей плотности слоя на 20-30 кг / м3. Испытания горячей плиты позволили экспериментально оценить предыдущие аналитические прогнозы относительно воздействия проводимости внутренней фермы панели и недооценки лучистой теплопередачи при использовании метода горячей проволоки.Испытания горячей проволокой также проводились в вакуумной камере для количественной оценки потенциальных улучшений производительности при пониженном давлении воздуха. Поскольку вакуум потребует включения барьерной пленки в систему панелей, был проведен некоторый анализ потенциала теплового моста и требований к диффузии газа для такой пленки. Кроме того, было выполнено физическое прототипирование, чтобы изучить, как фильм будет включен в существующий дизайн панели. Изоляционная панель на основе аэрогеля, разрабатываемая в Массачусетском технологическом институте, по-прежнему является многообещающей, хотя в цикле разработки еще остается много возможностей.

Описание
Диссертация: С.М. Магистр строительных технологий, Массачусетский технологический институт, факультет архитектуры, 2013 г.

Эта электронная версия была предоставлена ​​автором-студентом. Заверенная диссертация имеется в Архиве и специальных собраниях института.

Внесено в каталог из представленной студентами версии диссертации в формате PDF.

Включает библиографические ссылки (страницы 65-67).

Отдел
Массачусетский Институт Технологий.Департамент архитектуры .; Массачусетский Институт Технологий. Кафедра архитектуры

Издатель

Массачусетский технологический институт

Подземные силовые кабельные установки: термическое сопротивление почвы

Гейлон С. Кэмпбелл
Decagon Devices Inc.
Pullman, WA 99163
USA
Кейт Л. Бристоу
CSIRO Land and Water
Davies Laboratory
PMB PO Aitkenvale
Townsville QLD 4814

Кто бы мог подумать, что инженер-электрик должен быть еще и специалистом по физике почвы.Но такие знания становятся все более важными при проектировании и внедрении подземных систем передачи и распределения электроэнергии. Вопросы достаточно простые. Электричество, протекающее по проводнику, выделяет тепло. Сопротивление тепловому потоку между кабелем и окружающей средой вызывает повышение температуры кабеля. Умеренное повышение температуры находится в пределах диапазона, для которого был разработан кабель, но температуры выше расчетной сокращают срок службы кабеля. Катастрофический отказ происходит, когда температура кабеля становится слишком высокой, как это было в Окленде, Новая Зеландия, в 1998 году.Поскольку грунт находится на пути теплового потока между кабелем и окружающей средой и, следовательно, является частью теплового сопротивления, тепловые свойства грунта являются важной частью общей конструкции.


Рекомендуемые датчики
Decagon KD2 Pro
KD2 Pro — это портативное устройство, используемое для измерения тепловых свойств. Он состоит из портативного контроллера и датчиков, которые можно вставить практически в любой материал.Одноигольные датчики…
HukseFlux FTN02

Система термальных игл FTN02 Field выполняет точные на месте (полевые) измерения удельного теплового сопротивления и теплопроводности грунтов. Измерения с FTN02 соответствуют…

Hukseflux MTN02

MTN02 — Многоцелевая система термальных игл, позволяющая быстро измерять удельное тепловое сопротивление или проводимость почв.Он специально разработан, чтобы быть прочным…

Hukseflux TNS01

Набор термоигл TNS01 позволяет выполнять быстрые измерения удельного теплового сопротивления или проводимости почв с оптимальной гибкостью. Измерение соответствует…

Посмотрите здесь ряд датчиков почвы. Свяжитесь с нами сегодня по телефону +61 2 6772 6770 или по электронной почте [email protected]

Подробные расчеты, необходимые для правильного проектирования подземной кабельной системы, известны уже более 60 лет.Обычно используемые процедуры описаны в Neher и McGrath (1957), а совсем недавно — в Международной электротехнической комиссии (1982). Эти расчеты можно выполнить вручную, но сейчас большинство инженеров используют либо коммерческие, либо самодельные компьютерные программы. Расчеты довольно подробны и, как правило, основаны на здравой физике или хорошем эмпиризме, пока не дойдут до почвы. Тогда часто выбираемые числа — это почти выстрел в темноте. Поскольку даже в хорошо спроектированной системе на грунт может приходиться половина или более общего теплового сопротивления, инженеры должны относиться к этой части с таким же уважением, как к кабелям и каналам.

Термическое сопротивление почвы
Хорошие теории, описывающие тепловое сопротивление почвы, существуют уже давно (de Vries, 1963; Campbell and Norman, 1998). Эти модели основаны на моделях диэлектрического смешения и рассматривают общее удельное сопротивление как взвешенную параллельную комбинацию составляющих удельных сопротивлений. При определении удельного теплового сопротивления почвы важны пять составляющих. Это кварц, другие минералы почвы, вода, органические вещества и воздух в порядке увеличения удельного сопротивления.Фактические значения для этих материалов составляют 0,1, 0,4, 1,7, 4,0 и 40 м C / Вт. Не зная ничего о весовых коэффициентах для них в реальном грунте или насыпном материале, должны быть ясны четыре вещи: 1) Воздух плохой. Заливка должна быть плотно упакована, чтобы минимизировать воздушное пространство для достижения приемлемо низкого теплового сопротивления. 2) Замена воздуха водой очень помогает, но вода все равно не очень хороший проводник. 3) Органическое вещество, каким бы влажным оно ни было, все равно будет иметь очень высокое удельное сопротивление. 4) Заполнители с высоким содержанием кварца будут иметь самое низкое удельное сопротивление при прочих равных условиях.Мы проиллюстрируем некоторые из этих моментов примерами.

Плотность и тепловое сопротивление
На рис. 1 показано, насколько важно уплотнение для достижения приемлемо низкого теплового сопротивления в материалах засыпки. Значение, часто принимаемое для теплового сопротивления грунта при расчетах подземного кабеля, составляет 0,9 м С / Вт. Ни одна из кривых на рис. 1 никогда не становится настолько низкой, даже при очень высокой плотности. Типичная плотность полевой почвы, способной поддерживать рост растений, составляет около 1,5 мг / м3. При такой плотности даже кварцевый грунт имеет удельное сопротивление более чем в 4 раза превышающее предполагаемое значение.Из рисунка 1 можно сделать три важных наблюдения. Во-первых, органический материал никогда не подходит для отвода тепла от подземного кабеля, независимо от его плотности.

Рисунок 1 . Тепловое сопротивление сухого пористого материала сильно зависит от его плотности.

Во-вторых, термическое сопротивление сухих гранулированных материалов, даже когда они уплотнены до высокой плотности, не идеально для засыпки кабеля. В-третьих, воздушные пространства контролируют поток тепла, поэтому, несмотря на то, что кварцевые минералы имеют в 4 раза меньшее удельное сопротивление, чем суглинки, общее удельное сопротивление этих двух веществ одинаково при одинаковой плотности.
Следует отметить, что произвольно высокие плотности недостижимы только путем уплотнения. Частицы одинакового размера упаковываются до заданной максимальной плотности. Чтобы достичь более высокой плотности, без измельчения частиц, более мелкие частицы добавляются в пустоты между более крупными частицами. Таким образом, наивысшая плотность достигается за счет использования хорошо отсортированных материалов.

Содержание воды и термическое сопротивление
Хотя удельное сопротивление воды выше, чем у минералов почвы, оно все же намного ниже, чем у воздуха.Если поры в почве заполнены водой, а не воздухом, удельное сопротивление уменьшается. На рисунке 2 показано влияние воды. Плотность составляет около 1,6 Мг / м3, что намного ниже, чем самые высокие значения на рис. 1, но с небольшим количеством воды удельное сопротивление значительно ниже 1 м С / Вт. Теперь, когда в порах больше воды, эффект кварца более выражен. Удельное сопротивление органического грунта, хотя и лучше, чем в сухом состоянии, все же слишком велико, чтобы обеспечить разумный отвод тепла для подземного кабеля.

Рис. 2. Добавление воды в пористый материал резко снижает его термическое сопротивление.

Содержание воды в поле
Поскольку удельное тепловое сопротивление сильно зависит от содержания воды, а содержание воды в почве столь же изменчиво, разумно спросить, какое содержание воды следует ожидать в почвах поля. Ниже и даже немного выше уровня грунтовых вод почва насыщена (все поры заполнены водой). В этих ситуациях можно быть уверенным, что удельные сопротивления останутся на самых низких значениях, возможных для данной плотности почвы.Минимальное содержание воды в корневой зоне растущих растений обычно колеблется от 0,05 м3 / м3 в песках до 0,1 или 0,15 м3 / м3 для почв с более мелкой структурой. Это содержание воды примерно соответствует содержанию воды на рис. 2, при котором сопротивление начинает резко возрастать. Это иногда называют критическим содержанием воды, и это такое содержание воды, ниже которого поток пара с тепловым потоком в температурном градиенте не будет повторно подаваться обратным потоком жидкости через поры почвы. Этот момент очень важен при проектировании подземного кабеля, потому что, когда почва вокруг кабеля становится настолько сухой, тепло кабеля отгоняет влагу, высушивая почву вокруг кабеля и увеличивая ее удельное сопротивление.Это приводит к дополнительному нагреву, который отгоняет дополнительную влагу. Может возникнуть состояние теплового разгона.

Индивидуальная засыпка
Более низкое удельное сопротивление в сухом состоянии, чем показано на рис. 1, может быть достигнуто с использованием специально разработанных материалов засыпки. На место можно заливать жидкость для термической засыпки с псевдоожиженным слоем (FTBTM). Его удельное сопротивление в сухом состоянии составляет около 0,75 м C / Вт, а во влажном состоянии снижается до менее 0,5 м C / Вт (подробности см. На сайте http://www.geotherm.net).

Измерение
Хотя термические свойства почвы можно вычислить на основе физических свойств, обычно легче измерить их напрямую, чем производить вычисления.Методы предоставлены ASTM (2000) и IEEE (1992). В принятом методе используется линейный источник тепла. Обычно нагревательный провод и датчик температуры помещают в трубку иглы для подкожных инъекций с маленьким отверстием, длина которой примерно в 30 раз превышает ее диаметр. Температура контролируется, пока игла нагревается. В этой системе с радиальным тепловым потоком быстро устанавливается устойчивое состояние, и можно построить график зависимости температуры от логарифмического времени, чтобы получить прямую зависимость. Тепловое сопротивление прямо пропорционально наклону линии.Некоторые компании предлагают приборы, подходящие как для полевых, так и для лабораторных измерений удельного теплового сопротивления, а зонды можно оставить на месте для контроля тепловых свойств после установки и использования кабеля.

Особенности площадки
В дополнение к вопросам, рассмотренным выше, существует также несколько проблем, связанных с конкретной площадкой, которые необходимо учитывать при проектировании и реализации подземных кабельных прокладок. Сюда входит анализ компромисса между глубиной установки, стоимостью установки и термостабилизацией.Чем глубже проложены кабели, тем более стабильна тепловая среда, особенно если неглубокие водные горизонты и восходящий капиллярный поток приводят к относительно влажным условиям вокруг кабелей. Состояние поверхности также будет влиять на обмен водой и энергией между почвой и атмосферой и, следовательно, на тепловую среду вокруг кабелей. В городах поверхность, скорее всего, будет покрыта дорогами, зданиями, парками или садами, в то время как в сельской местности наиболее распространены голые почвы или растительный покров.Важно учитывать состояние поверхности и его влияние на нижележащую тепловую среду, и особенно любые изменения в состоянии поверхности, которые могут привести к нежелательным последствиям. Например, добавление растительности может привести к значительному высыханию почвы с потенциальными последствиями, о которых говорилось ранее. В частности, глинистые почвы могут растрескиваться при высыхании, что приводит к образованию воздушных зазоров вокруг кабелей, и необходимо приложить все усилия, чтобы этого не произошло. Потенциальным «горячим точкам» вдоль трассы кабеля (например, зонам хорошо дренированной песчаной почвы или участкам с растительностью, которые могут привести к значительному высыханию почвы) следует уделять особое внимание для обеспечения долгосрочного успеха любой установки.Дополнительное обсуждение некоторых из этих вопросов можно найти на http://www.thermalresistivity.com

.

Заключение
Есть пять важных моментов, которые инженер-электрик должен извлечь из этого краткого обсуждения. Во-первых, для безопасной и успешной прокладки кабеля электропитания под землей необходимо знать тепловые свойства грунта и засыпки. Нельзя с уверенностью принять значение 0,9 м C / Вт. Во-вторых, плотность и влагосодержание играют важную роль в определении удельного теплового сопротивления.Определите плотность засыпного материала и убедитесь, с помощью проектирования и соответствующего управления, что содержание воды не может опускаться ниже критического уровня. В-третьих, естественные почвы, которые поддерживают рост растений, всегда будут иметь гораздо более высокое сопротивление, чем искусственные материалы, из-за их более низкой плотности и переменного, но иногда низкого содержания воды. В-четвертых, доступны специально разработанные материалы для засыпки, которые могут обеспечить адекватные тепловые характеристики при любых условиях. В-пятых, измерение теплопроводности как в полевых условиях, так и в лаборатории является относительно простым делом и должно быть частью любого проекта по проектированию и установке кабеля.Наконец, существует несколько специфичных для участка проблем, таких как глубина прокладки кабеля, управление растительностью и почвенными водами, а также предотвращение чрезмерного высыхания и растрескивания почвы, которые могут привести к образованию воздушных зазоров, и все это необходимо учитывать при проектировании и реализации. подземные силовые кабельные установки.

За дополнительной информацией обращайтесь в ICT International

Ссылки
ASTM (2000) Стандартный метод испытаний для определения теплопроводности почвы и мягких пород с помощью процедуры термического игольчатого зонда.ASTM 5334-00

Кэмпбелл, Г. С. и Дж. М. Норман (1998) Введение в биофизику окружающей среды. Springer Verlag, Нью-Йорк.

DeVries, D. A. (1963) Термические свойства почв. in W. R. van Wijk, Physics of the Plant Environment John Wiley, New York

IEEE (1992) Руководство по измерениям термического сопротивления почвы. Inst. инженеров по электротехнике и электронике, Inc.