Теплопроводность материалов

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.

Советы и рекомендации по выбору материалов

1. Не ленитесь потратить время на изучение технической литературы по свойствам теплопроводности материалов. Этот шаг сведёт к минимуму финансовые и тепловые потери.
2. Вибропресс для производства строительных материалов

   Не игнорируйте особенности климата в вашем регионе. Информацию о ГОСТах по этому поводу можно с лёгкостью отыскать в интернете.

   Особенность климата

3. Прежде, чем приступать к укладке утеплителя, убедитесь, что поверхность стены или перекрытия не имеет влаги. В противном случае через время между поверхностями образуется плесень.

   Плесень на стенах

4. Если вы планируете монтировать невлагостойкий материал на внешней стене, позаботьтесь о тщательной обработке гидроизоляционным клеем.

   Затяжка пенопласта гидроизоляцией

5. Не стоит производить внутреннее утепление поверхностей синтетическими материалами. Это негативно скажется на вашем здоровье.

Экономичная штукатурная теплоизоляция.

Полимерные штукатурки можно только купить, их не изготовить самостоятельно. Но растворы на минеральных вяжущих экономичнее смешивать своими руками.

Заказать работу наемным рабочим дорого. Но, если смесь изготовить самостоятельно, общая цена несколько упадет. Многие застройщики экономят таким образом: нанимают штукатуров, а сами выполняют для них «черную» работу. С учетом того, что помощь подсобника оплачивается не за м2, а по дням, экономия может быть не значительной. Приблизительно 800-1200 руб/день.

Еще дешевле самостоятельная подготовка стены, выставление маяков и грубое оштукатуривание. «Спецам» останется только выровнять покрытие и нанести декоративный раствор.

Теплоизоляционная дешевая штукатурка для наружных работ.

Изолирующие смеси дороже обычных, поскольку сложнее. Своими руками, к тому же, можно сделать далеко не все.

Однако изготовление раствора на основе цемента под силам любому начинающему строителю и способно ощутимо снизить расход средств. В качестве наполнителя можно использовать как влагостойкие насыпные материалы (вспененное стекло, керамзитовые пески), так и не влагостойкое (опилки, перлит, вермикулит). Последние лишь защищают слоем плотного бетона.

Для внешней теплоизоляционной штукатурки возможно применение полистирольных наполнителей. Самый экономичный наполнитель – измельченный пенополистирол. Его стоимость нулевая, он бесплатен. Если использовать для измельчения пенопластовую упаковку.

Такой бетон широко применяется в России и за ее пределами. Он не плотен и не применим в конструкциях, требующих высокой прочности. Но для внешних утепляющих штукатурок вполне подходит.

Теплоизоляционная штукатурка своими руками для внутренних работ.

За квадратный метр отделки без наполнителя застройщики отдают меньше, чем за смесь с наполнителем. Поэтому некоторые, особенно «предприимчивые» строители, пытаются добавлять утепляющие подсыпки в готовые смеси. Это запрещено: такие манипуляции сильно ослабляют раствор, снижают его прочность и долговечность.

Чтобы снизить стоимость за кв. м. проще сделать замес самому, используя недорогие наполнители и вяжущее. Так глиняно-опилочный раствор практически бесплатен, хотя и не уступает по прочности гипсовому. data-matched-content-ui-type=»image_stacked» data-matched-content-rows-num=»2″ data-matched-content-columns-num=»3″ data-ad-format=»autorelaxed»>

Таблица теплопроводности материалов на Пли-

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.

Материалы из минеральных волокон, Изоляционные материалы на природном основании, Огнестойкая теплоизоляционная керамика, Изоляционные материалы на клеточном гипсовом ангидритовом основании, Строительная керамика, Теплоизоляционные растворы и штукатурные смеси и т.д. Наиболее важным является использование плоского измерительного оборудования в специальных применениях, где можно в полной мере применять его особые благоприятные свойства.

Определение теплопроводности в зависимости от влажности

Влага в пористой структуре строительных материалов оказывает основное влияние на величину коэффициента теплопроводности. Проблема большинства лабораторных методов определения коэффициента теплопроводности — очень длительный период измерения, при котором испытуемый образец подвергается воздействию теплового потока. Даже в том случае, если испытуемый образец упакован в паронепроницаемую пленку в течение периода измерения, происходит новое распределение влаги в структуре материала, и конечное измеренное значение не делает достаточно объективно реальные свойства материала при данной влажности содержание.

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:

Определение коэффициента теплопроводности увлажняющих связующих смесей

Другим типичным применением плоского измерительного оборудования является определение коэффициента теплопроводности увлажняющих связующих смесей. Во время гидратации происходят значительные изменения значения теплопроводности гидратирующего материала. Эти изменения частично вызваны превращением несвязанной водяной воды в структуру вновь образованных продуктов гидратации, а также развитием и изменением внутренней микроструктуры материалов.

Гидратация испытуемого образца происходит в изолирующем термокамере, чтобы изолировать данную систему, по крайней мере, частично от внешней среды, во-первых, от резких изменений внешней температуры. Испытуемый образец упаковывали в тонкую полиэтиленовую фольгу, чтобы предотвратить испарение воды в партии во время измерения и отделить испытательный зонд от агрессивного материала связующего. Во время измерения необходимо было выполнить два следующих условия.

• 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.

Изменение температуры от измерительного зонда не должно влиять на ход гидратации цементной смеси. Цементная смесь должна находиться в неподвижном температурном состоянии в течение всего времени измерения. Очевидно, что во время гидратации связующего происходит существенное изменение значения коэффициента теплопроводности. Более пристальное рассмотрение курса кривой коэффициента теплопроводности, очевидно, показывает, что на начальном этапе гидратация имитирует с определенной фазовой задержкой интенсивность курса гидратация тепловыделения.

Коэффициент теплопроводности строительных материалов – таблицы

Теплоизоляционные свойства материалов прекрасно демонстрируют сводные таблицы, в которых представлены нормативные показатели.

Таблица коэффициентов теплоотдачи материалов. Часть 1

Проводимость тепла материалов. Часть 2Таблица теплопроводности изоляционных материалов для бетонных полов

Но эти таблицы теплопроводности материалов и утеплителей учли далеко не все значения. Рассмотрим подробнее теплоотдачу основных строительных материалов.

Таблица теплопроводности кирпича

Как уже успели убедиться, кирпич – не самый «тёплый» стеновой материал. По теплоэффективности он отстаёт от дерева, пенобетона и керамзита. Но при грамотном утеплении из него получаются уютные и тёплые дома.

Сравнение теплопроводности строительных материалов по толщине (кирпич и пенобетон)

Но не все виды кирпича имеют одинаковый коэффициент теплопроводности (λ). Например, у клинкерного он самый большой – 0,4−0,9 Вт/(м·К). Поэтому строить из него что-то нецелесообразно. Чаще всего его применяют при дорожных работах и укладке пола в технических зданиях. Самый малый коэффициент подобной характеристики у так называемой теплокерамики – всего 0,11 Вт/(м·К). Но подобное изделие также отличается и большой хрупкостью, что максимально минимизирует область его применения.

Неплохое соответствие прочности и теплоэффективности у силикатных кирпичей. Но кладка из них также нуждается в дополнительном утеплении, и в зависимости от региона строительства, возможно, ещё и в утолщении стены. Ниже приведена сравнительная таблица значений проводимости тепла различными видами кирпичей.

Теплопроводность разных видов кирпичей

Таблица теплопроводности металлов

Теплопроводность металлов не менее важна в строительстве, например, при выборе радиаторов отопления. Также без подобных значений не обойтись при сварке ответственных конструкций, производстве полупроводников и различных изоляторов. Ниже приведены сравнительные таблицы проводимости тепла различных металлов.

Таблица теплопроводности дерева

Древесина в строительстве негласно относится к элитным материалам для возведения домов. И это не только из-за экологичности и высокой стоимости. Самые низкие коэффициенты теплопроводности у дерева. При этом подобные значения напрямую зависят от породы. Самый низкий коэффициент среди строительных пород имеет кедр (всего 0,095 Вт/(м∙С)) и пробка. Из последней строить дома очень дорого и проблемно. Но зато пробка для покрытия пола ценится из-за своей невысокой проводимости тепла и хороших звукоизоляционных качеств. Ниже представлены таблицы теплопроводности и прочности различных пород.

Проводимость тепла дереваПрочность разных пород древесины

Таблица проводимости тепла бетонов

Бетон в различных его вариациях является самым распространённым строительным материалом на сегодня, хотя и не является самым «тёплым». В строительстве различают конструкционные и теплоизоляционные бетоны. Из первых возводят фундаменты и ответственные узлы зданий с последующим утеплением, из вторых строят стены. В зависимости от региона к таковым либо применяется дополнительное утепление, либо нет.

Сравнительная таблица теплоизоляционных бетонов и теплопроводности различных стеновых материалов

Наиболее «тёплым» и прочным считает газобетон. Хотя это не совсем так. Если сравнивать структуру пеноблоков и газобетона, можно увидеть существенные различия. У первых поры замкнутые, когда же у газосиликатов большинство их открытые, как бы «рваные». Именно поэтому в ветреную погоду неутеплённый дом из газоблоков очень холодный. Эта же причина делает подобный лёгкий бетон более подверженным к воздействиям влаги.

Какой коэффициент теплопроводности у воздушной прослойки

В строительстве зачастую используют воздушные ветронепродуваемые прослойки, которые только увеличивают проводимость тепла всего здания. Также подобные продухи необходимы для вывода влаги наружу

Особое внимание проектированию подобных прослоек уделяется в пенобетонных зданиях различного назначения. У подобных прослоек также есть свой коэффициент теплопроводности в зависимости от их толщины

Таблица проводимости тепла воздушных прослоек

Таблица проводимости тепла воздушных прослоек

Как выбрать материалы для теплоизоляции дома

Отметим, что универсального лучшего утеплителя не существует. Для каждого отдельного случая нужно подбирать соответствующий материал.

Чтобы разобраться, как выбрать теплоизоляцию для дома, рассмотрим ее виды:

Минеральная вата. Просто монтируется, хорошо утепляет. Но не выдерживает давления, не годится для влажных помещений. По типу сырья, из которого ее производят, бывает каменная (базальтовая), стеклянная и шлаковая. Утеплитель для дома на основе базальта совершенно не горюч, не колется. Стекловата имеет два основных плюса: она не горюча и очень дешева. Но работать с ней совсем не комфортно, так как материал колется, вызывает аллергии. Шлаковата годится только для чердаков, нежилых сооружений как неэкологичная.

• Пеностекло. Выпускается в блоках, долговечное. Это новый и дорогой материал.
• Пенопласт. Его популярность определяется низкой ценой. Не впитывает влагу, частично паропроницаем, не гниет, не плесневеет. Долговечен. Но имеет малую прочность. В пенопласте грызуны обожают строить гнезда. Оптимальна плотность 25 кг/м2.
• Пенополистирол. Этот утеплитель производится из того же материала, что и пенопласт, но он современный и более прочный. Используется для стен, фундамента, плоских крыш. Одновременно обеспечивает влагоизоляцию. В настоящее время в рейтинге теплоизоляции пенополистирол является лидером.
• Листовой пенополиуретан. По свойствам похож на пенополистирол, но является дышащим, легко впитывает воду.
• Пена. Производится на основе пенополиуретана или пеноизола. Хороша для утепления стен снаружи. Покрывает поверхность полностью, без мостиков холода, благодаря чему стены после обработки обладают минимальной теплопроводностью. Но утепление таким способом обходится дорого – технология требует применения специального оборудования и квалифицированного персонала.
• Вспененный пеноэтилен. Бывает ППЭ или НПЭ. Берите только ППЭ – он более долговечен. Применяется для утепления труб, стен внутри, полов. Есть варианты с отражающей пленкой из фольги.

Важные характеристики:

• Теплопроводность. Показывает сколько тепла в ваттах потеряет материал. Чем меньше коэффициент, тем лучше. Среднее значение 0,038–0,046 Вт/мК.
• Паропроницаемость. Способность материала дышать, пропуская пары влаги. Качество, требуемое для деревянных конструкций.
• Усадка. Желательно, чтобы она была минимальна или отсутствовала. Иначе со временем под воздействием собственной массы теплоизоляция уменьшится в объеме с ухудшением свойств.
• Гигроскопичность. Определяет способность материала поглощать водяной пар. Материалы с высокой гигроскопичностью менее эффективны, т.к. жидкость повышает теплопроводность. Также такие утеплители нельзя применять во влажных местах.

• Температура эксплуатации. Правильно подобранный по этому параметру утеплитель будет служить качественно и долго. Например, в северных районах морозы могут достигать и -40, и -50 °С. Летом металлические крыши нагреваются до 80–90 °С.
• Горючесть. Утеплители бывают горючими и негорючими. В помещениях лучше использовать негорючие или слабогорючие. Также негорючие утеплители нужно применять в пожароопасных местах.
• Экологичность. Важна для применения в жилых помещениях. Экологически чистые материалы не выделяют вредных веществ.
• Фирмы. Производителей качественной теплоизоляции достаточно много. Среди марок, доказавших свою эффективность, называют такие: Rockwool, Isoroc, Energoflex, Пеноплэкс, Актерм Норд, Технониколь, URSA, Hotrock, KNAUF, Isover, Экострой.

Область применения минеральной ваты

Вата для утепления обладает незначительным коэффициентом проводимости тепла, поэтому она используется в разных строительных и промышленных областях

Важно подчеркнуть, что именно она является практически незаменимым теплоизолятором, если речь идет о работе с горячими ограждающими элементами, потому что имеет низкий уровень возгораемости

Кроме того, сейчас она активно используется в утеплении фасадов зданий, а также для создания внутренней изоляции в бетонных и железобетонных постройках. Минеральная вата применяется для обустройства систем водоотвода и отопления. В последние несколько лет из-за своей доступности для возведения небольших бань также начал использоваться данный материал. Сравнительная характеристика утеплителей

Теплопроводность минваты: важные критерии

Теплопроводность – это способность какого-то объекта или предмета пропускать тепловую энергию. Абсолютно все материалы, применяемые сегодня в строительстве (и минераловатный утеплитель не исключение), обладают определенной теплопроводностью, которую можно количественно оценить в виде коэффициента теплопроводности.

Специалисты в строительной отрасли оперируют термином «теплоизоляционный материал». Такое понятие характеризует изолятор, который наделен низкой теплоотдачей. Сюда можно отнести облицовочную плитку, стекловату, кирпич и тому подобные. Причем на уровень теплопроводности во многом оказывает влияние структурность материалов, а также их плотность и прочие характеристики.

Теплопроводность ваты может варьироваться в пределах 0,038-0,055 Вт/м*К. Если проводить сравнение с аналогами, данный материал считается наиболее оптимальным для строительных работ. Сегодня производство сэндвич-панелей происходит по определенной схеме:

Схема производства

» alt=»»> Легко понять, что теплопроводность достаточно просто рассчитать по объему и толщине материала. К примеру, стекловата имеет коэффициент теплоотдачи 0,044 Вт/м*К, поэтому толщина ее слоя должна быть не меньше 189 мм.

Эффективность многослойных конструкций

Плотность и теплопроводность

В настоящее время нет такого строительного материала, высокая несущая способность которого сочеталась бы с низкой теплопроводностью. Строительство зданий по принципу многослойных конструкций позволяет:

• соответствовать расчётным нормам строительства и энергосбережения;
• оставлять размеры ограждающих конструкций в пределах разумного;
• уменьшить материальные затраты на строительство объекта и его обслуживание;
• добиться долговечности и ремонтопригодности (например, при замене одного листа минеральной ваты).

Комбинация конструкционного материала и теплоизоляционного позволяет обеспечить прочность и снизить потерю тепловой энергии до оптимального уровня. Поэтому при проектировании стен при расчётах учитывается каждый слой будущей ограждающей конструкции.

Важно также учитывать плотность при строительстве дома и при его утеплении. Плотность вещества – фактор, влияющий на его теплопроводность, способность задерживать в себе основной теплоизолятор – воздух. Плотность вещества – фактор, влияющий на его теплопроводность, способность задерживать в себе основной теплоизолятор – воздух

Плотность вещества – фактор, влияющий на его теплопроводность, способность задерживать в себе основной теплоизолятор – воздух.

Расчёт толщины стен и утеплителя

Расчёт толщины стены зависит от следующих показателей:

• плотности;
• расчётной теплопроводности;
• коэффициента сопротивления теплопередачи.

Согласно установленных норм, значение показателя сопротивления теплопередачи наружных стен должно быть не менее 3,2λ Вт/м •°С.

Расчёт толщины стен из железобетона и прочих конструкционных материалов представлен в таблице 2. Такие строительные материалы отличаются высокими несущими характеристиками, они долговечны, но в качестве тепловой защиты они неэффективны и требуют нерациональной толщины стены.

Таблица 2

Конструкционно-теплоизоляционные материалы способны подвергаться достаточно высоким нагрузкам, при этом значительно повышают теплотехнические и акустические свойства зданий в стеновых ограждающих конструкциях (таблица 3.1, 3.2).

Таблица 3.1

Таблица 3.2

Значительно повысить теплозащиту зданий и сооружений позволяют теплоизоляционные строительные материалы. Данные таблицы 4 показывают, что наименьшие значения коэффициента теплопроводности имеют полимеры, минераловатные, плиты из природных органических и неорганических материалов.

Таблица 4

Значения таблиц теплопроводности строительных материалов применяются при расчётах:

• теплоизоляции фасадов;
• общестроительной изоляции;
• изоляционных материалов при устройстве кровли;
• технической изоляции.

Задача выбора оптимальных материалов для строительства, конечно же, подразумевает более комплексный подход. Однако даже такие простые расчёты уже на первых этапах проектирования позволяют определить наиболее подходящие материалы и их количество.