Коэффициент теплопроводности утеплителей таблица: Страница не найдена – Uteplix.com

Содержание

Теплопроводность пенопласта 50 мм в сравнении таблица

[REQ_ERR: OPERATION_TIMEDOUT] [KTrafficClient] Something is wrong. Enable debug mode to see the reason.

Чем плотнее материал, тем быстрее он пропускает тепло, как, например, металл или графит. Ко всему этому немаловажное значение имеет способность утеплителя поглощать воду, так как при попадании влаги внутрь она вытесняет сухой воздух, тем самым повышая передачу тепловой энергии. Пенопласт получается в результате вспенивания полистирола, благодаря чему появляются наполненные газом поры, а Пеноплекс — экструдированный пенополистирол, произведенный методом экструзии, поэтому его гранулы имеют меньший размер.

К тому же из-за равномерного и упорядоченного расположения ячеек в экструзионном, он является более прочным утеплителем, что позволяет ему сильнее изгибаться и меньше продавливаться под нагрузкой. Оба материала имеют наивысшие степени пожароопасности, поэтому обязательно следует учитывать это во время монтажа.

По величине теплопроводности пенопласт проигрывает Пеноплексу, и по другим показателям также. Главное — провести все работы по монтажу согласно всем требования производителя, в том числе не допустить попадания влаги между стеной и теплоизоляцией и ограничить доступ для грызунов. По коэффициенту теплопередачи пенопласт имеет наилучшее значение, но по паропроницаемости показатель у минваты намного лучше, в итоге ее свободно можно использовать внутри жилых помещений, к тому же она огнеустойчива, в отличие от вспененного полистирола.

Также благодаря производству из минерального сырья она не выделяет во время горения опасных веществ, и, разлагаясь, не загрязняет окружающую среду. Но минвата по сравнению со вспененным полистиролом имеет намного больший вес, поэтому для ее монтажа, особенно на стены, требуется крепкая конструкция. Выбирая утеплитель, следует помнить, что чем выше коэффициент теплопередачи, тем большее количество слоев придется монтировать.

Каждый из них имеет свои плюсы и минусы, так минеральную вату рекомендуется использовать там, где требуется повышенная паропроницаемость и устойчивость к большим температурам, стекловату следует применять для гаражей или любых других мест, где высока вероятность возгорания.

Пенопласт и экструдированный пенополистирол все же лучше располагать снаружи здания, а не внутри, так меньше шансов для образования конденсата между стеной и утеплителем. Оглавление: От чего зависит теплопроводность? Сравнение с Пеноплексом и минватой Цена пенополистирола Что влияет на теплопередачу? Существует несколько факторов, которые значительно влияют на ее величину: наличие пор и их структура; плотность, толщина; влагопоглощаемость.

Хитрый счетчик, сберегающий электроэнергию Окупается за 2 месяца! Отзывы Эффект Акция. Среди множества достоинств материала стоит также отметить:. Данный материал представлен плитами разной толщины. В основе изделия лежит вспененный полимер. Низкая теплопроводность пенополистирола позволяет использовать его для сохранения тепла в домах, квартирах, административных зданиях, на предприятиях.

Низкая плотность обеспечивает малый удельный вес. Плиты пенопласта классифицируются по толщине. Однако не только от толщины зависит теплопроводность и звукоизоляция. Есть ряд факторов, оказывающих воздействие на коэффициент теплопроводности пенопласта:.

Коэффициент теплопроводности пенополистирола меняется в зависимости от разновидности изделия. При сравнении с другими утеплителями полистирол имеет явное преимущество.

К примеру, лист полистирола плотностью до 60 миллиметров заменяется большим объемом минеральной ваты. По основному параметру полистирол превосходит базальтовую вату. Стоит заметить способность материала сохранять холод, что легко объяснить его строением.

Утепление дома можно провести различными способами, например, с помощью пенопласта, который отличается высокими эксплуатационными характеристиками. К ним относятся: практичность, экологичность, небольшой вес, простота монтажа, невосприимчивость к перепадам температуры, а также доступная цена. Но главное преимущество — низкая теплопроводность пенопласта, позволяющая добиться отличного энергосбережения.

Все благодаря составу, в который входит большой объем герметичных многогранных ячеек. Подобно слою минваты в 3,8 сантиметра удается сдерживать тепло слою экструзионного пенопласта толщиной 2 сантиметра.

Любопытный факт: такой показатель станет возможным при использовании доски, если её толщина составит 20 сантиментов. Если альтернативой служит кирпич, добиться вышеупомянутого результата получится при толщине стены в 37 сантиметров. Теплопроводность обычного пенопласта аналогична данному параметру при использовании пенобетона толщиной 27 сантиметров.

Обычный пенопласт представляет собой отличный теплоизоляционный материал, производимый посредством вспенивания полистирола. За счет этого обеспечивается низкая теплопроводность и отличные звукоизоляционные качества.

Маркировка обычного пенопласта:.

Сравнение утеплителей. Таблица теплопроводности

Одним из преимуществ обычного полистирола является то, что он не поглощает влагу. Более того, материал не гниет и не разлагается биологически. Удобный в пользовании, долговечный в эксплуатации, нетяжелый лист прослужит долгие десятилетия без потери изначальных характеристик.

Превосходное сцепление с различными строительными материалами достигается при помощи специализированного состава продукции. Несмотря на то, что полистирол горит, входящее в состав вещество обеспечивает моментальное затухание.

Пенополистирол не применяется в процессе утепления фасадов зданий, так как имеет низкую паропроницаемость. Проводя работы по обустройству кровли листами утеплителя, стоит заблаговременно побеспокоиться о системе вентилирования. Рассматриваемый тип изделия — это превосходящий аналоги теплоизоляционный материал, наделенный высоким качеством и эффективностью. Наиболее часто применяется в процессе утепления ограждающих конструкций. Если затрагивать структурность изделия, то стоит отметить её ячеистость.

Закрытая ячейка исключает попадание воды, а потому продукция наиболее часто используется в помещениях с высоким уровнем влажности воздуха. Более того, производителем закладываются характеристики, которые допускают прямой контакт изделия с водой. Подходит для утепления фундаментов домов, помещений подвального типа. Даже если присутствует недостаточная гидроизоляция, рассматриваемое изделие способно сохранить теплоизоляционные качества. Высокий уровень устойчивости к деформациям разной интенсивности — ещё один плюс для покупателя.

Данное качество дает возможность использовать изделие в местах с высокой нагрузкой.

Теплопроводность пенопласта

Если облицовочные материалы фасада здания достаточно увесисты, экструдированный пенополистирол — именно то, что вам надо. Нельзя допускать контакт полистирола со сложными углеводами, поскольку это приведет к разрушению материала и утрате основных характеристик. Среди недостатков стоит отметить горючесть изделия, однако входящие в состав компоненты способствуют быстрому затуханию огня. Обратите внимание на способность продукции выдерживать резкие перепады температур без потери структуры и характеристик.

Выбор способа утепления зависит во многом от размеров материала. Если вы некомпетентны в задачах по расчетам, доверьте эту часть работы профессионалам. Подводя итог, заметим, что превосходящие теплоизоляционные и звукоизоляционные характеристики полистирола делают данный материал выгодным по многим причинам при необходимости утепления.

Эффективность — первое, что мы ищем, выбирая утеплитель. Разнообразные материалы изначально оцениваются именно по этому критерию, и только потом в дело вступают другие характеристики, особенность монтажа и стоимость. Сегодня мы рассмотрим теплопроводность пенопласта как самого доступного по цене и потому востребованного, а также сравним его с иными видами изоляции. Теплопроводность — величина, обозначающая количество тепла энергии , проходящего за час сквозь 1 м любого тела при определенной разнице температур с одной и другой его стороны. Она измеряется и рассчитывается для нескольких исходных условий эксплуатации:.

Относительно небольшая прочность материала с лихвой компенсируется такими преимуществами, как стойкость к воздействию большинства агрессивных соединений, небольшой вес, нетоксичность и безопасность при работе. Хорошие теплоизолирующие свойства пенопласта дают возможность обустроить утепление дома по относительно небольшой цене, при этом долговечность такого утепления рассчитана на срок не менее 25 лет службы.

Способность материала к теплопередаче, проводить или задерживать тепловые потоки принято оценивать коэффициентом теплопроводности.

Различие часто применяемых строительных материалов по теплопроводности

Согласно упрощенной методике, при расчетах термического сопротивления слоя пенопластового утеплителя нужно умножить толщину материала на коэффициент теплопроводности, затем умножить или разделить на несколько коэффициентов, используемых для того, чтобы учесть реальные условия работы теплоизоляции.

Например, сильное обводнение материала, или наличие мостиков холода, или способ монтажа на стены здания. К сведению! Вместо того чтобы возиться с учетом особенностей схемы утепления, проще использовать усредненное значение. Насколько теплопроводность пенопласта отличается от других материалов, можно увидеть в приведенной ниже сравнительной таблице.

На самом деле не все так просто. Для определения значения теплопроводности можно составить своими руками или использовать готовую программу для расчета параметров утепления.

Частник или самозастройщик может вообще не интересоваться теплопроводностью стен, а уложить утепление из пенопластового материала с запасом в 50 мм, что будет вполне достаточно для самых суровых зим.

Теплопроводность и плотность пеноплэкса, сравнение с пенополистиролом ПСБ

Большие строительные компании, выполняющие утепление стен на площади десятков тысяч квадратов, предпочитают поступать более прагматично. Выполненный расчет толщины утепления используется для составления сметы, а реальные значения теплопроводности получают на натурном объекте. Для этого наклеивают на участок стены несколько различных по толщине листов пенопласта и измеряют реальное термосопротивление утеплителя. В результате удается рассчитать оптимальную толщину пенопласта с точностью до нескольких миллиметров, вместо приблизительных мм утеплителя можно уложить точное значение 80 мм и сэкономить немалую сумму средств.

Насколько выгодно использование пенопласта в сравнении с типовыми материалами, можно оценить из приведенной ниже диаграммы. Величина теплопроводности пенопласта, как и любого другого материала, зависит от трех основных составляющих:. Необходимо так подобрать теплопроводность и толщину материала, чтобы точка росы или, другими словами, температура, при которой начинают конденсироваться пары воды, находилась внутри массива пенопласта.

Естественно, наличие водяных паров в толще пенопласта существенным образом влияет на его теплопроводность.

Сравнение характеристик популярных утеплителей

Найти зависимость в справочниках практически невозможно, поэтому при расчетах делают эмпирическую поправку на теплопроводность, исходя из толщины теплоизоляции.

Глубина поглощения составляет 2 мм, поэтому при определении теплопроводности материала эти миллиметры выбрасывают из эффективной толщины теплоизоляции. Поэтому лист пенопласта толщиной в 10 мм будет в сравнении с листом в 50 мм иметь теплопроводность не в 5 раз больше, а в 7 крат.

При значительной толщине пенопласта, более 80 мм, теплосопротивление увеличивается значительно быстрее, чем его толщина. Вторым фактором, влияющим на теплопроводность, является плотность материала. При одинаковой толщине материал разных марок может иметь плотность в два раза больше. Но дело даже не в количестве полистирола, меняется размер шариков и ячеек, из которых состоит пенопласт, образуются локальные участки с очень высокой теплопроводностью, или мостики холода.

Особенно это касается трещин и стыков, любых зон деформации и установки креплений. Поэтому при установке зонтичных дюбелей количество креплений рекомендуют ограничивать 3 точками. Мало кто обращает внимание на особые свойства пенопласта.

Сегодня наиболее серьезной проблемой пенопласта считается его способность к воспламенению и выделению токсичных продуктов сгорания. Для этого используются соли ряда цветных металлов, таких как хром, никель, железо, включение в состав веществ, выделяющих углекислый газ при нагревании.

Практика использования пенополистирола для утепления в Евросоюзе показала, что более выгодным и дешевым является нанесение на внешнюю поверхность немодифицированного пенопласта специального покрытия из газообразующих агентов. Такое решение позволяет сохранить теплосберегающие свойства и экологичность материала, одновременно значительно повысить пожаробезопасность. Теплопроводность пенопласта практически не меняется с течением времени, как, например, у минеральной ваты или газосиликатных блоков.

Единственной проблемой является деградация пенополистирола под действием солнечных лучей и рассеянного ультрафиолета. При длительном облучении материал становится рыхлым, покрывается трещинами и легко наполняется конденсатом, поэтому для сохранения первоначального значения теплопроводности необходимо закрывать утеплитель облицовкой.

Климат в России очень холодный, поэтому практически любой дом, построенный за городом, приходится утеплять. Для этого можно использовать самые разные материалы. Одним из наиболее популярных является пенополистирол. Монтируется этот утеплитель элементарно. Коэффициент же теплопроводности у него ниже, чем у любого другого современного изолятора. Изготавливается этот материал примерно по тому же принципу, что и любые другие вспененные утеплители.

Сначала в специальную установку наливается жидкий стирол. После добавления в него особого реагента происходит реакция с выделением большого количества пены. Готовая вспененная густая масса до застывания пропускается через формовочный аппарат. Такая структура плит и объясняет высокие изоляционные качества пенополистирола.

В привычной для населения страны холодной зиме, востребованность теплоизоляционных материалов всегда на высоком уровне. Необходимо учитывать все особенности каждого из утеплителей, чтобы сделать выбор в пользу качественного и целесообразного материала.

Ведь воздух, как известно, тепло сохраняет очень хорошо. Существуют виды пенополистирола, в ячейках которых содержатся и другие газы. Однако самыми эффективными изоляторами все же считаются плиты именно с воздушными камерами. Входящие в структуру пенополистирола ячейки могут иметь размер от 2 до 8 мм. Узнать, насколько хорошо тот или иной материал способен сохранять тепло, можно по коэффициенту его теплопроводности.

Определяют этот показатель очень просто. Берут кусок материала площадью в 1 м2 и толщиной в метр. Одну из его сторон нагревают, а противоположную ей оставляют холодной.

При этом разница температур должна быть десятикратной. Далее смотрят какое количество тепла достигнет холодной стороны за один час. При покупке пенополистирола для обшивки дома, лоджии или балкона обязательно следует посмотреть на этот показатель.

Способность пенополистирольных плит сохранять тепло зависит в основном от двух факторов: плотности и толщины. Первый показатель определяется по количеству и размеру воздушных камер, составляющих структуру материала.

Сравнение утеплителей по теплопроводности

Чем плотнее плита, тем больший коэффициент теплопроводности у нее будет. В таблице ниже можно посмотреть каким именно образом теплопроводность пенополистирола зависит от его плотности. Представленная выше справочная информация, однако, скорее всего, может пригодиться только владельцам домов, использовавшим пенополистирол для утепления стен, пола или потолка довольно-таки давно.

Дело в том, что при изготовлении современных марок этого материала производители используют специальные графитовые добавки , в результате чего зависимость теплопроводности от плотности плит сводится практически на нет. Разумеется, чем толще материал, тем лучше он сохраняет тепло. У современного пенополистирола толщина может колебаться в пределах мм. По этому показателю его принято классифицировать на три больших группы:.

Точно вычислить толщину необходимого для утепления дома пенополистирола довольно-таки сложно. Дело в том, что при выполнении этой операции следует учитывать массу самых разных факторов. К примеру, таких, как теплопроводность материала, выбранного для сооружения утепляемых конструкций и его разновидность, климат местности, тип облицовки и пр.

Однако примерно рассчитать необходимую толщину плит все-таки можно. Допустим, для утепления стен выбран материал марки EPS 70 с коэффициентом теплопроводности 0. В этом случае расчет будет выглядеть следующим образом:.

То есть толщина утеплителя для наружных ограждающих конструкций на Урале должна составлять минимум мм. Обычно владельцы домов холодных регионов обшивают стены, потолки и полы двумя слоями пенополистирола на 50 мм.

При этом плиты верхнего слоя располагают таким образом, чтобы они перекрывали швы нижнего. Таким образом можно получить максимально эффективное утепление.

Обычный утеплитель этого типа маркируется буквами EPS. Вторая разновидность материала — экструдированный пенополистирол обозначается буквами XPS.

Отличаются такие плиты от обычных, прежде всего, структурой ячейки. Он у них не открытая, а закрытая. Поэтому экструдированный пенополистирол гораздо меньше простого набирает влагу. То есть способен сохранять свои теплоизоляционные качества в полной мере даже под воздействием самых неблагоприятных факторов внешней среды.

Коэффициент теплопроводности экструдированного пенополистирола в зависимости от марки может составлять 0.

Таким образом, экструдированный и обычный пенополистирол считаются у владельцев загородных участков едва ли не самыми лучшими видами утеплителя. Ниже представляем вашему вниманию таблицу с коэффициентами теплопроводности других видов изоляторов.

Как видите, лучше пенополистирола, коэффициент теплопроводности которого составляет 0. Однако последний стоит очень дорого. А следовательно, наилучшим вариантом изолятора в плане способности сохранять тепло на данный момент является все же именно пенополистирол. Пенопласт имеет следующие преимущества перед другими утеплительными материалами: экологичность, лёгкость, гигроскопичность, невысокая стоимость.

Однако, главное достоинство — низкая теплопроводность пенопласта, которая делает его одним из наиболее распространенных теплоизолирующих материалов. Пенопласт представляет собой плиты различной толщины, состоящие из вспененного материала — полимера.

Так как пенопласт в своей основе состоит из воздуха, то он имеет крайне низкую плотность, и, соответственно, малый удельный вес. Также пенопласт обладает очень хорошей звукоизоляцией тонкие перегородки ячеек, заполненные воздухом — очень плохой проводник звуков.

В зависимости от исходного сырья полимера и процессов изготовления, можно производить пенопласт разной плотности, устойчивости к воздействию механических факторов, устойчивости к иным видам воздействия.

В связи с вышеперечисленным, обусловливается выбор определенного вида пенопласта и его применение. Для того чтобы рассмотреть такую характеристику, как теплопроводность пенопласта, разберемся для начала, что из себя представляет в принципе теплопроводность материалов. Теплопроводностью называют количественную характеристику способности тела проводить тепло. Это количество тепловой энергии Ватт , которое любой материал способен провести через себя метр , при определенной температуре С за определенное время.

Таблица теплопроводности и других качеств материалов для утепления

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.

Другие свойства описываемых утеплителей

Утеплители из минеральной ваты не могут воспламеняться. Огнестойкость этих материалов определяется не только тем, каковы свойства материала, но и тем, в каких условиях они используются.

На степень огнестойкости большое влияние оказывает то, с какими материалами комбинируются утеплители. Также играет роль способ расположения защитных и покровных слоев.

Что касается пенополистирола, он относится к самозатухающим материалам. Поэтому стены, отделанные им, воспламеняются не так быстро. А если это все-таки происходит, пламя по их поверхности распространяется также медленнее, чем в случае с другими утеплителями.

Минеральная вата относится к негорючим веществам. Поэтому воспламеняемость поверхностей, облицованных ей, равно как и распространяемость пламени по ним, минимальна. Так как основа этого утеплителя – базальт – является натуральным камнем, минеральная вата способна выдерживать температуру – до 1000 °C, а распространению огня способна противостоять – до трех часов.

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 материалаКоэффициент теплопроводности Вт/(м·°C)
В сухом состоянииПри нормальной влажностиПри повышенной влажности
Войлок шерстяной0,036-0,0410,038-0,0440,044-0,050
Каменная минеральная вата 25-50 кг/м30,0360,0420,,045
Каменная минеральная вата 40-60 кг/м30,0350,0410,044
Каменная минеральная вата 80-125 кг/м30,0360,0420,045
Каменная минеральная вата 140-175 кг/м30,0370,0430,0456
Каменная минеральная вата 180 кг/м30,0380,0450,048
Стекловата 15 кг/м30,0460,0490,055
Стекловата 17 кг/м30,0440,0470,053
Стекловата 20 кг/м30,040,0430,048
Стекловата 30 кг/м30,040,0420,046
Стекловата 35 кг/м30,0390,0410,046
Стекловата 45 кг/м30,0390,0410,045
Стекловата 60 кг/м30,0380,0400,045
Стекловата 75 кг/м30,040,0420,047
Стекловата 85 кг/м30,0440,0460,050
Пенополистирол (пенопласт, ППС)0,036-0,0410,038-0,0440,044-0,050
Экструдированный пенополистирол (ЭППС, XPS)0,0290,0300,031
Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 600 кг/м30,140,220,26
Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 400 кг/м30,110,140,15
Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 600 кг/м30,150,280,34
Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 400 кг/м30,130,220,28
Пеностекло, крошка, 100 — 150 кг/м30,043-0,06
Пеностекло, крошка, 151 — 200 кг/м30,06-0,063
Пеностекло, крошка, 201 — 250 кг/м30,066-0,073
Пеностекло, крошка, 251 — 400 кг/м30,085-0,1
Пеноблок 100 — 120 кг/м30,043-0,045
Пеноблок 121- 170 кг/м30,05-0,062
Пеноблок 171 — 220 кг/м30,057-0,063
Пеноблок 221 — 270 кг/м30,073
Эковата0,037-0,042
Пенополиуретан (ППУ) 40 кг/м30,0290,0310,05
Пенополиуретан (ППУ) 60 кг/м30,0350,0360,041
Пенополиуретан (ППУ) 80 кг/м30,0410,0420,04
Пенополиэтилен сшитый0,031-0,038
Вакуум0
Воздух +27°C. 1 атм0,026
Ксенон0,0057
Аргон0,0177
Аэрогель (Aspen aerogels)0,014-0,021
Шлаковата0,05
Вермикулит0,064-0,074
Вспененный каучук0,033
Пробка листы 220 кг/м30,035
Пробка листы 260 кг/м30,05
Базальтовые маты, холсты0,03-0,04
Пакля0,05
Перлит, 200 кг/м30,05
Перлит вспученный, 100 кг/м30,06
Плиты льняные изоляционные, 250 кг/м30,054
Полистиролбетон, 150-500 кг/м30,052-0,145
Пробка гранулированная, 45 кг/м30,038
Пробка минеральная на битумной основе, 270-350 кг/м30,076-0,096
Пробковое покрытие для пола, 540 кг/м30,078
Пробка техническая, 50 кг/м30,037

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.

Иные критерии выбора

При выборе подходящего изделия должна учитываться не только теплопроводность и цена товара.

Нужно обратить внимание и на иные критерии:

  • объемный вес утеплителя;
  • формостабильность данного материала;
  • паропроницаемость;
  • горючесть теплоизоляции;
  • звукоизоляционные свойства изделия.

Рассмотрим эти характеристики подробнее. Начнем по порядку.

Объемный вес утеплителя

Объемным весом называется масса 1 м² изделия. Причем в зависимости от плотности материала эта величина может быть различной – от 11 кг до 350 кг.

Такая теплоизоляция будет иметь значительный объемный вес

Вес теплоизоляции непременно нужно учитывать, особенно проводя утепление лоджии. Ведь конструкция, на которую крепится утеплитель, должна быть рассчитана на данный вес. В зависимости от массы будет отличаться и способ монтажа теплоизолирующих изделий.

К примеру, при утеплении крыши, легкие утеплители устанавливают в каркас из стропил и обрешетки. Тяжелые экземпляры монтируются поверх стропил, как того требует инструкция по установке.

Формостабильность

Этот параметр означает не что иное, как сминаемость используемого изделия. Иными словами, оно не должно изменять своих размеров в течение всего срока службы.

Любая деформация приведет к потере тепла

В противном случае, может произойти деформация утеплителя. А это уже приведет к ухудшению его теплоизоляционных свойств. Исследованиями доказано, что потери тепла при этом могут составлять до 40%.

Паропроницаемость

По данному критерию все утеплители можно условно подразделить на два вида:

  • «ваты» – теплоизоляционные материалы, состоящие из органических или минеральных волокон. Они являются паропроницаемыми, поскольку легко пропускают через себя влагу.
  • «пены» – теплоизоляционные изделия, изготовленные путем затвердевания особой пенообразной массы. Влагу они не пропускают.

В зависимости от конструктивных особенностей помещения, в нем могут быть использованы материалы первого или второго вида. Кроме того, паропроницаемые изделия нередко устанавливают своими руками вместе со специальной пароизоляционной пленкой.

Горючесть

Весьма и весьма желательно, чтобы используемая теплоизоляция была негорючей. Допускается вариант, когда она будет самозатухающей.

Но, к сожалению, в условиях реального пожара даже это не поможет. В эпицентре огня будет гореть даже то, что не загорается в обычных условиях.

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, плотностьКоэффициент теплопроводности
в сухом состояниипри нормальной влажностипри повышенной влажности
ЦПР (цементно-песчаный раствор)0,580,760,93
Известково-песчаный раствор0,470,70,81
Гипсовая штукатурка0,25
Пенобетон, газобетон на цементе, 600 кг/м30,140,220,26
Пенобетон, газобетон на цементе, 800 кг/м30,210,330,37
Пенобетон, газобетон на цементе, 1000 кг/м30,290,380,43
Пенобетон, газобетон на извести, 600 кг/м30,150,280,34
Пенобетон, газобетон на извести, 800 кг/м30,230,390,45
Пенобетон, газобетон на извести, 1000 кг/м30,310,480,55
Оконное стекло0,76
Арболит0,07-0,17
Бетон с природным щебнем, 2400 кг/м31,51
Легкий бетон с природной пемзой, 500-1200 кг/м30,15-0,44
Бетон на гранулированных шлаках, 1200-1800 кг/м30,35-0,58
Бетон на котельном шлаке, 1400 кг/м30,56
Бетон на каменном щебне, 2200-2500 кг/м30,9-1,5
Бетон на топливном шлаке, 1000-1800 кг/м30,3-0,7
Керамическийй блок поризованный0,2
Вермикулитобетон, 300-800 кг/м30,08-0,21
Керамзитобетон, 500 кг/м30,14
Керамзитобетон, 600 кг/м30,16
Керамзитобетон, 800 кг/м30,21
Керамзитобетон, 1000 кг/м30,27
Керамзитобетон, 1200 кг/м30,36
Керамзитобетон, 1400 кг/м30,47
Керамзитобетон, 1600 кг/м30,58
Керамзитобетон, 1800 кг/м30,66
ладка из керамического полнотелого кирпича на ЦПР0,560,70,81
Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1000 кг/м3)0,350,470,52
Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1300 кг/м3)0,410,520,58
Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1400 кг/м3)0,470,580,64
Кладка из полнотелого силикатного кирпича на ЦПР, 1000 кг/м3)0,70,760,87
Кладка из пустотелого силикатного кирпича на ЦПР, 11 пустот0,640,70,81
Кладка из пустотелого силикатного кирпича на ЦПР, 14 пустот0,520,640,76
Известняк 1400 кг/м30,490,560,58
Известняк 1+600 кг/м30,580,730,81
Известняк 1800 кг/м30,70,931,05
Известняк 2000 кг/м30,931,161,28
Песок строительный, 1600 кг/м30,35
Гранит3,49
Мрамор2,91
Керамзит, гравий, 250 кг/м30,10,110,12
Керамзит, гравий, 300 кг/м30,1080,120,13
Керамзит, гравий, 350 кг/м30,115-0,120,1250,14
Керамзит, гравий, 400 кг/м30,120,130,145
Керамзит, гравий, 450 кг/м30,130,140,155
Керамзит, гравий, 500 кг/м30,140,150,165
Керамзит, гравий, 600 кг/м30,140,170,19
Керамзит, гравий, 800 кг/м30,18
Гипсовые плиты, 1100 кг/м30,350,500,56
Гипсовые плиты, 1350 кг/м30,230,350,41
Глина, 1600-2900 кг/м30,7-0,9
Глина огнеупорная, 1800 кг/м31,4
Керамзит, 200-800 кг/м30,1-0,18
Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией, 800-1200 кг/м30,23-0,41
Керамзитобетон, 500-1800 кг/м30,16-0,66
Керамзитобетон на перлитовом песке, 800-1000 кг/м30,22-0,28
Кирпич клинкерный, 1800 — 2000 кг/м30,8-0,16
Кирпич облицовочный керамический, 1800 кг/м30,93
Бутовая кладка средней плотности, 2000 кг/м31,35
Листы гипсокартона, 800 кг/м30,150,190,21
Листы гипсокартона, 1050 кг/м30,150,340,36
Фанера клеенная0,120,150,18
ДВП, ДСП, 200 кг/м30,060,070,08
ДВП, ДСП, 400 кг/м30,080,110,13
ДВП, ДСП, 600 кг/м30,110,130,16
ДВП, ДСП, 800 кг/м30,130,190,23
ДВП, ДСП, 1000 кг/м30,150,230,29
Линолеум ПВХ на теплоизолирующей основе, 1600 кг/м30,33
Линолеум ПВХ на теплоизолирующей основе, 1800 кг/м30,38
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1400 кг/м30,20,290,29
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1600 кг/м30,290,350,35
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1800 кг/м30,35
Листы асбоцементные плоские, 1600-1800 кг/м30,23-0,35
Ковровое покрытие, 630 кг/м30,2
Поликарбонат (листы), 1200 кг/м30,16
Полистиролбетон, 200-500 кг/м30,075-0,085
Ракушечник, 1000-1800 кг/м30,27-0,63
Стеклопластик, 1800 кг/м30,23
Черепица бетонная, 2100 кг/м31,1
Черепица керамическая, 1900 кг/м30,85
Черепица ПВХ, 2000 кг/м30,85
Известковая штукатурка, 1600 кг/м30,7
Штукатурка цементно-песчаная, 1800 кг/м31,2

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.

НаименованиеКоэффициент теплопроводности
В сухом состоянииПри нормальной влажностиПри повышенной влажности
Сосна, ель поперек волокон0,090,140,18
Сосна, ель вдоль волокон0,180,290,35
Дуб вдоль волокон0,230,350,41
Дуб поперек волокон0,100,180,23
Пробковое дерево0,035
Береза0,15
Кедр0,095
Каучук натуральный0,18
Клен0,19
Липа (15% влажности)0,15
Лиственница0,13
Опилки0,07-0,093
Пакля0,05
Паркет дубовый0,42
Паркет штучный0,23
Паркет щитовой0,17
Пихта0,1-0,26
Тополь0,17

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.

НазваниеКоэффициент теплопроводностиНазваниеКоэффициент теплопроводности
Бронза22-105Алюминий202-236
Медь282-390Латунь97-111
Серебро429Железо92
Олово67Сталь47
Золото318

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:

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.

Марка теплоизолятора Комфорт свойства и характеристики

Пеноплекс «Комфорт» – это модифицированный и усовершенствованный «Пеноплэкс 31С» с универсальными характеристиками. Материал активно используется при утеплении дачных построек, загородных домов и коттеджей. Высокая скорость монтажа и минимальные трудозатраты популяризуют утеплитель у частных домовладельцев – его используют для утепления чернового пола, фундамента и подвала дома, цоколя и кровли, стен и перегородок изнутри и снаружи здания. Пеноплекс «Комфорт» имеет высокие показатели по влагонепроницаемости и теплопроводности. В линейке серии пеноплекс марка «Комфорт» признана универсальной.

Пеноплекс предохраняет грунт от пучения при промерзании – при утеплении почвы этим материалом точка промерзания грунта поднимется. Эта серия оптимальна при утеплении дорожного и ж/д полотна, ВПП и технических площадей аэродромов. Плиты «Комфорт» сохраняют свои уникальные характеристики в течение всего времени эусплуатации. Характеристики марки утеплителя пеноплекс «Комфорт» – в таблице ниже:

СвойстваЗначение
Удельная масса25,0-35,0 кг/м³
Прочность по сжатию0,18(1,8; 18) МПа (кгс/см2)
Предел по изгибу0,4 МПа
Поглощение влаги за 1 сутки0,4 %
Поглощение влаги за 28 суток0,5 %
ПожароустойчивостьГруппа Г4
Порог звукоизоляции40 Дб
Паропроницаемость0,007-0,008 Мг/(м·ч·Па)
Теплопроводность0,030–0,032 Вт/(м·К)
Габариты (ширина, длина, высота)600 мм х 1200 мм х 20, 30, 40, 50, 60, 80, 100 мм
Диапазон температур-50/+75C

Заблуждение думать, что пеноплекс и пенопласт – материалы-братья. Некоторые свойства пеноплекса можно приравнять к параметрам пенопласта, но не горючесть и водопоглощение.


Общие характеристики пеноплекса

Производители давно освоили изготовление и негорючего пенопласта, и хорошо горящего пеноплекса. Но истина заключается в том, что пеноплекс не может самовозгораться, а в зоне открытого огня он будет только плавиться, выделяя угарный (СО) и углекислый (СО2) газы. Если пожар ликвидировать, то пеноплекс не будет даже тлеть.

Коэффициент теплопередачи материалов таблица

Приведена обширная таблица теплопроводности строительных материалов, а также плотность и удельная теплоемкость материалов в сухом состоянии при атмосферном давлении и температуре 20…50°С (если не указана другая температура). Значения даны для более 400 материалов!

Следует обратить внимание на величину теплопроводности строительных материалов в таблице, поскольку эта характеристика, наряду с их плотностью, является наиболее важной. Особенно теплопроводность важна для строительных материалов, применяемых в качестве теплоизоляции при утеплении строительных конструкций.

Теплопроводность строительных материалов существенно зависит от их пористости и плотности. Чем меньше плотность, тем ниже теплопроводность материала, поэтому низкая теплопроводность свойственна пористым и легким материалам (значения плотности строительных материалов, металлов и сплавов, продуктов и других веществ вы также сможете найти в подробной таблице плотности).

Например, в нашей таблице теплопроводности материалов и утеплителей можно выделить следующие строительные материалы с низким показателем коэффициента теплопроводности — это аэрогель (от 0,014 Вт/(м·град)), стекловата, пенополистирол пеноплэкс и вспененный каучук (от 0,03 Вт/(м·град)), теплоизоляция МБОР (от 0,038 Вт/(м·град)), газобетон и пенобетон (от 0,08 Вт/(м·град)).

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

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.

На схеме представлены показатели различных вариантов

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.

Характеристики различных материалов

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.

При выборе утеплителя нужно изучить характеристики каждого варианта

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.

Монтаж минеральной ваты

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.

Характеристики разных видов утеплителей

В качестве утеплителей применяются следующие виды:

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

Данный материал относится к самым доступным и простым вариантам

  • 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;

Для пеноплекса характерна пористая структура

  • пенополиуретан известен такими качествами, как негорючесть, хорошие водоотталкивающие свойства и высокая пожаростойкость;
  • экструдированный пенополистирол при производстве проходит дополнительную обработку. Обладает равномерной структурой;

Данный вариант бывает разной толщины

  • 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.

Утепление производится в определенных местах

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.

Коэффициент разнообразных типов сырья

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.

Значения плотности и 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.

Теплопроводность некоторых конструкций

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)

Время чтения: 6 минут Нет времени?

Отправим материал вам на e-mail

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

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.

Экономьте время: отборные статьи каждую неделю по почте

Сравнительная таблица теплопроводности стен из разных материалов. Расчет теплопотерь

Теплопроводность строительных материалов (таблица ее значений будет приведена в статье ниже) – это очень важный критерий, на который категорически нужно обращать внимание, во время такого этапа организации строительных работ, как: закупка сырья.

Этот показатель следует учитывать не только при возведении какого-либо объекта с нуля, а и при ремонтных работах, включающих в себя установку стен (как внешних, так и внутренних).

В основном, от теплопроводности выбранных материалов, зависит будущий уровень комфорта внутри помещения. Однако, данный критерий влияет и на некоторые технические показатели, о чем можно узнать более детально в этой статье.

Теплопроводность – определение

Перед тем, как определять коэффициент теплопроводности того, или иного материала, важно заранее знать: а что вообще представляет из себя данный термин.

Как правило, под определением «теплопроводность», принято понимать уровень теплообмена определенного материала, выраженный в ваттах/метр кельвина.

Более простым языком, данный коэффициент показывает способность получения материалом энергии от более нагретых тел, и уровень отдачи его энергии телам, с пониженной температурой. Как правило, этот показатель рассчитывается по одной, из двух основных формул: q = x*grad(T) или P=-x*.

Что влияет на теплопроводность

Коэффициент теплопроводности каждого строительного материала определяется строго индивидуально, на что следует обратить особое внимание, и зависит он от нескольких основных критериев:

  • плотности;
  • уровня пористости;
  • строения и формы пор;
  • природной температуры;
  • уровня влажности;
  • химической структуры (атомной группы).

К примеру, при наличии в структуре материала большого количества мелких пор, замкнутого типа, его уровень теплопроводности существенно понизится. Однако, при варианте с крупными порами, данный коэффициент будет наоборот повышен, за счет возникновения в порах конвективных воздушных потоков.

Таблица

Как было сказано ранее: каждый строительный материал имеет индивидуальный коэффициент теплопроводности, который рассчитывается исходя из некоторых характерных критериев.

Для более ясной картины, приведем в таблице примеры теплопроводности некоторых, самых распространенных материалов, используемых в строительстве:

Материал Плотность (кг*м3) Теплопроводность (Вт\(м*К))
Железобетон 2500 1,69
Бетон 2400 1,51
Керамзитобетон 1800 0,66
Пенобетон 1000 0,29
Минеральная вата От 50 до 200 От 0,04 до 0,07 соответственно
Пенополистирол От 33 до 150 От 0,03 до 0,05 соответственно
От 30 до 80 От 0,02 до 0,04 соответственно
Керамзит 800 0,18
Пеностекло 400 0,11

Разновидности утепления конструкций

Вермикулит

Подбор материала для утепления любой конструкции, в первую очередь осуществляется исходя из ее типа: наружная или внутренняя. В первом варианте, в качестве утеплителя хорошо подойдут вещества, не поддающиеся воздействию погодных условий, и других внешних факторов, а именно:

  • керамзит;
  • перлитовый щебень.

Для большего эффекта, утеплитель можно наносить в два слоя, где вышеперечисленные материалы будут считаться защитным слоем, а в качестве основы, вполне смогут выступить:

  • пенопласт;
  • пеноизол;
  • пенополистирол;
  • пенополиуретан.

Пеноизол

Что же касается исключительно внутреннего варианта утепления конструкций, то для этого вполне сгодятся такие материалы:

  • минеральная вата;
  • стекловата;
  • вата из базальтового волокна;

Помимо сферы применения, утеплители значительно отличаются между собой и своей стоимость, теплопроводностью, герметичностью, а также сроком службы, на что следует обратить внимание при их выборе.

При выборе утеплителя, в первую очередь, важно обращать внимание на сферу его применения. К примеру, подбирая материал утепления для наружной отделки объекта, следите за тем, чтоб его плотность была достаточно высокой, а его структура имела надежную защиту от перепадов температуры, попадания влаги, физического воздействия и т.д.

Также, старайтесь подбирать такие материалы, вес которых будет не очень большим, дабы не разрушать основу постройки. Ведь не редко, утеплитель приходится крепить на глиняную поверхность, или же поверх обычной «шубы», что вполне может стать причиной быстрого его разрушения.

Подводя итог, можно сделать вывод, что подборка подходящего материала для утепления какой-либо конструкции – процесс весьма тяжелый, требующий повышенного внимания. Помните, что в данном вопросе, лучше всего полагаться только на себя, и на свои знания, так как в большинстве случаев, консультанты магазинов могут советовать

Вам приобрести качественный дорогой утеплитель туда, где и без него вполне можно обойтись (к примеру, под линолеум, или на внутренние стенки). Поэтому, осуществляйте выбор самостоятельно, опираясь на характеристики материала, и на его качество. Также, важно помнить, что цена – это далеко не всегда важный критерий, на который стоит ориентироваться при выборе.

Смотрите в следующем видео пояснения таблицы теплопроводности материалов с примерами:

Современные утеплительные материалы имеют уникальные характеристики и применяются для решения задач определенного спектра. Большинство из них предназначены для обработки стен дома, но есть и специфичные, разработанные для обустройства дверных и оконных проемов, мест стыка кровли с несущими опорами, подвальных и чердачных помещений. Таким образом, выполняя сравнение теплоизоляционных материалов, нужно учитывать не только их эксплуатационные свойства, но и сферу применения.

Главные параметры

Дать оценку качеству материала можно исходя из нескольких основополагающих характеристик. Первая из них – коэффициент теплопроводности, который обозначается символом «лямбда» (ι). Этот коэффициент показывает, какой объем теплоты за 1 час проходит через отрезок материала толщиной 1 метр и площадью 1 м² при условии, что разница между температурами среды на обеих поверхностях составляет 10°С.

Показатели коэффициента теплопроводности любых утеплителей зависят от множества факторов – от влажности, паропроницаемости, теплоемкости, пористости и других характеристик материала.

Чувствительность к влаге

Влажность – это объем влаги, которая содержится в теплоизоляции. Вода отлично проводит тепло, и насыщенная ею поверхность будет способствовать выхолаживанию помещения. Следовательно, переувлажненный теплоизоляционный материал потеряет свои качества и не даст желаемого эффекта. И наоборот: чем большими водоотталкивающими свойствами он обладает, тем лучше.

Паропроницаемость – параметр, близкий к влажности. В числовом выражении он представляет собой объем водяного пара, проходящий через 1 м2 утеплителя за 1 час при соблюдении условия, что разность потенциального давления пара составляет 1Па, а температура среды одинакова.

При высокой паропроницаемости материал может увлажняться. В связи с этим при утеплении стен и перекрытий дома рекомендуется выполнить монтаж пароизоляционного покрытия.

Водопоглощение – способность изделия при соприкосновении с жидкостью впитывать ее. Коэффициент водопоглощения очень важен для материалов, которые используются для обустройства наружной теплоизоляции. Повышенная влажность воздуха, атмосферные осадки и роса могут привести к ухудшению характеристик материала.


Плотность и теплоемкость

Пористость – выраженное в процентах количество воздушных пор от общего объема изделия. Различают поры закрытые и открытые, крупные и мелкие. Важно, чтобы в структуре материала они были распределены равномерно: это свидетельствует о качестве продукции. Пористость иногда может достигать 50%, в случае с некоторыми видами ячеистых пластмасс этот показатель составляет 90-98%.

Плотность – это одна из характеристик, влияющих на массу материала. Специальная таблица поможет определить оба этих параметра. Зная плотность, можно рассчитать, насколько увеличится нагрузка на стены дома или его перекрытия.


Теплоемкость – показатель, демонстрирующий, какое количество тепла готова аккумулировать теплоизоляция. Биостойкость – способность материала сопротивляться воздействию биологических факторов, например, патогенной флоры. Огнестойкость – противодействие изоляции огню, при этом данный параметр не стоит путать с пожаробезопасностью. Различают и другие характеристики, к которым относятся прочность, выносливость на изгиб, морозостойкость, износоустойчивость.

Также при выполнении расчетов нужно знать коэффициент U – сопротивление конструкций теплопередаче. Этот показатель не имеет никакого отношения к качествам самих материалов, но его нужно знать, чтобы сделать правильный выбор среди разнообразных утеплителей. Коэффициент U представляет собой отношение разности температур с двух сторон изоляции к объему проходящего через нее теплового потока. Чтобы найти теплосопротивление стен и перекрытий, нужна таблица, где рассчитана теплопроводность строительных материалов.


Произвести необходимые вычисления можно и самостоятельно. Для этого толщину слоя материала делят на коэффициент его теплопроводности. Последний параметр – если речь идет об изоляции – должен быть указан на упаковке материала. В случае с элементами конструкции дома все немного сложнее: хотя их толщину можно измерить самостоятельно, коэффициент теплопроводности бетона, дерева или кирпича придется искать в специализированных пособиях.

При этом часто для изоляции стен, потолка и пола в одном помещении используются материалы разного типа, поскольку для каждой плоскости коэффициент теплопроводности нужно рассчитывать отдельно.

Теплопроводность основных видов утеплителей

Исходя из коэффициента U, можно выбрать, какой из видов теплоизоляции лучше использовать, и какую толщину должен иметь слой материала. Расположенная ниже таблица содержит сведения о плотности, паропроницаемости и теплопроводности популярных утеплителей:


Преимущества и недостатки

При выборе теплоизоляции нужно учитывать не только ее физические свойства, но и такие параметры, как легкость монтажа, потребность в дополнительном обслуживании, долговечность и стоимость.

Сравнение самых современных вариантов

Как показывает практика, проще всего осуществлять монтаж пенополиуретана и пеноизола, которые наносятся на обрабатываемую поверхность в форме пены. Эти материалы пластичны, они с легкостью заполняют полости внутри стен постройки. Недостатком вспениваемых веществ является потребность в использовании специального оборудования для их распыления.


Как показывает приведенная выше таблица, достойную конкуренцию пенополиуретану составляет экструдированный пенополистирол. Этот материал поставляются в виде твердых блоков, но с помощью обычного столярного ножа ему можно придать любую форму. Сравнивая характеристики пенных и твердых полимеров, стоит отметить, что пена не образует швов, и это является ее главным преимуществом по сравнению с блоками.

Сравнение ватных материалов

Минеральная вата по свойствам похожа на пенопласты и пенополистирол, однако при этом «дышит» и не горит. Также она обладает лучшей устойчивостью при воздействии влаги и практически не меняет свои качества в процессе эксплуатации. Если стоит выбор между твердыми полимерами и минеральной ватой, лучше отдать предпочтение последней.

У каменной ваты сравнительные характеристики те же, что и у минеральной, но стоимость выше. Эковата имеет приемлемую цену и легко монтируется, но отличается низкой прочностью на сжатие и со временем проседает. Стекловолокно также проседает и, кроме того, осыпается.

Сыпучие и органические материалы

Для теплоизоляции дома иногда применяются сыпучие материалы – перлит и гранулы из бумаги. Они отталкивают воду и устойчивы к воздействию патогенных факторов. Перлит экологичен, он не горит и не оседает. Тем не менее, сыпучие материалы редко применяются для утепления стен, лучше с их помощью обустраивать полы и перекрытия.

Из органических материалов необходимо выделить лен, древесное волокно и пробковое покрытие. Они безопасны для окружающей среды, но подвержены горению, если не пропитаны специальными веществами. Кроме того, древесное волокно подвержено воздействию биологических факторов.


В целом, если учитывать стоимость, практичность, теплопроводность и долговечность утеплителей, то наилучшие материалы для отделки стен и перекрытий – это пенополиуретан, пеноизол и минеральная вата. Остальные виды изоляции обладают специфическими свойствами, так как разработаны для нестандартных ситуаций, а применять такие утеплители рекомендуется только в том случае, если других вариантов нет.

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.

Что такое теплопроводность? Знать об этой величине необходимо не только профессионалам-строителям, но и простым обывателям, решившим самостоятельно построить дом.

Каждый материал, используемый в строительстве, имеет свой показатель этой величины. Самое низкое его значение – у утеплителей, самое высокое – у металлов. Поэтому необходимо знать формулу, которая поможет рассчитать толщину как возводимых стен, так и теплоизоляции, чтобы получить в итоге уютный дом.

Сравнение проводимости тепла у самых распространённых утеплителей

Чтобы иметь представление о проводимости тепла разных материалов, предназначенных для утепления, нужно сравнить их коэффициенты (Вт/м*К), приведённые в следующей таблице:

Как видно из вышеприведённых данных, показатель проводимости тепла таких строительных материалов, как теплоизоляционные, варьируется от минимального (0,019) до максимального (0,5). Все теплоизоляционные материалы имеют определённый разброс показаний. СНиПы описывают каждый из них в нескольких видах – в сухом, нормальном и влажном. Минимальный коэффициент проводимости тепла соответствует сухому состоянию, максимальный – влажному.

Если задумано индивидуальное строительство

При возведении дома важно учитывать технические характеристики всех составляющих (материала для стен, кладочного раствора, будущего утепления, гидроизоляционных и пароотводящих плёнок, финишной отделки).

Для понимания, какие стены наилучшим образом будут сохранять тепло, нужно проанализировать коэффициент теплопроводности не только материала для стен, но и строительного раствора, что видно из таблицы ниже:

Номер п/п Материал для стен, строительный раствор Коэффициент теплопроводности по СНиП
1. Кирпич 0,35 – 0,87
2. Саманные блоки 0,1 – 0,44
3. Бетон 1,51 – 1,86
4. Пенобетон и газобетон на основе цемента 0,11 – 0,43
5. Пенобетон и газобетон на основе извести 0,13 – 0,55
6. Ячеистый бетон 0,08 – 0,26
7. Керамические блоки 0,14 – 0,18
8. Строительный раствор цементно-песчаный 0,58 – 0,93
9. Строительный раствор с добавлением извести 0,47 – 0,81

Важно . Из приведённых в таблице данных видно, что у каждого строительного материала довольно большой разброс в показателях коэффициента теплопроводности.

Это связано с несколькими причинами:

  • Плотность. Все утеплители выпускаются или укладываются (пеноизол, эковата) различной плотности. Чем ниже плотность (больше присутствует воздуха в теплоизоляционной структуре), тем ниже проводимость тепла. И, наоборот, у очень плотных утеплителей этот коэффициент выше.
  • Вещество, из которого производят (основа). Например, кирпич бывает силикатным, керамическим, глиняным. От этого зависит и коэффициент теплопроводности.
  • Количество пустот. Это касается кирпича (пустотелый и полнотелый) и теплоизоляции. Воздух – самый худший проводник тепла. Коэффициент его теплопроводимости – 0,026. Чем больше пустот, тем ниже этот показатель.

Строительный раствор хорошо проводит тепло, поэтому любые стены рекомендуется утеплять.

Если объяснять на пальцах

Для наглядности и понимания, что такое теплопроводность, можно сравнить кирпичную стену, толщиной 2 м 10 см с другими материалами. Таким образом, 2,1 метра кирпича, сложенного в стену на обычном цементно-песчаном растворе равны:

  • стене толщиной 0,9 м из керамзитобетона;
  • брусу, диаметром 0,53 м;
  • стене, толщиной 0,44 м из газобетона.

Если речь заходит от таких распространённых утеплителях, как минеральная вата и пенополистирол, то потребуется всего 0,18 м первой теплоизоляции или 0,12 м второй, чтобы значения теплопроводности огромной кирпичной стены оказались равными тонюсенькому слою теплоизоляции.

Сравнительная характеристика теплопроводности утеплительных, строительных и отделочных материалов, которую можно произвести, изучив СНиПы, позволяет проанализировать и правильно составить утеплительный пирог (основание, утеплитель, финишная отделка). Чем ниже теплопроводность, тем выше цена. Ярким примером могут послужить стены дома, сложенные из керамических блоков или обычного высококачественного кирпича. Первые имеют теплопроводность всего 0,14 – 0,18 и стоят намного дороже любого, самого лучшего кирпича.

Строительство коттеджа или дачного дома – это сложный и трудоемкий процесс. И для того, чтобы будущее строение простояло не один десяток лет, нужно соблюдать все нормы и стандарты при его возведении. Поэтому каждый этап строительства требует точных расчетов и качественного выполнения необходимых работ.

Одним из самых важных показателей при строительстве и отделке строения является теплопроводность строительных материалов. СНИП (строительные нормы и правила) дает полный спектр информации по данному вопросу. Ее необходимо знать, чтобы будущее здание было комфортным для проживания как в летний, так и в зимний период.

Идеальный теплый дом

От конструктивных особенностей строения и применяемых при его возведении материалов зависит комфорт и экономичность проживания в нем. Комфорт заключается в создании оптимального микроклимата внутри вне зависимости от внешних погодных условий и температуры окружающей среды. Если материалы подобраны правильно, а котельное оборудование и вентиляция установлены согласно нормам, то в таком доме будет комфортная прохладная температура летом и тепло зимой. К тому же если все материалы, используемые при строительстве, обладают хорошими теплоизоляционными свойствами, то расходы на энергоносители при отоплении помещений будут минимальны.

Понятие теплопроводности

Теплопроводность – это передача тепловой энергии между непосредственно соприкасающимися телами или средами. Простыми словами теплопроводность – это способность материала проводить температуру. То есть, попадая в какую-то среду с отличающейся температурой, материал начинает принимать температуру этой среды.

Этот процесс имеет большое значение и в строительстве. Так, в доме с помощью отопительного оборудования поддерживается оптимальная температура (20-25°C). Если температура на улице будет ниже, то когда отключается отопление, все тепло из дома через некоторое время выйдет на улицу, и температура понизится. Летом происходит обратная ситуация. Чтобы сделать температуру в доме ниже уличной, приходится использовать кондиционер.

Коэффициент теплопроводности

Потеря тепла в доме неизбежна. Она происходит постоянно, когда температура снаружи меньше, чем в помещении. А вот ее интенсивность – это переменная величина. Она зависит от множества факторов, главными среди которых являются:

  • Площадь поверхностей, участвующих в теплообмене (крыша, стены, перекрытия, пол).
  • Показатель теплопроводности строительных материалов и отдельных элементов здания (окна, двери).
  • Разница между температурами на улице и внутри дома.
  • И другие.

Для количественной характеристики теплопроводности строительных материалов используют специальный коэффициент. Используя этот показатель, можно довольно просто рассчитать необходимую теплоизоляцию для всех частей дома (стены, крыша, перекрытия, пол). Чем выше коэффициент теплопроводности строительных материалов, тем больше интенсивность потери тепла. Таким образом, для постройки теплого дома лучше применять материалы с более низким показателем этой величины.

Коэффициент теплопроводности строительных материалов, как и любых других веществ (жидких, твердых или газообразных), обозначается греческой буквой λ. Единицей его измерения является Вт/(м*°C). При этом расчет ведется на один квадратный метр стены толщиной в один метр. Разница температур здесь берется 1°. Практически в любом строительном справочнике имеется таблица теплопроводности строительных материалов, в которой можно посмотреть значение этого коэффициента для различных блоков, кирпичей, бетонных смесей, пород дерева и других материалов.

Определение потерь тепла

Потери тепла в любом здании всегда есть, но в зависимости от материала они могут изменять свое значение. В среднем потеря тепла происходит через:

  • Крышу (от 15 % до 25 %).
  • Стены (от 15 % до 35 %).
  • Окна (от 5 % до 15 %).
  • Дверь (от 5 % до 20 %).
  • Пол (от 10 % до 20 %).

Для определения потерь тепла применяют специальный тепловизор, который определяет наиболее проблемные места. Они выделяются на нем красным цветом. Меньшая потеря тепла происходит в желтых зонах, далее – в зеленых. Зоны с наименьшей потерей тепла выделяются синим цветом. А определение теплопроводности строительных материалов должно проводиться в специальных лабораториях, о чем должен свидетельствовать сертификат качества, прилагаемый к продукции.

Пример расчета потерь тепла

Если взять, к примеру, стену из материала с коэффициентом теплопроводности 1, то при разности температур с двух сторон этой стены в 1°, потери тепла составят 1 Вт. Если же толщину стены взять не 1 метр, а 10 см, то потери составят уже 10 Вт. В случае, если разность температур будет 10°, то тепловые потери также составят 10 Вт.

Рассмотрим теперь на конкретном примере расчет потери тепла целого здания. Высоту его возьмем 6 метров (8 с коньком), ширину – 10 метров, а длину – 15 метров. Для простоты расчетов берем 10 окон площадью 1 м 2 . Температуру внутри помещения будем считать равную 25°C, а на улице -15°C. Вычисляем площадь всех поверхностей, через которые происходит потеря тепла:

  • Окна – 10 м 2 .
  • Пол – 150 м 2 .
  • Стены – 300 м 2 .
  • Крыша (со скатами по длинной стороне) – 160 м 2 .

Формула теплопроводности строительных материалов позволяет вычислить коэффициенты для всех частей здания. Но проще использовать уже готовые данные из справочника. Там есть таблица теплопроводности строительных материалов. Рассмотрим каждый элемент по отдельности и определим его тепловое сопротивление. Оно рассчитывается по формуле R = d/λ, где d – толщина материала, а λ – коэффициент его теплопроводности.

Пол – 10 см бетона (R=0,058 (м 2 *°C)/Вт) и 10 см минеральной ваты (R=2,8 (м 2 *°C)/Вт). Теперь складываем эти два показателя. Таким образом, тепловое сопротивление пола равняется 2,858 (м 2 *°C)/Вт.

Аналогично считаются стены, окна и кровля. Материал – ячеистый бетон (газобетон), толщина 30 см. В таком случае R=3,75 (м 2 *°C)/Вт. Тепловое сопротивление пластового окна – 0,4 (м 2 *°C)/Вт.

Следующая формула позволяет выяснить потери тепловой энергии.

Q = S * T / R, где S – площадь поверхности, T – разница температур снаружи и внутри (40°C). Рассчитаем потери тепла для каждого элемента:

  • Для крыши: Q = 160*40/2,8=2,3 кВт.
  • Для стен: Q = 300*40/3,75=3,2 кВт.
  • Для окон: Q = 10*40/0,4=1 кВт.
  • Для пола: Q = 150*40/2,858=2,1 кВт.

Далее все эти показатели суммируются. Таким образом, для данного коттеджа тепловые потери составят 8,6 кВт. А для поддержания оптимальной температуры потребуется котельное оборудование мощностью не менее 10 кВт.

Материалы для внешних стен

На сегодняшний день существует множество стеновых строительных материалов. Но наибольшей популярностью в частном домостроении по-прежнему пользуются строительные блоки, кирпичи и дерево. Основные отличия – это плотность и теплопроводность строительных материалов. Сравнение дает возможность выбрать золотую середину в соотношении плотность/теплопроводность. Чем выше плотность материала, тем выше его несущая способность, а следовательно, и прочность конструкции в целом. Но при этом ниже его тепловое сопротивление, а как следствие, расходы на энергоносители выше. С другой стороны, чем выше тепловое сопротивление, тем ниже плотность материала. Меньшая плотность, как правило, подразумевает наличие пористой структуры.

Чтобы взвесить все за и против, необходимо знать плотность материала и его коэффициент теплопроводности. Следующая таблица теплопроводности строительных материалов для стен дает значение этого коэффициента и его плотность.

Материал

Теплопроводность, Вт/(м*°C)

Плотность, т/м 3

Железобетон

Керамзитобетонные блоки

Керамический кирпич

Силикатный кирпич

Газобетонные блоки

Утеплители для стен

При недостаточной тепловой сопротивляемости внешних стен могут применяться различные утеплители. Так как значения теплопроводности строительных материалов для утепления могут иметь весьма низкий показатель, то чаще всего толщины в 5-10 см будет достаточно для создания комфортной температуры и микроклимата в помещениях. Широкое применение на сегодняшний день получили такие материалы, как минеральная вата, пенополистирол, пенопласт, пенополиуритан и пеностекло.

Следующая таблица теплопроводности строительных материалов, используемых для утепления наружных стен, дает значение коэффициента λ.

Особенности применения стеновых утеплителей

Применение утеплителей для наружных стен имеет некоторые ограничения. Это прежде всего связанно с таким параметром, как паропроницаемость. Если стена сделана из пористого материала, такого как газобетон, пенобетон или керамзитобетон, то применять лучше минеральную вату, так как этот параметр у них практически одинаковый. Использование пенополистирола, пенополиуритана или пеностекла возможно только при наличии специального вентиляционного зазора между стеной и утеплителем. Для дерева это также критично. А вот для кирпичных стен данный параметр не так критичен.

Теплая кровля

Утепление кровли позволяет избежать ненужных перерасходов при отоплении дома. Для этого могут применяться все виды утеплителей как листового формата, так и напыляемые (пенополиуритан). При этом не следует забывать про пароизоляцию и гидроизоляцию. Это весьма важно, так как мокрый утеплитель (минеральная вата) теряет свои свойства по тепловой сопротивляемости. Если же кровля не утепляется, то необходимо основательно утеплить перекрытие между чердаком и последним этажом.

Пол

Утепление пола весьма важный этап. При этом также необходимо применять пароизоляцию и гидроизоляцию. В качестве утеплителя используется более плотный материал. Он, соответственно, имеет более высокий коэффициент теплопроводности, чем кровельный. Дополнительной мерой для утепления пола может послужить подвал. Наличие воздушной прослойки позволяет повысить тепловую защиту дома. А оборудование системы теплого пола (водяного или электрического) дает дополнительный источник тепла.

Заключение

При строительстве и отделке фасада необходимо руководствоваться точными расчетами по тепловым потерям и учитывать параметры используемых материалов (теплопроводность, паропроницаемость и плотность).

Теплопроводность бетона таблица


Теплопроводность материалов. Таблица

Очень часто домашнему мастеру приходится выбирать, какой материал выбрать для той или иной работы. Одним из основных параметров материалов, в том числе и строительных, является их теплопроводность.

Чтобы быстро найти ответ, какой теплопроводностью обладает конкретный материал, или сравнить между собой различные материалы, очень удобно воспользоваться таблицей теплопроводности материалов.

В таблице собраны, конечно, далеко не все материалы. Но по большинству самых распространенных материалов вы с можете найти в ней значение теплопроводности.

Коэффициенты теплопроводности основных строительных материалов в размерности Вт/(м*К)=Вт/(м*С) и плотность.
Плотность (для сыпучих – насыпная плотность), кг/м3 Коэффициент теплопроводности, Вт/ (м*К)
Алюминий 2600-2700 203,5-221 растет с ростом плотности
Асбест 600 0,151
Асфальтобетон 2100 1,05
АЦП асбесто-цементные плиты 1800 0,35
Бетон см.также Железобетон 2300-2400 1,28-1,51 растет с ростом плотности
Битум 1400 0,27
Бронза 8000 64
Винипласт 1380 0,163
Вода при температурах выше 0 градусов С ~1000 ~0,6
Войлок шерстяной 300 0,047
Гипсокартон 800 0,15
Гранит 2800 3,49
Дерево, дуб — вдоль волокон 700 0,23
Дерево, дуб — поперек волокон 700 0,1
Дерево, сосна или ель — вдоль волокон 500 0,18
Дерево, сосна или ель — поперек волокон 500 0,10—0,15 растет с ростом плотности и влажности
ДСП, ОСП; древесно- или ориентированно-стружечная плита 1000 0,15
Железобетон 2500 1,69
Картон облицовочный 1000 0,18
Керамзит 200 0,1
Керамзит 800 0,18
Керамзитобетон 1800 0,66
Керамзитобетон 500 0,14
Кирпич керамический пустотелый (брутто1000) 1200 0,35
Кирпич керамический пустотелый (брутто1400) 1600 0,41
Кирпич красный глиняный 1800 0,56
Кирпич, силикатный 1800 0,7
Кладка из изоляционного кирпича 600 0,116—0,209 растет с ростом плотности
Кладка из обыкновенного кирпича 600–1700 0,384—0,698—0,814 растет с ростом плотности
Кладка из огнеупорного кирпича 1840 1,05 (при 800—1100°С)
Краска масляная 0,233
Латунь 8500 93
Лед при температурах ниже 0 градусов С 920 2,33
Линолеум 1600 0,33
Литье каменное 3000 0,698
Магнезия 85% в порошке 216 0,07
Медь 8500-8800 384-407 растет с ростом плотности
Минвата 100 0,056
Минвата 50 0,048
Минвата 200 0,07
Мрамор 2800 2,91
Накипь, водяной камень 1,163—3,49 растет с ростом плотности
Опилки древесные 230 0,070—0,093 растет с ростом плотности и влажности
Пакля сухая 150 0,05
Пенобетон 1000 0,29
Пенобетон 300 0,08
Пенопласт 30 0,047
Пенопласт ПВХ 125 0,052
Пенополистирол 100 0,041
Пенополистирол 150 0,05
Пенополистирол 40 0,038
Пенополистирол экструдированый 33 0,031
Пенополиуретан 32 0,023
Пенополиуретан 40 0,029
Пенополиуретан 60 0,035
Пенополиуретан 80 0,041
Пеностекло 400 0,11
Пеностекло 200 0,07
Песок сухой 1600 0,35
Песок влажный 1900 0,814
Полимочевина 1100 0,21
Полиуретановая мастика 1400 0,25
Полиэтилен 1500 0,3
Пробковая мелочь 160 0,047
Ржавчина (окалина) 1,16
Рубероид, пергамин 600 0,17
Свинец 11400 34,9
Совелит 450 0,098
Сталь 7850 58
Сталь нержавеющая 7900 17,5
Стекло оконное 2500 0,698—0,814
Стеклянная вата (стекловата) 200 0,035—0,070 растет с ростом плотности
Текстолит 1380 0,244
Торфоплиты 220 0,064
Фанера клееная 600 0,12
Фаолит 1730 0,419
Чугун 7500 46,5—93,0
Шлаковая вата 250 0,076
Эмаль 2350 0,872—1,163

postrojka.pp.ua

Стройдокс: Таблица теплопроводности строительных материалов

Теплопроводность — это процесс переноса энергии от теплой части материала к холодной частицами этого материала (т.е. молекулами). Надо помнить, что это только один из «источников» потерь тепла: хотя, например, вакуум имеет нулевую теплопроводность, энергия может передаваться излучением.

Основные значения коэффициентов теплопроводности я взял из СНиП II-3-79* (приложение 2) и из СП 50.13330.2012 СНиП 23-02-2003. Таблицу я дополнил значениями теплопроводности, которые взял с сайтов производителей строительных материалов (например, для ККБ, пеностекла и других).

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

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

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

Теплопроводность некоторых (но не всех) строительных материалов может значительно меняться в зависимости от их влажности.

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

Обратите внимание на рост теплопроводности в зависимости от условий влажности. Например, у пенобетона значительно растёт теплопроводность при росте влажности, а, например, у ППС такого не наблюдается.

stroydocs.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;
  • каменная вата 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 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

Сравнительная таблица теплопроводности современных строительных материалов

  • Дата: 11-04-2018
  • Просмотров: 263
  • Комментариев:
  • Рейтинг: 64

Оглавление: [скрыть]

  • Понятие теплопроводности
  • Факторы, влияющие на величину теплопроводности
  • Практическое применение значения теплопроводности строительных материалов
  • Теплопроводность материалов: параметры
  • Теплопроводность при строительстве

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

Схема теплопроводности и толщины материалов.

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

Понятие теплопроводности

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

Коэффициент теплопроводности кирпичей.

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

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

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

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

Вернуться к оглавлению

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

Зависимость теплопроводности газобетона от плотности.

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

λ=λо*(1+b*t), (1)

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

b – справочная величина температурного коэффициента;

t – температура.

Вернуться к оглавлению

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

Упрощенная формула, определяющая толщину слоя, будет иметь вид:

Таблица теплопроводности утеплителей.

H=R/λ, (2)

где, H – толщина слоя, м;

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

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

Данная формула применительно к стене или перекрытию имеет следующие допущения:

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

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

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

Вернуться к оглавлению

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

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

Значения коэффициентов теплопроводности сведены в таблицу 1:

Таблица 1

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

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

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

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

Теплоизоляционные материалы имеют достаточно малые величины значения коэффициента теплопроводности.

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

Вернуться к оглавлению

Схема сравнения теплопроводности стен из газобетона и кирпича.

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

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

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

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

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

Здесь можно различить:

Сравнение теплопроводности соломобетонных блоков с другими материалами.

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

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

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

ostroymaterialah.ru

Сравнение теплопроводности строительных материалов по толщине

На чтение 17 мин Просмотров 60 Опубликовано

Сравнение утеплителей. Таблица теплопроводности

Сегодня производители теплоизоляционных материалов предлагают застройщикам действительно огромный выбор материалов. При этом каждый уверяет нас, что именно его утеплитель идеально подходит для утепления дома. Из-за такого разнообразия стройматериалов, принять правильное решение в пользу определенного материала действительно довольно сложно. Мы решили в данной статье сравнить утеплители по теплопроводности и другим, не менее важным характеристикам.

Стоит сначала рассказать об основных характеристиках теплоизоляции, на которые необходимо обращать внимание при покупке. Сравнение утеплителей по характеристикам следует делать, держа в уме их назначение. Например, несмотря на то, что экструзия XPS прочнее минваты, но вблизи открытого огня или при высокой температуре эксплуатации, стоит купить огнестойкий утеплитель для своей же безопасности.

Сравнение утеплителей по характеристикам

Теплопроводность. Чем ниже данный показатель у материала, тем меньше потребуется укладывать слой утеплителя, а значит, расходы на закупку материалов сократятся (в том случае если стоимость материалов находится в одном ценовом диапазоне). Чем тоньше слой утеплителя, тем меньше будет «съедаться» пространство.

Влагопроницаемость. Низкая влаго- и паропроницаемость увеличивает срок использования теплоизоляции и снижает отрицательное воздействие влаги на теплопроводность утеплителя при последующей эксплуатации, но при этом увеличивается риск появления конденсата на конструкции при плохой вентиляции.

Пожаробезопасность. Если утеплитель используется в бане или в котельной, то материал не должен поддерживать горение, а наоборот должен выдерживать высокие температуры. Но если вы утепляете ленточный фундамент или отмостку дома, то на первый план выходят характеристики влагостойкости и прочности.

Экономичность и простота монтажа. Утеплитель должен быть доступным по стоимости, иначе утеплять дом будет просто нецелесообразно. Также важно, чтобы утеплить кирпичный фасад дома можно было бы своими силами, не прибегая к помощи специалистов или, используя дорогостоящее оборудование для монтажа.

Экологичность. Все материалы для строительства должны быть безопасными для человека и окружающей природы. Не забудем упомянуть и про хорошую звукоизоляцию, что очень важно для городов, где важно защитить свое жилье от шума с улицы.

Сравнение утеплителей по теплопроводности

Какие характеристики важны при выборе утеплителя? На что обратить внимание и спросить у продавца? Только ли теплопроводность имеет решающее значение при покупке утеплителя, или есть другие параметры, которые стоит учесть? И еще куча подобных вопросов приходит на ум застройщику, когда приходит время выбирать утеплитель. Обратим внимание в обзоре на наиболее популярные виды теплоизоляции.

Пенопласт – самый популярный сегодня утеплитель, благодаря легкости монтажа и низкой стоимости. Изготавливается он методом вспенивания полистирола, имеет низкую теплопроводность, легко режется и удобен при монтаже. Однако материал хрупкий и пожароопасен, при горении пенопласт выделяет вредные, токсичные вещества. Пенополистирол предпочтительно использовать в нежилых помещениях.

Экструзия не подвержена влаге и гниению, это очень прочный и удобный в монтаже утеплитель. Плиты Техноплекса имеют высокую прочность и сопротивление сжатию, не подвергаются разложению. Благодаря своим техническим характеристикам техноплекс используют для утепления отмостки и фундамента зданий. Экструдированный пенополистирол долговечен и прост в применении.

Базальтовая (минеральная) вата

Производится утеплитель из горных пород, путем их плавления и раздува для получения волокнистой структуры. Базальтовая вата Роклайт выдерживает высокие температуры, не горит и не слеживается со временем. Материал экологичен, имеет хорошую звукоизоляцию и теплоизоляцию. Производители рекомендуют использовать минеральную вату для утепления мансарды и других жилых помещений.

При слове стекловата у многих появляется ассоциация с советским материалом, однако современные материалы на основе стекловолокна не вызывают раздражения на коже. Общим недостатком минеральной ваты и стекловолокна является низкая влагостойкость, что требует устройства надежной влаго- и пароизоляции при монтаже утеплителя. Материал не рекомендуется использовать во влажных помещениях.

Этот рулонный утеплитель имеет пористую структуру, различную толщину часто производится с нанесением дополнительного слоя фольги для отражающего эффекта. Изолон и пенофол имеет толщину в 10 раз тоньше традиционных утеплителей, но сохраняет до 97% тепла. Материал не пропускает влагу, имеет низкую теплопроводность благодаря своей пористой структуре и не выделяет вредных веществ.

К напыляемой теплоизоляции относится ППУ (пенополиуретан) и Экотермикс. К главным недостаткам данных утеплителей относится необходимость наличия специального оборудования, для их нанесения. При этом напыляемая теплоизоляция создает на конструкции прочное, сплошное покрытие без мостиков холода, при этом конструкция будет защищена от влаги, так как ППУ влагонепроницаемый материал.

Сравнение утеплителей. Таблица теплопроводности

Полную картину о том, какой следует использовать утеплитель в том или ином случае, дает таблица теплопроводности теплоизоляции. Вам остается только соотнести данные из этой таблицы со стоимостью утеплителя у разных производителей и поставщиков, а также рассмотреть возможность его использования в конкретных условиях (утепление кровли дома, ленточного фундамента, котельной, печной трубы и т.д.).

Сравнение теплопроводности строительных материалов по толщине

В продаже доступно много строительных материалов, использующихся для повышения свойств сооружения сохранять тепло – утеплителей. В конструкции дома он может применяться практически в каждой ее части: от фундамента и до чердака. Далее пойдет речь об основных свойствах материалов, способных обеспечить необходимый уровень теплопроводности объектов различного назначения, а также будет приведено их сравнение, в чем поможет таблица.

Основные характеристики утеплителей

При выборе утеплителей нужно обращать внимание на разные факторы: тип сооружения, наличие воздействия высоких температур, открытого огня, характерный уровень влажности. Только после определения условий использования, а также уровня теплопроводности применяемых материалов для сооружения определенной части конструкции, нужно смотреть на характеристики конкретного утеплителя:

  • Теплопроводность. От этого показателя напрямую зависит качество проведенного утеплительного процесса, а также необходимое количество материала для обеспечения желаемого результата. Чем ниже теплопроводность, тем эффективнее использование утеплителя.
  • Влагопоглощение. Показатель особо важен при утеплении внешних частей конструкции, на которые может периодически воздействовать влага. К примеру, при утеплении фундамента в грунтах с высокими водами или повышенным уровнем содержания воды в своей структуре.
  • Толщина. Применение тонких утеплителей позволяет сохранить внутреннее пространство жилого сооружения, а также напрямую влияет на качество утепления.
  • Горючесть. Это свойство материалов особенно важно при использовании для понижения теплопроводной способности наземных частей сооружения жилых домов, а также зданий специального назначения. Качественная продукция отличается способностью к самозатуханию, не выделяет при воспламенении ядовитых веществ.
  • Термоустойчивость. Материал должен выдерживать критические температуры. К примеру, низкие температуры при наружном использовании.
  • Экологичность. Нужно прибегать к использованию материалов безопасных для человека. Требования к этому фактору может изменяться в зависимости от будущего назначения сооружения.
  • Звукоизоляция. Это дополнительное свойство утеплителей в некоторых ситуациях позволяет добиться хорошего уровня защиты помещения от шума, а также посторонних звуков.

Когда используется при сооружении определенной части конструкции материал с низкой теплопроводностью, то можно покупать самый дешевый утеплитель (если это позволят предварительные расчеты).

Важность конкретной характеристики напрямую зависит от условий использования и выделенного бюджета.

Сравнение популярных утеплителей

Давайте рассмотрим несколько материалов, применяемых для повышения энергоэффективности сооружений:

  • Минеральная вата. Производится из естественных материалов. Устойчива к огню и отличается экологичностью, а также низкой теплопроводностью. Но невозможность противостоять воздействию воды сокращает возможности использования.
  • Пенопласт. Легкий материал с отличными утеплительными свойствами. Доступный, легко устанавливается и влагоустойчив. Недостатки: хорошая воспламеняемость и выделение вредных веществ при горении. Рекомендуется его использовать в нежилых помещениях.
  • Бальзовая вата. Материал практически идентичный минвате, только отличается улучшенными показателями устойчивости к влаге. При изготовлении его не уплотняют, что значительно продлевает срок службы.
  • Пеноплэкс. Утеплитель хорошо противостоит влаге, высоким температурам, огню, гниению, разложению. Отличается отличными показателями теплопроводности, прост в монтаже и долговечен. Можно использовать в местах с максимальными требованиями способности материала противостоять различным воздействиям.
  • Пенофол. Многослойный утеплитель естественного происхождения. Состоит из полиэтилена, предварительно вспененного перед производством. Может иметь различные показатели пористости и ширины. Часто поверхность покрыта фольгой, благодаря чему достигается отражающие эффект. Отличается легкостью, простотой монтажа, высокой энергоэффективностью, влагостойкостью, небольшим весом.

Коэффициент теплопроводности размерность

Выбирая материал для использования в непосредственной близости с человеком, необходимо особое внимание уделять его характеристикам экологичности и пожаробезопасности. Также в некоторых ситуациях рационально покупать более дорой утеплитель, который будет обладать дополнительными свойствами влагозащиты или звукоизоляции, что в окончательном счете позволяет сэкономить.

Сравнение с помощью таблицы

Показатель теплопроводных свойств является основным критерием при выборе утеплительного материала. Остается только сравнить ценовые политики разных поставщиков и определить необходимое количество.

Утеплитель – один из основных способов получить сооружение с необходимой энергоэффективностью. Перед его окончательным выбором точно определите условия использования и, вооружившись приведенной таблицей, совершите правильный выбор.

Необходимость использования Систем теплоизоляции WDVS вызвана высокой экономической эффективностью.

Вслед за странами Европы, в Российской Федерации приняли новые нормы теплосопротивления ограждающих и несущих конструкций, направленные на снижение эксплуатационных расходов и энергосбережение. С выходом СНиП II-3-79*, СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий” прежние нормы теплосопротивления устарели. Новыми нормами предусмотрено резкое возрастание требуемого сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций. Теперь прежде использовавшиеся подходы в строительстве не соответствуют новым нормативным документам, необходимо менять принципы проектирования и строительства, внедрять современные технологии.

Как показали расчёты, однослойные конструкции экономически не отвечают принятым новым нормам строительной теплотехники. К примеру, в случае использования высокой несущей способности железобетона или кирпичной кладки, для того, чтобы этим же материалом выдержать нормы теплосопротивления, толщину стен необходимо увеличить соответственно до 6 и 2,3 метров, что противоречит здравому смыслу. Если же использовать материалы с лучшими показателями по теплосопротивлению, то их несущая способность сильно ограничена, к примеру, как у газобетона и керамзитобетона, а пенополистирол и минвата, эффективные утеплители, вообще не являются конструкционными материалами. На данный момент нет абсолютного строительного материала, у которого бы была высокая несущая способность в сочетании с высоким коэффициентом теплосопротивления.

Чтобы отвечать всем нормам строительства и энергосбережения необходимо здание строить по принципу многослойных конструкций, где одна часть будет выполнять несущую функцию, вторая – тепловую защиту здания. В таком случае толщина стен остаётся разумной, соблюдается нормированное теплосопротивление стен. Системы WDVS по своим теплотехническим показателям являются самыми оптимальными из всех представленных на рынке фасадных систем.

Таблица необходимой толщины утеплителя для выполнения требований действующих норм по теплосопротивлению в некоторых городах РФ:

Таблица, где: 1 – географическая точка 2 – средняя температура отопительного периода 3 – продолжительность отопительного периода в сутках 4 – градусо-сутки отопительного периода Dd, °С * сут 5 – нормируемое значение сопротивления теплопередаче Rreq, м2*°С/Вт стен 6 – требуемая толщина утеплителя

Условия выполнения расчётов для таблицы:

1. Расчёт основывается на требованиях СНиП 23-02-2003
2. За пример расчёта взята группа зданий 1 – Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты, гостиницы и общежития.
3. За несущую стену в таблице принимается кирпичная кладка толщиной 510 мм из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-песчаном растворе l = 0,76 Вт/(м * °С)
4. Коэффициент теплопроводности берётся для зон А.
5. Расчётная температура внутреннего воздуха помещения + 21 °С “жилая комната в холодный период года” (ГОСТ 30494-96)
6. Rreq рассчитано по формуле Rreq=aDd+b для данного географического места
7. Расчёт: Формула расчёта общего сопротивления теплопередаче многослойных ограждений:
R0= Rв + Rв.п + Rн.к + Rо.к + Rн Rв – сопротивление теплообмену у внутренней поверхности конструкции
Rн – сопротивление теплообмену у наружной поверхности конструкции
Rв.п – сопротивление теплопроводности воздушной прослойки (20 мм)
Rн.к – сопротивление теплопроводности несущей конструкции
Rо.к – сопротивление теплопроводности ограждающей конструкции
R = d/l d – толщина однородного материала в м,
l – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м * °С)
R0 = 0,115 + 0,02/7,3 + 0,51/0,76 + dу/l + 0,043 = 0,832 + dу/l
dу – толщина теплоизоляции
R0 = Rreq
Формула расчёта толщины утеплителя для данных условий:
dу = l * ( Rreq – 0,832 )

а) – за среднюю толщину воздушной прослойки между стеной и теплоизоляцией принято 20 мм
б) – коэффициент теплопроводности пенополистирола ПСБ-С-25Ф l = 0,039 Вт/(м * °С) (на основании протокола испытаний)
в) – коэффициент теплопроводности фасадной минваты l = 0,041 Вт/(м * °С) (на основании протокола испытаний)

* в таблице даны усреднённые показатели необходимой толщины этих двух типов утеплителя.

Примерный расчёт толщины стен из однородного материала для выполнения требований СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий”.

* для сравнительного анализа используются данные климатической зоны г. Москвы и Московской области.

Условия выполнения расчётов для таблицы:

1. Нормируемое значение сопротивления теплопередаче Rreq = 3,14
2. Толщина однородного материала d= Rreq * l

Таким образом, из таблицы видно, что для того, чтобы построить здание из однородного материала, отвечающее современным требованиям теплосопротивления, к примеру, из традиционной кирпичной кладки, даже из дырчатого кирпича, толщина стен должна быть не менее 1,53 метра.

Чтобы наглядно показать, какой толщины необходим материал для выполнения требований по теплосопротивлению стен из однородного материала, выполнен расчёт, учитывающий конструктивные особенности применения материалов, получились следующие результаты:

В данной таблице указаны расчётные данные по теплопроводности материалов.

По данным таблицы для наглядности получается следующая диаграмма:

Автор: Геннaдий Eмeльянoв

Время чтения: 6 минут Нет времени?

Отправим материал вам на e-mail

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

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.

Экономьте время: отборные статьи каждую неделю по почте

Какие материалы имеют меньшую теплопроводность

Теплопроводность утеплителей — сравнительная таблица

В привычной для населения страны холодной зиме, востребованность теплоизоляционных материалов всегда на высоком уровне. Необходимо учитывать все особенности каждого из утеплителей, чтобы сделать выбор в пользу качественного и целесообразного материала.

Зачем нужна теплоизоляция?

Актуальность теплоизоляции заключается в следующем:

  • Сохранение тепла в зимний период и прохлады в летний период.

Потери тепла сквозь стены обычного многоэтажного жилого дома составляют 30-40%. Для снижения теплопотерь нужны специальные теплоизоляционные материалы. Применение в зимний период электрических обогревателей способствует дополнительному расходу на электроэнергию. Эти расходы выгодней компенсировать использованием качественного теплоизоляционного материала, обеспечивающего сохранение тепла в зимний период и прохладу в летнюю жару. При этом затраты на охлаждение помещения кондиционером также будут сведены к минимуму.

  • Увеличение долговечности конструкций здания.

В случае промышленных зданий с использованием металлического каркаса, утеплитель позволяет защитить поверхность металла от коррозии, являющейся самым пагубным дефектом для данного вида конструкций. А срок службы для здания из кирпича определяется количеством циклов замораживания/оттаивания. Воздействие этих циклов воспринимает утеплитель, ведь точка росы при этом находится в теплоизоляционном материале, а не материале стены.

Такое утепление позволяет увеличить срок службы здания во много раз.

Защита от возрастающего уровня шума достигается при использовании таких шумопоглощающих материалов (толстые матрасы, звукоотражающие стеновые панели).

  • Увеличение полезной площади зданий.

Использование системы теплоизоляции позволяет уменьшить толщину наружных стен, при этом увеличивая внутреннюю площадь здания.

Как правильно выбрать утеплитель?

При выборе утеплителя нужно обращать внимание на: ценовую доступность, сферу применения, мнение экспертов и технические характеристики, являющиеся самым важным критерием.

Основные требования, предъявляемые к теплоизоляционным материалам:

  • Теплопроводность.

Теплопроводность подразумевает под собой способность материала передавать теплоту. Это свойство характеризуется коэффициентом теплопроводности, на основе которого принимают необходимую толщину утеплителя. Теплоизоляционный материал с низким коэффициентом теплопроводности является лучшим выбором.

Также теплопроводность тесно связана с понятиями плотности и толщины утеплителя, поэтому при выборе необходимо обращать внимание и на эти факторы. Теплопроводность одного и того же материала может изменяться в зависимости от плотности.

Под плотностью понимают массу одного кубического метра теплоизоляционного материала. По плотности материалы подразделяются на: особо лёгкие, лёгкие, средние, плотные (жёсткие). К легким относятся пористые материалы, подходящие для утепления стен, перегородок, перекрытий. Плотные утеплители лучше подходят для утепления снаружи.

Чем меньше плотность утеплителя, тем меньше вес, а теплопроводность выше. Это является показателем качества утепления. А небольшой вес способствует удобству монтажа и укладки. В ходе опытных исследований установлено, что утеплитель, имеющий плотность от 8 до 35 кг/м³ лучше всего удерживает тепло и подходят для утепления вертикальных конструкций внутри помещений.

А как зависит теплопроводность от толщины? Существует ошибочное мнение, что утеплитель большой толщины будет лучше удерживать тепло внутри помещения. Это приводит к неоправданным расходам. Слишком большая толщина утеплителя может привести к нарушению естественной вентиляции и в помещении будет слишком душно.

А недостаточная толщина утеплителя приводит к тому, что холод будет проникать через толщу стены и на плоскости стены образуется конденсат, стена будет неотвратимо отсыревать, появится плесень и грибок.

В случае игнорирования расчета может появиться ряд проблем, решение которых потребует больших дополнительных затрат!

Таблица теплопроводности материалов

  • Экологичность.

Этот фактор является значимым, особенно в случае утепления жилого дома, так как многие материалы выделяют формальдегид, что влияет на рост раковых опухолей. Поэтому необходимо делать выбор в сторону нетоксичных и биологически нейтральных материалов. С точки зрения экологичности лучшим теплоизоляционным материалом считается каменная вата.

  • Пожарная безопасность.

Материал должен быть негорючим и безопасным. Гореть может любой материал, разница состоит в том, при каком температуре он возгорается. Важным является то, чтобы утеплитель был самозатухающим.

  • Паро- и водонепроницаемость.

Преимущество имеют те материалы, которые обладают водонепроницаемостью, так как впитывание влаги приводит к тому, что эффективность материала становится низкой и полезные характеристики утеплителя через год использования снижаются на 50% и более.

В среднем срок службы изоляционных материалов составляет от 5 до 10-15 лет. Теплоизоляционные материалы, имеющие в составе вату в первые годы службы значительно снижают свою эффективность. Зато пенополиуретан обладает сроком службы свыше 50 лет.

Достоинства и недостатки утеплителей

  1. Пенополиуретан на сегодняшний день самый эффективный утеплитель.
Виды ППУ

Достоинства: бесшовный монтаж пеной, долговечность, лучшая тепло- и гидроизоляция.

Недостатки: дороговизна материала, неустойчивость к УФ-излучению.

  1. Пенополистирол (пенопласт) – востребован для использования в качестве утеплителя для помещений разных типов.

Достоинства: низкая теплопроводность, невысокая стоимость, удобство монтажа, водонепроницаемость.

Недостатки: хрупкость, легкая воспламеняемость, образование конденсата.

  1. Экструдированный пенополистирол – прочный и удобный материал, при необходимости элементов нужного размера легко разрезается ножом.

Достоинства: очень низкая теплопроводность, водонепроницаемость, прочность на сжатие, удобство монтажа, отсутствие плесени и гниения, возможность эксплуатации от -50⸰С до +75⸰С.

Недостатки: намного дороже пенопласта, восприимчивость к органическим растворителям, образование конденсата.

  1. Базальтовая (каменная) вата – минеральная вата, изготавливающаяся на базальтовой основе.

Достоинства: противостояние образованию грибков, звукоизоляция, прочность к механическим воздействиям, огнеупорность, негорючесть.

Недостатки: более высокая стоимость, по сравнению с аналогами.

  1. Эковата – утеплитель, выполненный на основе естественных материалов (волокна дерева и минералы). На сегодняшний день применяется довольно часто.

Достоинства: звукоизоляция, экологичность, влагостойкость, доступная стоимость.

Недостатки: во время эксплуатации повышается теплопроводность, необходимость специального оборудования для монтажа, возможность усадки.

  1. Изолон – современный утеплитель, изготавливаемый путем вспенивания полиэтилена. Является одним из самых востребованных.

Достоинства: низкая теплопроводность, низкая паропроницаемость, высокая шумоизоляция, удобство резки и монтажа, экологичность, гибкость, небольшой вес.

Недостатки: низкая прочность, необходимость устройства вентиляционного зазора.

  1. Пенофол – утеплитель, который отвечает многим требованиям, предъявляемым к качеству утеплителя и утепления различных помещений, а также конструкций и т.д.

Достоинства: экологичность, высокая способность к отражению тепла, высокая шумоизоляция, влагонепроницаемость, негорючесть, удобство перевозки и монтажа, отражение воздействия радиации.

Недостатки: малая жесткость, затрудненность крепления материала, в качестве теплоизоляции одного пенофола недостаточно.

Заключение

Рассмотренные достоинства и недостатки утеплителей позволят выбрать самый подходящий вариант уже на стадии проектирования. При этом учитывать все требования, предъявляемые к теплоизоляционному материалу, в первую очередь теплопроводность.

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.

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

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.

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.

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:

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

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.

Коэффициенты теплопроводности различных материалов. Сравнение теплопроводности строительных материалов — изучаем важные показатели

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

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

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

Обратите внимание на рост теплопроводности в зависимости от условий влажности.

Расчет теплопотерь дома

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

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

Теплопотери через ограждающие конструкции

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

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

1 / 3,125 м2×°C/Вт = 0,32 Вт / м2×°C

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

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

3072 Вт × 1 ч = 3,072 кВт×ч

За 24 часа уходит энергии:

3072 Вт × 24 ч = 73,728 кВт×ч

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

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

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

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

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

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

Теплопотери через вентиляцию

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

10 м х10 м х 7 м = 700 м3

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

700 м3 × 1,2047 кг/м3 = 843,29 кг

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

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

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

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

7 × 30 × 32,96 кВт×ч = 6921,6 кВт×ч

Теплопотери через канализацию

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

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

Соответственно в месяц теплопотери через канализацию составят:

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

1443135 кДж = 400,87 кВт×ч

За 7 месяцев отопительного периода жильцы выливают в канализацию:

7 × 400,87 кВт×ч = 2806,09 кВт×ч

Заключение

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

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

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

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.

Теплопроводность является одним из способов потерь тепла жилыми помещениями. Эта характеристика выражается количеством тепла, способным проникнуть сквозь единицу площади материала (1 м 2) 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

Чтобы правильно организовать утепление стен, потолка и пола помещений нужно знать определённые особенности и свойства материалов. От качественного подбора необходимых значений напрямую зависит тепловая устойчивость вашего дома, ведь ошибившись, в первоначальных расчётах вы рискуете сделать утепление здания неполноценным. В помощь вам предоставляется подробная таблица теплопроводности строительных материалов, описанная в этой статье.

Теплопроводность – это количественное свойство веществ пропускать тепло, которое определяется коэффициентом. Этот показатель равен суммарному количеству тепла, которое проходит сквозь однородный материал, имеющий единицу длины, площади и времени при одинарной разнице в температурах. Система СИ преобразует эту величину в коэффициент теплопроводности, это в буквенном обозначении выглядит так – Вт/(м*К). Тепловая энергия распространяется по материалу посредством быстро движущихся нагретых частиц, которые при столкновении с медленными и холодными частицами передают им долю тепла. Чем лучше нагретые частицы будут защищены от холодных, тем лучше будет сохраняться накопленное тепло в материале.

Подробная таблица теплопроводности строительных материалов

Главной особенностью теплоизолирующих материалов и строительных деталей является внутренняя структура и коэффициент сжатия молекулярной основы сырья, из которого состоят материалы. Значения коэффициентов теплопроводности строительными материалами таблично описаны ниже.

голоса

Рейтинг статьи

Общие коэффициенты теплообмена

Теплообмен через поверхность, как стена, могут быть рассчитаны как

Q = UA DT (1)

, где

q = теплообмен (W (J / S ), BTU / H)

U = общий коэффициент теплообмена (W / (M 2 K), BTU / (FT 2 H O F) )

A = площадь настенного (M 2 , FT 2 )

DT = (T 1 – T 2 )

= Температурная разница на стене ( o C, o F)

Общий коэффициент теплопередачи для многослойной стенки, трубы или теплообменника – с потоком жидкости с каждой стороны стенки – можно рассчитать как

1/UA = 1/ч ci A i + Σ (s n 90 045 / K N A N ) + 1 / H N ) + 1 / H CO A O O

, где

U = общий коэффициент теплообмена (W / (M 2 K), BTU / (FT 2 H O F) )

K N = Теплопроводность материала в слое N (W / (m k), btu / (hr ft ° F) )

H CI, O CI, O = Внутри или наружная стена Отдельная жидкость Конвекция Коэффициент теплообмена (W / (M 2 K), BTU / (Ft 2 H O F) )

0

S N = Толщина слоя n (M, футов)

А Самолетная стена с одинаковой областью во всех слоях – может быть упрощена до

1 / U = 1 / H CI + σ (S N / K N CO (3 )

Теплопроводность – k – для некоторых типичных материалов (не то, чтобы проводимость является свойством, которое может меняться в зависимости от температуры)

  • Полипропилен PP: 0.1–0,22 Вт/(м·К)
  • Нержавеющая сталь: 16–24 Вт/(м·К)
  • Алюминий: 205–250 Вт/ (м·К) 6
      4 Метрические и имперские единицы
      • 1 Вт / (m k) = 0.5779 btu / (ft h o f)
      • 81 1 с K) = 0.85984 KCAL / (HM 2 O C) = 0.1761 BTU / (FT 2 H O F) F)

      Коэффициент конвекционной теплопередачи – H – зависит от

      • тип жидкости – если это газ или жидкость
      • свойства потока, такие как скорость
      • другие свойства, зависящие от потока и температуры

      коэффициент конвективной теплопередачи для некоторых распространенных жидкостей:

      • воздух – от 10 до 100 Вт/м 2 К
      • Вода – 500 до 10 000 Вт/м 2 K

      Многослойные стены – Калькулятор теплопередачи

      Этот калькулятор можно использовать для расчета общего коэффициента теплопередачи и теплопередачи через многослойную стену.Калькулятор является универсальным и может использоваться для метрических или имперских единиц, если использование единиц является последовательным.

      A – площадь (M 2 , FT 2 )

      T

      T 1 – Температура 1 ( O C, O F)

      T 2 – Температура 2 ( O C, O F)

      H

      H CI – конвективное коэффициент теплопередачи внутри стены (W / (M 2 K), BTU / ( ft 2 h o f) ) )

      S 1

      S 1

      S 1

      S 1

      (M, Ft)

      K 1 – Теплопроводность 1 (W / (M k), BTU / (HR FT ° F) )

      0

      S 2 – Толщина 2 (M, Ft)

      K 2 – теплопроводность 2 ( Вт/(м·К), БТЕ/(ч·фут·°F) )

      s 3 – толщина 3 (м, фут)

      k 3 – теплопроводность 3 (Вт/(м·К), БТЕ/(ч·фут·°F)

      8 )

      8

      H CO – Кондиционительная теплопередача Коэффициент наружного стены (W / (M 2 K), BTU / (FT 2 H O F) )


      2

      Тепловое сопротивление теплообмена

      Теплообмен Сопротивление Может быть выражено как

      R = 1 / U (4) R = 1 / U (4)

      , где

      R = сопротивление теплоносителям (M 2 K/W, ft 2 h°F / Btu)

      Стенка разделена на секции теплового сопротивления, где

      • теплопередача между жидкостью и стенкой равна одному сопротивлению
      • 90 181 сама стена является одним сопротивлением
      • переход между стеной и второй жидкостью является тепловым сопротивлением

      Поверхностные покрытия или слои «обожженного» продукта добавляют стене дополнительное тепловое сопротивление, уменьшая общий коэффициент теплопередачи.

      Некоторые типичные сопротивления теплопередаче
      • статический слой воздуха, 40 мм (1,57 дюйма)   : R = 0,18 м 2 К/Вт
      • R = 3 90,00 сопротивление теплопередаче, горизонтальный ток 0: м 2 K/Вт
      • внешнее сопротивление теплопередаче, горизонтальный ток: R = 0,04 м 2 K/Вт
      • внутреннее сопротивление теплопередаче, тепловой поток снизу вверх: R = 0,10 м 2 K/W
      • внешнее сопротивление теплопередаче, поток тепла сверху вниз: R = 0.17 м 2 К/Вт

      Пример — теплопередача в теплообменнике воздух-воздух

      Пластинчатый теплообменник воздух-воздух площадью 2 м 2 и толщиной стенки 0,1 мм полипропилен ПП, алюминий или нержавеющая сталь.

      Коэффициент конвекции теплопередачи для воздуха  50 Вт/м 2 K . Внутренняя температура в теплообменнике 100 o C и наружная температура 20 o C .

      Общий коэффициент теплопередачи U на единицу площади можно рассчитать, изменив (3) на

      U = 1 / (1 / ч ci + s / k + 1 / h co ) (3b)

      Общий коэффициент теплообмена для теплообменника в

      • полипропилен с теплопроводностью 0,1 Вт / мк составляет

        4

        U PP = 1 / (1 / ( 50 Вт/м 2 K ) + ( 0.1 мм ) (10 -3 м / мм) / ( 0,1 Вт / мк ) + 1/ ( 50 Вт / м 2 K ) )

        = 24.4 W / M 2 K

        Тепловой перенос составляет

        q = ( 24,4 Вт / м 2 K ) ( 2 м 2 ) (( 100 o C ) – (2 0 o C ))

           = 3904 Вт

        =  9 кВт

            1 нержавеющая сталь с теплопроводностью 16 Вт / мк :

          U SS = 1 / (1 / ( 50 Вт / м 2 K ) + ( 0,1 MM ) (10 -3 м / мм) / (9003 16 Вт / мк ) + 1/ ( 50 Вт / м 2 K ) )

          = 25 W / M 2 K

          Тепловой перенос составляет

          q = ( 25 Вт / м 2 K ) ( 2 м 2 ) (( 100 o c ) – (2 0 O C ))

          = 4000 W

          = 4 кВт

            1 Алюминий с теплопроводностью 205 Вт /мК :

          U Al = 1 / (1 / ( 50 Вт/м 2 K 90 076 ) + ( 0.1 мм ) (10 -3 м / мм) / ( 205 Вт / мк ) + 1/ ( 50 Вт / м 2 K ) )

          = 25 Вт / м 2 K

          Тепловой перенос составляет

          q = ( 25 Вт / м 2 K ) ( 2 м 2 ) (( 100 O C ) – (2 0 O C ))

          = 4000 W

          = 4 кВт

          • 1 с (M 2 К) = 0.85984 KCAL / (HM 2 O C) = 0.1761 BTU / (FT 2 H O F) 9002 F)

          Типичные общие коэффициенты теплопередачи

          • Бесплатная конвекционная газа – бесплатная конвекционная газа: U = 1–2 Вт/м 2 K (обычное окно, воздух из помещения через стекло)
          • Свободная конвекция Газ – принудительная жидкость (текущая) вода: U = 5–15 Вт/м 2 K (типовой радиатор центрального отопления)
          • Газ с естественной конвекцией – Конденсация пара и воды: U = 5–20 Вт/м 2 K (типичные паровые радиаторы)
          • Принудительная конвекция (проточная) Газ – Газ с естественной конвекцией: U = 3–10 Вт/м 2 K (пароперегреватели)
          • Принудительная конвекция (проточная) Газ — Принудительная конвекция Газ: U = 10–30 Вт/м 2 K (теплообменные газы)
          • 4
          • 4
          • 4
          • 4
          • 4
          • 4
          • 4
          • 4
          • 4 Принудительная конвекция (текущая) Газ – Принудительная жидкая (текущая) вода  : U = 10–50 Вт/м 2 9 0021 K (газоохладители)
          • Принудительная конвекция (проточная) Газ – конденсация паров воды  : U = 10–50 Вт/м 2 K (воздухонагреватели)
          • Свободная конвекция жидкости – Принудительная конвекция Газ: = 10 – 50 Вт/м 2 K (газовый котел)
          • Жидкость Свободная конвекция – Свободная конвекция Жидкость: U = 25 – 500 Вт/м 2 K (масляная ванна для нагрева)
          • Жидкость бесплатно Конвекция – принудительный поток жидкости (вода): U = 50–100 Вт/м 2 K (нагревательный змеевик в воде резервуара, вода без управления), 500–2000 Вт/м 2 K (нагревательный змеевик в воде резервуара
          • Свободная конвекция жидкости – конденсация паров воды: U = 300 – 1000 Вт/м 2 K (паровые рубашки вокруг сосудов с мешалками, вода), 150 – 500 Вт/м 2 K (другие жидкости)
          • Жидкостная (текущая) вода – свободная конвекция Газ: U = 10 – 40 Вт/м 2 K (комбинированный охлаждающая камера + излучение)
          • Принудительная жидкость (текущая) вода – Свободная конвекция Жидкость: U = 500 – 1500 Вт/м 2 K (охлаждающий змеевик – перемешивание)
          • Принудительная жидкость (текущая) вода – Принудительная жидкость (текущая) вода: U = 900 – 2500 Вт/м 2 K (теплообменник вода/вода)
          • Жидкая (текущая) вода – Конденсирующая паровая вода: U = 1000 – 4000 Вт/м 2 K (конденсаторы водяного пара)
          • Кипящая жидкая вода – Свободная конвекция Газ: U = 10 – 40 Вт/м 2 K (паровой котел + излучение)
          • Кипящая жидкая вода – Принудительное протекание жидкости (вода) : U = 300 – 1000 Вт/м 2 K (испарение в холодильниках или охладителях рассола)
          • Кипящая жидкая вода – Конденсация водяного пара: U = 1500 – 6000 Вт/м 2 K (испарители пар/ вода)

          КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛООТДАЧИ

          Коэффициент теплопередачи nt – количественная характеристика конвективного теплообмена между текучей средой (жидкостью) и обтекаемой жидкостью поверхностью (стенкой).Эта характеристика появляется как коэффициент пропорциональности a в соотношении Ньютона-Рихмана

          где – плотность теплового потока на стенке, T w температура стенки, T t характерная температура жидкости, например, температура T e вдали от стенки при внешнем течении, температура объемного потока T б в трубках и т. д. Единицей измерения в международной системе единиц (СИ) (см. Международная система единиц) является Вт/(м 2 К), 1 Вт/(м 2 К) = 0 .86 ккал/(м 2 ч°C) = 0,1761 БТЕ/(чфут 2 °F) или 1 ккал/(м 2 ч°C) = 1,1630 Вт/(м 2 К), 1 Btu/(hft 2 °F) = 5,6785 Вт/(м 2 K). Коэффициент теплоотдачи получил широкое распространение в расчетах конвективного теплообмена и при решении задач внешнего теплообмена между теплопроводной твердой средой и окружающей ее средой. Коэффициент теплоотдачи зависит как от тепловых свойств среды, гидродинамических характеристик ее течения, так и от гидродинамических и тепловых граничных условий.Используя методы теории подобия, зависимость коэффициента теплоотдачи от многих факторов во многих практически важных случаях может быть представлена ​​в виде компактных соотношений между безразмерными параметрами, известных как критерии подобия. Эти соотношения называются обобщенными или уравнениями подобия (формулами). В качестве безразмерного числа для теплообмена в этих уравнениях используется число Нуссельта Nu = αl/λf или число Стентона St =, где 1 — характерный размер поверхности в потоке, массовая скорость потока жидкости, λ f и C pf теплопроводность и теплоемкость жидкости.При решении задач теплопроводности в твердом теле в качестве граничного условия часто задается распределение коэффициента теплоотдачи α между телом и окружающей его средой. Здесь полезно использовать безразмерный независимый параметр — число Био Bi = αl/λ s , где λ s — теплопроводность твердого тела, а 1 — его характерный размер. Зависимость чисел Nu и St от чисел Re и Pr играет существенную роль в переносе тепла принудительной конвекцией.В случае полностью развитого теплообмена в круглой трубе с ламинарным течением жидкости число Нуссельта является константой, а именно Nu = 3,66 при постоянной температуре стенки и 4,36 при постоянном тепловом потоке (см. Трубы (однофазный теплообмен в ) ). В случае свободной конвекции число Nu зависит от чисел Gr и Pr. Когда теплоемкость жидкости существенно различается, коэффициент теплопередачи часто определяется по разности энтальпий (h w – h f ).Понятие коэффициента теплоотдачи используется также при теплообмене с фазовыми превращениями в жидкости (кипение, конденсация). В этом случае температура жидкости характеризуется температурой насыщения T s . Порядок величины коэффициента теплоотдачи для различных случаев теплообмена представлен в таблице 1.

          При анализе внутреннего теплообмена в пористых телах, т. е. конвективного теплообмена между жесткой матрицей и проницаемой через нее жидкостью, часто используют объемный коэффициент теплоотдачи

          где qv — тепловой поток, переходящий от жесткой матрицы к жидкости в единице объема пористого тела, T w — локальная температура матрицы, T f — локальная объемная температура жидкости.

          Следует подчеркнуть, что постоянство α в широком диапазоне и ΔT (при прочих равных условиях) встречается только в случае конвективного теплообмена, когда физические свойства жидкости при теплообмене изменяются незначительно. При конвективном теплообмене в жидкости с переменными свойствами и при кипении коэффициент теплоотдачи может существенно зависеть от и ΔT . В этих случаях увеличение теплового потока может привести к таким опасным явлениям, как выгорание (переходный тепловой поток) и ухудшение турбулентного теплообмена в трубах.Если (ΔT) является нелинейным, представляется нецелесообразным представлять его через коэффициент α при анализе, например, стабильности кипения.

          Общий коэффициент теплопередачи

          где T f1 и T f2 – температуры нагрева и нагрева жидкости, используется при расчетах теплообмена между двумя жидкостями через разделяющую стенку. Значения U для наиболее часто используемых конфигураций стен определяются по формулам

          для плоской многослойной стены,

          для цилиндрической многослойной стенки и

          для сферической многослойной стены.

          Здесь D 1 и D 2 – внутренний и наружный диаметры стенки, D – опорный диаметр, по которому определяется расчетная поверхность теплообмена, S i , D i , D i+ 1 и λ i – толщина, внутренний и внешний диаметры, теплопроводность i-го слоя. Первое и третье слагаемые в скобках называются термическими сопротивлениями теплопередачи. Для их снижения стенки ребрятся и используются различные способы увеличения теплоотдачи.Второе слагаемое в скобках означает термическое сопротивление стены, которое может значительно увеличиться в результате загрязнения стены, например, отложениями накипи и золы, или плохой теплопередачи между слоями стены. Значения α и U для малого элемента поверхности теплообмена называются локальными. Если они не сильно различаются, то при практических расчетах теплообмена на поверхностях конечных размеров используются средние значения коэффициентов и уравнение теплопереноса

          где A – эталонная поверхность теплопередачи и (часто среднее логарифмическое) падение температуры (см. « Средняя разница температур» ).

          Таблица 1. Ориентировочные значения коэффициента теплопередачи

          ССЫЛКИ

          Якоб, М. (1958) Теплопередача , Уайли, Нью-Йорк, Чепмен и Холл, Лондон.

          Schneider, P.J. (1955) Кондуктивная теплопередача , Addison-Wesley Publ. Ко, Кембридж.

          Adutory, EF (1974) The New Heat Transfer, тт. 1,2, Ventuno Press, Цинциннати.

          Отопление с теплообменниками и рубашками

          Другие компоновки паровых змеевиков

          Конструкция и компоновка парового змеевика зависят от нагреваемой технологической среды.Когда нагреваемая технологическая жидкость представляет собой коррозионно-активный раствор, обычно рекомендуется, чтобы входное и выходное соединения змеевика располагались над краем резервуара, поскольку обычно не рекомендуется сверлить коррозионно-стойкое покрытие на стороне резервуара. Это обеспечит отсутствие слабых мест в футеровке резервуара, где существует риск утечки агрессивных жидкостей. В этих случаях сама катушка также может быть изготовлена ​​из устойчивого к коррозии материала, такого как сталь со свинцовым покрытием или медь, или сплавов, таких как титан.

          Однако там, где нет опасности коррозии, следует избегать подъема над конструкцией резервуара, а впускные и выпускные патрубки для пара могут проходить через боковую стенку резервуара. Наличие любого подъемника приведет к заболачиванию части длины змеевика и, возможно, к гидравлическому удару, шуму и протечкам трубопроводов.

          Змеевики парового нагрева, как правило, должны иметь постепенный уклон от входа к выходу, чтобы конденсат стекал к выходу и не собирался на дне змеевика.

          Если подъемник неизбежен, он должен быть спроектирован таким образом, чтобы он включал уплотнительное устройство в нижней части подъемника и погружную трубу малого диаметра, как показано на рисунке 2.10.2.

          Конструкция уплотнения позволяет собирать небольшое количество конденсата, который действует как водяной затвор и предотвращает образование паровых пробок. Без этого уплотнения пар может пройти через любой конденсат, собирающийся в нижней части трубы, и закрыть конденсатоотводчик в верхней части стояка.

          Затем уровень конденсата поднимется и сформирует временный водяной затвор, запирающий пар между нижней частью стояка и конденсатоотводчиком.Конденсатоотводчик остается закрытым до тех пор, пока запертый пар не сконденсируется, в течение этого времени змеевик продолжает заболачиваться.

          При конденсации запертого пара и открытии конденсатоотводчика вверх по стояку выбрасывается порция воды. Как только гидрозатвор разрушится, пар попадет в восходящую трубу и закроет ловушку, а сломанный столб воды опустится обратно на дно нагревательного змеевика.

          Погружная труба малого диаметра позволяет запирать в стояке лишь очень небольшой объем пара.Это позволяет легко поддерживать водяной столб без пузырьков пара через него, обеспечивая постоянный и непрерывный поток конденсата на выходе.

          Когда уплотнение в конечном итоге будет нарушено, меньший объем воды вернется в нагревательный змеевик, чем в случае неограниченного стояка большого диаметра, но, поскольку устройство водяного затвора требует меньшего объема конденсата для образования водяного затвора, он немедленно восстановится. форма.

          Если в процессе погружаются предметы в жидкость, устанавливать змеевик на дно бака может быть неудобно – он может быть поврежден погруженными в раствор предметами.
          Кроме того, при определенных процессах тяжелые отложения оседают на дне бака и могут быстро покрыть поверхность нагрева, препятствуя теплопередаче.

          По этим причинам катушки с боковой подвеской часто используются в гальванической промышленности. В таких случаях змеевиковые или пластинчатые змеевики располагаются по бокам резервуара, как показано на рис. 2.10.3. Эти змеевики также должны иметь выход на дно с водяным затвором и погружной трубой небольшого диаметра. Преимущество такой конструкции состоит в том, что ее часто легче устанавливать, а также легче снимать для периодической очистки, если это необходимо.

          Если предметы должны быть погружены в резервуар, может оказаться невозможным использовать какие-либо мешалки для создания принудительной конвекции и предотвращения температурных градиентов, возникающих во всем резервуаре. Независимо от того, используются ли нижние или боковые змеевики, важно, чтобы они располагались с достаточным охватом, чтобы тепло распределялось равномерно по всему объему жидкости.

          Диаметр катушки должен обеспечивать достаточную длину катушки для хорошего распределения. Короткий змеевик большого диаметра может не обеспечить адекватного распределения температуры.Однако на очень длинной непрерывной длине змеевика может возникнуть температурный градиент из-за перепада давления от конца к концу, что приводит к неравномерному нагреву жидкости.

          Несмотря на то, что в этот модуль включены следующие два заголовка: «Расчет регулирующего клапана» и «Устройство для удаления конденсата», новый читатель должен обратиться к более поздним блокам и модулям в Учебном центре для получения полной и исчерпывающей информации, прежде чем пытаться определить размеры и подбор оборудования.

          границ | Модель сверхтеплопроводности для высокотемпературной тепловой трубы, примененная к реактору, охлаждаемому тепловой трубой

          1 Введение

          Щелочной металл характеризуется высокой температурой кипения и большой скрытой теплотой парообразования.Тепловые трубы с использованием щелочных металлов могут обеспечить эффективную передачу тепла в особых средах с высокой температурой (Faghri, 2014). Фитили с пористой структурой могут создавать эффективный напор на границе пар-жидкость, поддерживая стабильную циркуляцию рабочей среды (Reay et al., 2013). Благодаря этим характеристикам высокотемпературные тепловые трубы широко используются для проектирования систем реакторов, охлаждаемых тепловыми трубами. К настоящему времени предложенные концептуальные конструкции реакторных систем с охлаждением на тепловых трубках включают реакторную систему килограммовой мощности (McClure et al., 2020a), система марсианского исследовательского реактора с тепловыми трубками (HOMER) (Poston, 2001) и система космического реактора с термоэлектрическими модульными преобразователями с сегментами на тепловых трубках (HP-STMC) (El-Genk and Tournier, 2004). Реакторная система этого типа имеет преимущества компактной конструкции и высокой безопасности. Его можно использовать как мобильную ядерную энергетическую систему или космическую ядерную систему для портативного и эффективного энергоснабжения (Ян и др., 2020).

          На рис. 1 показана базовая конструкция реактора с тепловым охлаждением (Mcclure, 2015).Тепло, выделяемое в активной зоне реактора, поглощается высокотемпературными тепловыми трубами. Затем он выделяется в первичном теплообменнике за счет конвекции тепла между тепловыми трубками и теплоносителем во вторичной системе. Когда реактор останавливается, остаточное тепло может отводиться из активной зоны реактора через теплообменник остаточного распада. В целом из-за неравномерности распределения мощности реактора и направленности потока теплоносителя в теплообменнике фактический теплоперенос и распределение температуры каждой тепловой трубы различны.Между тем, для обеспечения безопасности теплопередачи в активной зоне реактора имеется большое количество высокотемпературных тепловых труб. Сложный двухфазный поток и теплопередача также создают проблемы для численного расчета тепловой трубы. Ожидается, что для моделей с тепловыми трубами, использующих анализ реакторов с охлаждением с тепловыми трубами, он может хорошо описывать переходное поведение тепловых труб и должен быть достаточно простым, чтобы максимально сократить вычислительные ресурсы.

          РИСУНОК 1 .Базовая конструкция реактора с охлаждением на тепловой трубе (Mcclure, 2015).

          К настоящему времени проведено много исследований по численному анализу высокотемпературных тепловых труб (Costello et al., 1986; Cao and Faghri, 1991; Cao and Faghri, 1992; Tournier and El-Genk, 1992; Vasiliev and Канончик, 1993). До 1990-х годов вычислительная мощность была ограничена, поэтому сложные физические явления, существовавшие в тепловой трубе, нельзя было детально смоделировать. Поэтому модели тепловых труб в этот период основывались на некоторых разумных допущениях.Например, течение пара в паровом пространстве считалось одномерным, а теплопроводность в твердой области — двухмерным. Обратный поток в подобласти фитиля не учитывался. В этот период было последовательно предложено несколько типичных моделей тепловых труб, в том числе модель самодиффузии (Cao and Faghri, 1993a), плоско-фронтальная модель (Cao and Faghri, 1993b), сетевая модель (Zuo and Faghri, 1998) и улучшенная сетевая модель (Ferrandi et al., 2013). Эти модели были применены для моделирования реактора с тепловым охлаждением (Yuan et al., 2016; Лю и др., 2020; Ма и др., 2020 г.; Ван и др., 2020). Однако существуют ограничения на использование этих моделей. Например, сетевая модель не может учитывать неравномерный теплообмен между тепловой трубой и окружающей средой. Как модель самодиффузии, так и модель плоского фронта учитывают двухфазный поток и теплообмен в трубе. Во время запуска резкое изменение плотности пара, давления и скорости может привести к численной нестабильности.

          С развитием высокопроизводительных компьютеров все больше исследований проводится по моделированию тепловых труб с использованием метода CFD (Annamalai and Ramalingam, 2011; Asmaie et al., 2013; Лин и др., 2013; Юэ и др., 2018). Используя коммерческие коды, такие как FLUENT и CFX, сложность моделирования может быть значительно упрощена, а встроенные продвинутые численные алгоритмы могут максимально обеспечить стабильность численного расчета. Физические процессы, такие как теплопроводность, испарение, конденсация и поток пара в тепловой трубе, могут быть смоделированы и рассчитаны. CFD-моделирование и расчет постепенно стали основным методом анализа тепловых труб. Следует отметить, что моделирование двухфазного течения методом CFD требует больших вычислительных ресурсов.Более того, при численном анализе реактора с охлаждением на тепловой трубе следует уделять больше внимания способности поглощения тепла, изменению и распределению температуры, а также безопасности эксплуатации тепловой трубы. Такие явления, как поток пара и изменение формы поверхности раздела пар-жидкость, не важны для анализа безопасности реактора, охлаждаемого тепловыми трубами.

          Для удовлетворения требований к моделированию реактора с охлаждением на тепловых трубах предлагается модель сверхтеплопроводности (STCM). Теплоперенос парового потока упрощается за счет высокой эффективности теплопроводности.В сочетании с сетевым методом можно получить испарение, конденсацию и обратный поток (Ferrandi et al., 2013). Для проверки предложенной модели создана экспериментальная система для высокотемпературной тепловой трубы. Затем она используется для моделирования реактора KRUSTY для обсуждения применимости этой модели и характеристик реакторной системы этого типа.

          2 Описание модели

          Модель, предложенная в данной статье, игнорирует двухфазный поток и капиллярное явление в тепловой трубе, поскольку упрощает перенос тепла, вызванный потоком пара, в высокоэффективную теплопроводность.При сетевом методе приближенно учитывается расход рабочей среды. В сочетании с рекомендованной моделью ограничения теплопередачи (Busse, 1973; Levy, 1968; Deverall et al., 1970; Tien and Chung, 1979) реализован быстрый расчет производительности тепловых труб и оценка безопасности тепловых труб.

          2.1 Сетевая модель

          Сетевая модель была предложена Zuo and Faghri (1998); схематическая диаграмма этой модели показана на рисунке 2. Zuo не учитывал падение температуры, вызванное потоком пара, и считал, что падение температуры тепловой трубы в основном вызвано теплопроводностью в стенке и фитиле.Кроме того, Цзо игнорировал перенос энергии, вызванный обратным током рабочего тела в фитиле. Цзо разделил тепловую трубку на несколько подобластей, и для представления реальной температуры конкретных подобластей использовалась сосредоточенная температура. Трехмерное распределение температуры в каждой подобласти не может быть рассчитано.

          РИСУНОК 2 . Сетевая система для работы с тепловыми трубами.

          2.2 Предложенная модель

          В этой статье предложенная модель упростила перенос тепла в многозонную теплопроводность.Уравнение, которое необходимо решить, представляет собой дифференциальное уравнение теплопроводности (уравнение 1):

          ρ(i)C(i)dT(i)dt=∇(λi∇T(i))+H(i)( 1)

          , где ρ — плотность, C — удельная теплоемкость, T — температура, λ — коэффициент теплопроводности, H — объемный источник нагрева.

          Для тепловых труб включает стенку, фитиль и паровое пространство. Ключом к реализации этой модели является определение теплофизических параметров и источника нагрева каждой подобласти.

          2.2.1 Стена Подобласть

          Стена обычно представляет собой цилиндрическую замкнутую оболочку из металла. Теплофизические параметры, необходимые для решения уравнения. 1 — физические параметры соответствующего металла. Как правило, в стене нет источника тепла, и теплообмен между тепловой трубой и окружающей средой можно описать с помощью подходящих граничных условий. Для теплообмена можно выбрать три граничных условия (уравнения 2–4):

          hi(Ti−T∞)=−λi∇Ti(4)

          , где Q — источник нагрева, A — площадь поверхности, h — конвективная коэффициент, T(i) — температура поверхности стены, T∞ — температура окружающей среды.

          2.2.2 Фитиль Подобласть

          Фитиль состоит из пористой структуры и сжиженной рабочей среды. Его формы включают каналы, экран и концентрическое кольцо (Reay et al., 2013). Эту подобласть обычно рассматривают как составной материал. Теплофизические свойства определяются двумя материалами. Например, для фитиля сетчатого типа плотность, удельная теплоемкость и теплопроводность могут быть приближенно описаны уравнениями 5–7 (Chi, 1976).

          ρequ=ερf+(1−ε)ρwc(5)λequ=λf(λf+λwc)−(1−ε)(λf−λwc)(λf+λwc)+(1−ε)(λf−λwc)(7 )

          ρ — плотность, C — теплоемкость, λ — коэффициент теплопроводности, ε — пористость, нижние индексы equ означают эквивалентное значение, f означает значение жидкости, а wc — значение сетки фитиля.

          При работе тепловой трубы сжиженное рабочее тело в фитиле будет возвращаться из конденсатора в испаритель. Обратный поток рабочего тела рассматривается как источник нагрева в дифференциальном уравнении теплопроводности. Основываясь на сетевом методе, Ferrandi et al. (2013) предложили упрощенный метод учета испарения, конденсации и обратного потока (рис. 3). На основе поля температуры, рассчитанного в самый последний момент времени, можно получить значение каждого температурного узла. В сочетании с термическим сопротивлением можно получить испарение и конденсацию на границе раздела пар-жидкость:

          qv(i)=Tw(i)−Tv(i)R(i)hv(i),  {qv(j)>0 испарениеqv(j)<0 условие (8)

          где qv — массовый расход пара на границе раздела пар-жидкость, Tw — температура в пристеночной подобласти, Tv — температура в паровом пространстве, R — тепловое сопротивление, hv — энтальпия пара.

          РИСУНОК 3 . Расчет обратного потока с использованием сетевой модели.

          Кроме того, предполагается, что циркуляция жидкости всегда постоянна, поэтому противоток в фитиле можно получить на основе закона сохранения массы:

          Источник нагрева в фитиле:

          H(i)=(ql(i)hl(i )−ql(i−1)hl(i−1))Vi(10)

          ql – массовый расход жидкости в подобласти фитиля, hl – энтальпия жидкости, V – объем подобласти. Зная массовый расход, можно также получить падение давления потока в подобласти фитиля:

          (i)sinθ(11)

          Для параметра проницаемости K:

          K=4rg2ε2150(1−ε)2(12)

          µ — динамическая вязкость, L — длина, ρ — плотность, ε — пористость, rout — внешний радиус фитиля, rin — внутренний радиус фитиля, rg — радиус капилляра, g — ускорение свободного падения, θ — угол наклона.

          2.2.3 Подобласть парового пространства

          Для парового пространства плотность и удельная теплоемкость пара являются физическими параметрами щелочного металла (Fink and Leibowitz, 1995; Ohse, 1985; Lee et al., 1969). Следовательно, для расчета теплопроводности парового пространства ключом является решение эквивалентной теплопроводности этой подобласти.

          Сначала рассчитываются перепады давления в испарителе, адиабатической секции и конденсаторе (Busse, 1967; Reid, 2002; Li et al., 2015).

          ΔPv=ΔPevap+ΔPadia+ΔPcond(13)

          Для испарителя:

          ΔPevap=(Qinhfg)216Levapfπ2ρvdv5[1+ψ](14)

          Коэффициент трения f можно разделить на:

          f=16/ReD для 0ReD< ;(15)f=0,079ReD−0,25 для 2000 Осевое число Рейнольдса:

          Поправочный коэффициент профиля скорости ψ, – функция радиального числа Рейнольдса:

          Радиальное число Рейнольдса:

          Rer=−Qin2πLehfgµv(20)

          где Qin – мощность нагрева, hfg – скрытая теплота парообразования, dv – диаметр парового пространства, мкВ — динамическая вязкость, а Levap — длина испарителя.

          Для адиабатического сечения:

          ΔPadia=32μvuvLadiadv2[1+1+0,106Rer18+5Rer×1−exp(−60Ladia/ReDdv)2Ladia/ReDdv](21)

          Для конденсатора:

          ΔPcond=−16μvuvLconddv2 Rer(79−8α27+23α2405)](1−xLcond)2 Rer>−2,25(22)ΔPcond=(−Rer−2)ρv(−1,23Rer+2Levap/Lcond)(4Qinπdv2hfg)2 Rer<−2,25(23) )

          Поправка к профилю скорости α равна:

          α=1522{5+18Rer+[(5+18Rer)2−445]0,5}(24)

          uv – скорость пара, Ladia – длина адиабатического сечения, Lcond – длина конденсатора.

          Объединение уравнения 14, уравнения 21–23, можно определить полное падение давления.

          Предполагается, что пар в паровом пространстве и жидкое рабочее тело в фитиле однородны. Уравнение Клаузиуса-Клапейрона выбрано для описания взаимосвязи между температурой и давлением (Браун, 1951):

          Изменение уравнения. 25 в дифференциальную форму:

          В качестве эффективной длины тепловой трубы выбрана длина теплопередачи в осевом направлении (Reay et al., 2013):

          Leff=0.5(Levap+Lcond)+Ladia(27)

          Комбинируя закон Фурье, можно получить эквивалентную теплопроводность в паровом пространстве:

          Q=−Avλ∇T≈Avλ∆TLeff(28)

          тепловой трубой, возможные ограничения теплопередачи включают предел вязкости, предел звука, предел увлечения и предел капиллярности. Когда возникают ограничения теплопередачи, теплопередающая способность тепловой трубы значительно снижается. В этой модели приняты рекомендуемые уравнения для ограничения теплопередачи (Busse, 1973; Levy, 1968; Deverall et al., 1970; Tien and Chung, 1979):

          вязкость предел: Qv=dv2hfg64µvLeffρvPvAv(29)звуковой предел: Qs=Avρvhfg[γRvT2(γ+1)]0,5(30)унос предел: Qs=Avρvhfg[γRvT2(γ+1)]0,5 Qe=Avhfg[ρvσ2rc]1/2(31)capillary limit: Qc=2σrc−ρlgdvcosϕ+ρlgLsinϕ(fl+fv)Leff(32)

          Pv – давление пара, Av – площадь поперечного сечения парового пространства, γ – удельное отношение, Rv – постоянная зазора, σ – коэффициент поверхностного натяжения, rc – радиус капилляра, ϕ – угол наклона, fl – коэффициент трения сжиженной рабочей среды, fv – коэффициент трения пара.

          Во время расчета переходного процесса каждая предельная мощность будет рассчитываться с использованием уравнений 29–32. Если расчетное значение меньше мощности нагрева, считается, что произошло ограничение теплопередачи, и предполагается, что тепловая труба будет повреждена. В дальнейшем будет проведен дальнейший численный анализ и экспериментальные исследования для изучения реальных характеристик тепловой трубы при возникновении ограничения теплопередачи.

          3 Проверка модели

          3.1 Система нагрева для тепловой трубы

          Для проверки предложенной модели построена система нагрева для высокотемпературной тепловой трубы (рис. 4).Он включает в себя нагреватель из хромированной проволоки, удерживающее устройство, устройство контроля угла и сбор данных о температуре. Нагреватель из железо-хромовой проволоки может обеспечить максимальную мощность нагрева 4000 Вт. Чтобы максимально уменьшить утечку тепла, испаритель и адиабатическая секция покрыты изоляционным слоем из алюмосиликатной ваты.

          РИСУНОК 4 . Принципиальная схема системы отопления.

          В качестве объекта эксперимента выбрана натриевая тепловая труба длиной 1,0 м.Основные параметры этой тепловой трубы приведены в табл. 1. Для обеспечения точности температурных данных в стене сделана канавка глубиной 1 мм. С помощью высокотемпературного клея все армированные термопары К-типа фиксируются в канавке (рис. 5А). Затем их фиксируют высокотемпературным скотчем. Специально для термопар в испарителе, чтобы уменьшить влияние нагрева на измерение температуры, при намотке железо-хромовой проволоки все точки измерения шунтируются.В осевом направлении расположены десять термопар; расположение каждой термопары показано на рисунке 5B.

          ТАБЛИЦА 1 . Описание параметров натриевой тепловой трубы.

          РИСУНОК 5 . Обработка тепловых труб для экспериментов по нагреву. (A) Обработка канавок на поверхности тепловой трубы. (B) Расположение точек измерения температуры в осевом направлении.

          3.2 Подтверждение предложения модели

          Для упрощения эксперимента тепловая трубка находится в горизонтальном положении и охлаждается за счет естественной конвекции воздуха.Трехмерная CFD-модель экспериментальной системы показана на рисунке 6, которая включает натриевую тепловую трубу, электрический нагреватель и изолирующий слой. Электронагреватель упрощен как тонкий слой толщиной 2 мм, а источник нагрева задается в этом слое эквивалентным электрическому нагреву. Естественная конвекция между изолирующим слоем и окружающей средой вызывает утечку тепла, и коэффициент конвективной теплопередачи можно определить по уравнениям 33, 34. Учитывая высокую температуру секции конденсатора, существует не только естественная конвекция, но и радиационный теплообмен. .Для излучения стены это трактуется как перенос лучистой теплоты в бесконечное пространство (уравнение 35).

          Nu=C(Gr⋅Pr)n {C=0,85,n=0,188 102≤Gr⋅Pr<104C=0,48,n=1/4 104≤Gr⋅Pr<107C=0,125,n=1/3 107≤ Gr⋅Pr<1012(33)Nu=λdh Gr=gα(Tw−T∞)d3ν2 Pr=νa(34)

          , где Nu — число Нуссельта, Gr — число Грасгофа, Pr — число Прандтля. ε — коэффициент излучения материала, а σ — коэффициент Стефана-Больцмана.

          РИСУНОК 6 . Трехмерная CFD-модель экспериментальной системы.

          В ходе эксперимента тепловая трубка сначала нагревается до 1200 Вт, чтобы обеспечить полный запуск тепловой трубки.Затем регистрируют температуру по мере увеличения мощности нагрева. На рис. 7А показано распределение температуры поверхности при различной мощности нагрева, а на рис. 7В показано изменение температуры тепловой трубы во времени. На этих рисунках кривая представляет результаты расчетов с использованием этой модели, а точки разброса представляют результаты, измеренные в ходе эксперимента. По результатам сравнения установлено, что температура, рассчитанная по этой модели, мало отличается от экспериментальных результатов.Эта модель может хорошо предсказывать переходные характеристики высокотемпературной тепловой трубы, и проверяется правильность предложенной модели. Различие между двумя результатами можно приблизительно считать вызванным неопределенностью параметров, используемых в модели, и неопределенностью экспериментальной системы. Как правило, коэффициент конвективной теплопередачи, полученный из уравнения (уравнение 33), не полностью соответствует реальному значению. Неопределенность граничных условий напрямую приведет к отклонению расчетной температуры.Между тем, нестандартная работа в ходе эксперимента также приведет к неопределенности результатов. Неопределенность экспериментальной системы неизбежна. Из рисунка 7B также видно, что при постоянном увеличении мощности нагрева рабочая температура тепловой трубы будет выше, что приведет к более быстрому отклику тепловой трубы. При мощности нагрева 1600 Вт выход на квазистационарный режим занимает около 13 мин; при мощности нагрева 3000 Вт требуется всего около 7 мин.

          РИСУНОК 7 .Верификация модели экспериментальными результатами. (A) Распределение температуры тепловой трубы (B) Изменение температуры стенки во времени.

          На рис. 8А показано изменение общей разности температур тепловой трубы при различных условиях мощности нагрева. Когда мощность нагрева достаточно низкая, большая мощность приводит к большей разнице температур. Это связано с тем, что как падение температуры, вызванное потоком пара, так и градиент температуры, вызванный теплопроводностью, будут увеличиваться с увеличением мощности (рис. 8, 9).Когда мощность нагрева достаточно высока, увеличение общей разницы температур станет незаметным, что означает, что тепловая трубка вошла в оптимальный рабочий диапазон. Даже если мощность достаточно высока, образующийся пар может быстро переносить тепло к конденсатору, а это означает, что тепловая трубка демонстрирует отличные изотермические свойства и эффективную способность теплопередачи.

          РИСУНОК 8 . Результаты расчетов с использованием предложенной модели. (A) Разность температур при разной мощности нагрева. (B) Массовый расход с разной мощностью нагрева.

          РИСУНОК 9 . Распределение температуры тепловой трубки (3000 Вт).

          Эта модель не рассчитывает напрямую поток пара в паровом пространстве, однако испарение, конденсацию и расход пара можно получить с помощью упрощенного метода, упомянутого в разделе 2.2.2. Чем больше мощность, тем больше испарение и больше поток пара в паровом пространстве. Из рисунка 8В также видно, что, хотя снаружи адиабатической секции имеется изолирующий слой, высокотемпературный пар все же будет частично конденсироваться в этой секции, что приведет к снижению расхода пара в паровом пространстве.Можно прогнозировать, что при плохой теплоизоляции тепловой трубы значительная часть тепла будет передаваться в окружающую среду через адиабатический участок, что приведет к снижению эффективности теплопередачи тепловой трубы.

          4 Применение предложенной модели

          В этом разделе предложенная модель будет использоваться для численного моделирования реактора KRUSTY. Применимость этой модели будет обсуждаться. Также обсуждаются характеристики этого реактора.

          4.1 Описание реактора

          В качестве объекта исследования выбран типичный реактор с охлаждением на тепловых трубках под названием KRUSTY. Это прототип реактора для оценки производительности реакторной системы Kilopower (Poston et al., 2020; Sanchez et al., 2020; McClure et al., 2020b). Состав реактора KRUSTY показан на рисунке 10. Он включает U -Мо-топливо, отражатель BeO, регулирующий стержень, экранирующий слой, тепловые трубки Na, вакуумный сосуд, подъемный стол и генераторы Стирлинга. Тепловая мощность реактора 5.0 кВт. Всего для передачи тепла к генераторам используется восемь натриевых тепловых трубок. Цикл Стирлинга используется для выработки электроэнергии мощностью 1 кВт. Для упрощения моделирования подъемный стол и опорная конструкция игнорируются; устанавливается только реактор (рис. 11). Генераторы Стирлинга также не учитываются, работа генераторов аппроксимируется заданием разумных граничных условий конденсаторной секции тепловых труб.

          РИСУНОК 11 . Геометрическая модель реактора KRUSTY.

          Внешняя поверхность реактора всегда поддерживает естественную конвекцию с окружающей средой. Во время стационарного анализа (раздел 4.2) граница секции конденсатора устанавливается как фиксированная температура. Во время анализа слежения за нагрузкой (раздел 4.3) он устанавливается как фиксированный температурный градиент.

          4.2 Анализ стационарного состояния

          В этом разделе исследуется стационарное состояние реакторной системы KRUSTY. Приняты как предложенная в этой статье модель, так и сетевая модель.Граничная температура конденсатора тепловых труб установлена ​​равной 1052,0 К, а мощность деления – 5,0 кВт. На рис. 12 показано распределение температуры топлива с использованием предложенной модели и сетевой модели. Для сетевой модели сосредоточенная температура используется для представления распределения температуры в конкретном субрегионе. Температура на контактной поверхности между топливом и тепловой трубкой всегда постоянна. Однако предлагаемая модель может учитывать неравномерность температуры на контактной поверхности.По сравнению с результатами с использованием сетевой модели пиковая температура топлива увеличивается с 1087,6 К до 1090,8 К, а общая разность температур увеличивается с 14,4 К до 21,2 К. Для реактора KRUSTY работа чувствительна к температуре топлива, поэтому небольшое изменение температуры может вызвать очевидное изменение мощности деления. Поэтому для численного расчета реактора, охлаждаемого тепловыми трубками, важно получить максимально точное распределение температуры. Кроме того, для реакторных систем с более высокой удельной мощностью и более сложной компоновкой тепловых труб можно ожидать, что влияние температурной неравномерности контактной поверхности будет оказывать более существенное влияние на работу реактора.

          РИСУНОК 12 . Расчетное распределение температуры активной зоны реактора. (А) Предлагаемая модель. (B) Сетевая модель.

          Причиной этого явления является неравномерное распределение мощности в пространстве. На рис. 13 показано осевое распределение плотности мощности, полученное с помощью кода Монте-Карло RMC. Из-за большого удлинения этого реактора удельная мощность представляет собой распределение большого значения посередине и малого значения по обеим сторонам. Для реакторных систем с твердотельными характеристиками теплопроводность является единственным способом передачи тепла.Согласно закону Фурье, более высокий тепловой поток приведет к большему градиенту температуры, что приведет к неравномерности распределения температуры на контактной поверхности. Это напрямую влияет на фактическое распределение температуры активной зоны (рис. 13). Из рисунков 12–14 можно сделать вывод, что только трехмерное моделирование тепловых труб и расчет связи между тепловой трубой и активной зоной реактора могут дать точные результаты теплообмена. Результаты, полученные с использованием предположения о равномерной температуре, будут отклоняться от реальности.

          РИСУНОК 13 . Распределение удельной мощности вдоль осевого распределения.

          РИСУНОК 14 . Распределение температуры контактной поверхности между топливом и тепловой трубой.

          4.3 Анализ слежения за нагрузкой

          В этом разделе выбирается переходный процесс с отслеживанием нагрузки. При Т = 0,0 с мощность охлаждения конденсатора тепловой трубы устанавливается равной 2,54 кВт, что соответствует уменьшению мощности двигателя, а начальная мощность деления устанавливается равной 2,67 кВт. Разница между двумя значениями представляет собой утечку тепла через экран.Сравнение результатов моделирования с использованием предложенной модели и экспериментальных результатов показано на рисунке 15. Из этого можно сделать вывод, что существует небольшая разница между двумя результатами, и предлагаемая модель подходит для анализа реакторной системы с теплопроводным охлаждением. С одной стороны, чтобы реализовать расчет сопряжения реактора, охлаждаемого тепловой трубой, предлагаемая модель тепловой трубы не рассчитывает напрямую циркуляцию рабочего тела, а использует упрощенный метод, который может вызвать некоторую неопределенность.Между тем детальной информации об этом эксперименте недостаточно, а трехмерное моделирование и постановка граничных условий могут быть недостаточно точными.

          РИСУНОК 15 . Сравнение результатов расчетов с экспериментальными результатами (Poston, 2017).

          При данной аварии с уменьшением мощности двигателя снижается и теплотранспортная мощность тепловых труб, что приводит к повышению температуры топлива. Благодаря обратной связи топлива по реактивности мощность деления постепенно снижается, чтобы замедлить скорость роста температуры.Приблизительно при T = 300,0 с топливо достигает пиковой температуры около 1080,3 К. Приблизительно при T = 2200,0 с реактор достигает нового устойчивого состояния. На ранней стадии этой аварии реактор кратковременно перейдет в сверхкритический режим, что приведет к увеличению мощности реактора. Это связано с тем, что тепловые трубы поглощают меньше энергии, что приводит к увеличению запасов натрия в реакторе (Poston, 2017). Предлагаемая модель позволяет рассчитывать изменение поглощаемой мощности тепловых труб. С помощью коэффициента обратной связи можно предварительно смоделировать это важное явление (Guo et al., 2022). Эта модель напрямую не рассчитывает двухфазный поток рабочего тела в тепловой трубе, и разница допустима.

          На рис. 16 показано распределение температуры реактора T = 0,0 с и T = 2200,0 с соответственно. Благодаря высокой теплопроводности материала и компактности этого реактора общая разность температур реактора достаточно мала, а пик температуры приходится на внутреннюю поверхность топлива. После аварии под нагрузкой температура реактора несколько повышается из-за снижения выходной мощности генераторов Стирлинга.Во время этой аварии управляющий стержень всегда остается неподвижным, и реактор полагается только на обратную связь по реактивности для достижения регулирования мощности, демонстрируя способность этого реактора к автоматическому регулированию устойчивости.

          РИСУНОК 16 . Распределение температуры реактора. (А) Т = 0,0 с. (Б) Т = 2200,0 с.

          5 Заключение

          В данной статье предлагается модель сверхтеплопроводности (STCM) для высокотемпературной тепловой трубы, которая упрощает течение пара и перенос тепла в паровом пространстве в теплопроводность.В сочетании с сетевым методом предлагаемая модель позволяет предварительно рассчитывать испарение, конденсацию и расход рабочего тела. Добавляя ограничение теплопередачи, можно реализовать оценку безопасности тепловых труб. По сравнению с экспериментальными результатами проверяется точность модели. Он может хорошо предсказать изменение температуры высокотемпературных тепловых трубок в различных условиях.

          С помощью этой модели выполняется численное моделирование реактора KRUSTY.В ходе стационарного расчета можно обнаружить, что предложенная модель позволяет получить более реалистичное распределение температуры топлива. Для расчета переходных процессов, следующих за нагрузкой, расчетные результаты хорошо согласуются с экспериментальными результатами, что свидетельствует о применимости предложенной модели к этому типу реакторной системы. Это может быть мощный инструмент для проектирования и моделирования реакторных систем с теплотрубным охлаждением.

          Заявление о доступности данных

          Необработанные данные, подтверждающие заключение этой статьи, будут предоставлены авторами без неоправданных оговорок.

          Вклад авторов

          Ю.Г., З.Л. и З.С. внесли свой вклад в разработку концепции и дизайна исследования. YG написал первый черновик рукописи. Все авторы внесли свой вклад в доработку рукописи, прочитали и одобрили представленную версию.

          Финансирование

          Это исследование финансировалось Национальным проектом ключевых исследований и разработок Китая, № 2020YFB10, проектом Science Challenge (TZ2018001), проектом 11775126/11775127 Национального фонда естественных наук Китая и Инициативой научных исследований Университета Цинхуа. .

          Конфликт интересов

          Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

          Примечание издателя

          Все утверждения, изложенные в этой статье, принадлежат исключительно авторам и не обязательно представляют претензии их дочерних организаций или издателя, редакторов и рецензентов. Любой продукт, который может быть оценен в этой статье, или претензии, которые могут быть сделаны его производителем, не гарантируются и не поддерживаются издателем.

          Ссылки

          Аннамалай С. и Рамалингам В. (2011). Экспериментальное исследование и CFD-анализ тепловой трубы конденсатора с воздушным охлаждением. Терм. науч. 15 (3), 759–772. doi:10.2298/tsci100331023a

          CrossRef Full Text | Google Scholar

          Асмайе Л., Хагшенасфард М., Мехрабани-Зейнабад А. и Наср Эсфахани М. (2013). Анализ тепловых характеристик наножидкостей в термосифонной тепловой трубе с использованием CFD-моделирования. Тепломассоперенос 49 (5), 667–678.doi:10.1007/s00231-013-1110-6

          Полный текст CrossRef | Google Scholar

          Буссе, Калифорния (1967). «Падение давления в паровой фазе длинных тепловых трубок», в Proc. Конференция специалистов по термоэлектронному преобразованию, США, 1–2 ноября 1967 г., стр. 391–398.

          Google Scholar

          Busse, CA (1973). Теория предельного предела теплопередачи цилиндрических тепловых труб. Междунар. J. Тепломассоперенос 16 (1), 169–186. doi:10.1016/0017-9310(73)-3

          Полный текст CrossRef | Google Scholar

          Цао Ю.и Фагри, А. (1993). Моделирование периода раннего пуска высокотемпературных тепловых труб из замороженного состояния с помощью модели самодиффузии разреженных паров[J]. Дж. Теплообмен 114 (4), 1028–1035. doi:10.1115/1.25

          Полный текст CrossRef | Google Scholar

          Цао Ю. и Фагри А. (1993). Численный анализ запуска высокотемпературной тепловой трубы из замороженного состояния. Дж. Теплопередача 115 (1), 247–254. doi:10.1115/1.27

          Полный текст CrossRef | Google Scholar

          Цао Ю.и Фагри, А. (1991). Нестационарный двумерный анализ сжимаемости для высокотемпературных тепловых труб с импульсным подводом тепла. Номер. Теплопередача, А: Прил. 18 (4), 483–502. doi:10.1080/104077844804

          Полный текст CrossRef | Google Scholar

          Цао Ю. и Фагри А. (1992). Замкнутые аналитические решения высокотемпературного пуска тепловых труб и ограничения пуска в замороженном состоянии. [Дж] Дж. Теплопередача 114 (ноябрь), 1028–1035. doi:10.1115/1.23

          Полный текст CrossRef | Google Scholar

          Чи, С.В. (1976). Теория и практика тепловых труб [M] . Вашингтон, округ Колумбия: Издательская корпорация Hemispere.

          Google Scholar

          Костелло Ф. А., Монтегю А. Ф. и Мерриган М. А. (1986). Детальная переходная модель жидкометаллической тепловой трубы. Costello (FA), Inc NM (США): Los Alamos National Lab

          Google Scholar

          Deverall, JE, Kemme, JE, and Florschuetz, LW (1970). Звуковые ограничения и проблемы с запуском тепловых трубок .Лос-Аламос, Нью-Мексико (США): Национальная лаборатория Лос-Аламоса.

          Google Scholar

          Эль-Генк, М.С., и Турнье, Дж.М. (2004). Концептуальный проект энергосистемы космического реактора HP-STMCs ​​на 110 кВтэ. АИП Конф. проц. Являюсь. Инст. физ. 699 (1), 658–672.

          Google Scholar

          Ферранди К., Иориццо Ф., Мамели М., Зинна С. и Маренго М. (2013). Модель с сосредоточенными параметрами спеченной тепловой трубы: численный анализ и проверка переходных процессов. Заяв. Терм.англ. 50 (1), 1280–1290. doi:10.1016/j.applthermaleng.2012.07.022

          Полный текст CrossRef | Google Scholar

          Финк Дж. К. и Лейбовиц Л. (1995). Термодинамические и транспортные свойства натрия в жидком и парообразном состоянии . Лемонт, Иллинойс, США: Аргоннская национальная лаборатория

          Google Scholar

          Guo, YC, Li, ZG, Wang, K., and Su, Z. (2022). Метод нестационарной мультифизической связи на основе OpenFOAM для реакторов, охлаждаемых тепловыми трубками [J]. науч. Китайская технология.науч. 65, 102–114. doi:10.1007/s11431-021-1874-0

          Полный текст CrossRef | Google Scholar

          Ли, К.С., Ли, Д.И., и Бонилла, К.Ф. (1969). Расчет термодинамических и транспортных свойств паров натрия, калия, рубидия и цезия до 3000°К. Нукл. англ. Дес. 10 (1), 83–114. doi:10.1016/0029-5493(69)-9

          Полный текст CrossRef | Google Scholar

          Леви, Э. К. (1968). Теоретическое исследование тепловых труб, работающих при низких давлениях пара. ASME J. Eng. Промышленность. 90, 547–552. doi:10.1115/1.3604687

          Полный текст CrossRef | Google Scholar

          Li, H., Jiang, X., Chen, L., Ning, Y., Pan, H., and Tengyue, M. (2015). Анализ мощности теплопередачи тепловой трубы для космического реактора [J]. Ат. Энерг. науч. Тех. 49 (1), 7. doi:10.7538/yzk.2015.49.01.0089

          CrossRef Full Text | Google Scholar

          Линь З., Ван С., Ширакаши Р. и Уинстон Чжан Л. (2013). Моделирование миниатюрной колеблющейся тепловой трубы в режиме нижнего нагрева с использованием CFD с нестационарным моделированием. Междунар. J. Тепломассообмен 57 (2), 642–656. doi:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2012.09.007

          CrossRef Full Text | Google Scholar

          Liu X., Zhang R., Liang Y., Tang S., Wang C., Tian W. и др. (2020). Теплогидравлическая оценка активной зоны ядерного реактора, охлаждаемого тепловыми трубками. Энн. Нукл. Энерг. 142, 107412. doi:10.1016/j.anucene.2020.107412

          CrossRef Полный текст | Google Scholar

          Ма, Ю., Чен, Э., Ю, Х., Чжун, Р., Дэн, Дж., Chai, X., et al. (2020). Анализ аварии с отказом тепловой трубы в мегаваттном реакторе, охлаждаемом тепловыми трубами. Энн. Нукл. Энерг. 149, 107755. doi:10.1016/j.anucene.2020.107755

          CrossRef Полный текст | Google Scholar

          Mcclure, PR (2015). Проектирование реакторов с тепловыми трубками мегаваттной мощности . Лос-Аламос, Нью-Мексико (США): Лос-Аламосская национальная лаборатория

          Google Scholar

          МакКлюр, П. Р., Постон, Д. И., Клемент, С. Д., Рестрепо, Л., Миллер, Р., и Негрете, М.(2020). Эксперимент KRUSTY: Анализ аварии с введением реактивности. Нукл. Тех. 206 (Прил. 1), S43–S55. doi:10.1080/00295450.2020.1722544

          CrossRef Full Text | Google Scholar

          МакКлюр П.Р., Постон Д.И., Гибсон М.А., Мейсон Л.С. и Робинсон Р.К. (2020). Проект Kilopower: Эксперимент KRUSTY по мощности деления и потенциальные миссии. Нукл. Тех. 206 (Прил. 1), С1–С12. doi:10.1080/00295450.2020.1722554

          CrossRef Full Text | Google Scholar

          Озе, Р.В. (1985). Справочник по термодинамическим и транспортным свойствам щелочных металлов . Оксфорд: Блэквелл.

          Google Scholar

          Постон, Д. И. (2017). Проектирование космических ядерных реакторов . Лос-Аламос, Нью-Мексико (США): Национальная лаборатория Лос-Аламоса

          Google Scholar

          Постон, Д.И. (2001). Марсианский исследовательский реактор с тепловыми трубками (HOMER). АИП Конф. проц. Являюсь. Инст. физ. 552 (1), 797–804. doi:10.1063/1.1358010

          Полный текст CrossRef | Google Scholar

          Постон, Д.И., Гибсон, Массачусетс, Годфрой, Т., и МакКлюр, П.Р. (2020). КРАСТИ Проект реактора. Нукл. Тех. 206 (Прил. 1), S13–S30. doi:10.1080/00295450.2020.1725382

          CrossRef Full Text | Google Scholar

          Рей, Д., МакГлен, Р., и Кью, П. (2013). Тепловые трубки: теория, конструкция и применение . Оксфорд, Соединенное Королевство: Баттерворт-Хайнеманн.

          Google Scholar

          Рейд, Р. С. (2002). Аппроксимация переходной характеристики тепловой трубы. АИП Конф. проц.Являюсь. Инст. физ. 608 (1), 156–162. doi:10.1063/1.1449720

          Полный текст CrossRef | Google Scholar

          Санчес Р., Гроув Т., Хейс Д., Года Дж., Маккензи Г., Хатчинсон Дж. и др. (2020). Киловаттный реактор с использованием технологии Стирлинга (KRUSTY) Эксперименты с критически важными компонентами. Нукл. Тех. 206 (Прил. 1), S56–S67. doi:10.1080/00295450.2020.1722553

          CrossRef Full Text | Google Scholar

          Турнье, Дж. М., и Эль-Генк, М. С. (1992). Модель анализа переходных процессов с тепловыми трубками «HPTAM»: анализ водяных тепловых трубок. АИП Конф. проц. Являюсь. Инст. физ. 246 (1), 1023–1037. doi:10.1063/1.41777

          Полный текст CrossRef | Google Scholar

          Васильев Л.Л., Канончик Л.Е. (1993). Динамика запуска тепловых труб из замороженного состояния. Лыков А.В. Институт тепломассообмена АН Белоруссии . Минск, Беларусь: СНГ. неопубликованные данные.

          Google Scholar

          Ван К., Сун Х., Тан С., Тянь В., Цю С. и Су Г. (2020). Теплогидравлический анализ новой концептуальной системы малых ядерных реакторов, охлаждаемых тепловыми трубками. Нукл. англ. Тех. 52 (1), 19–26. doi:10.1016/j.net.2019.06.021

          CrossRef Полный текст | Google Scholar

          Ян, Б. Х., Ван, К., и Ли, Л. Г. (2020). Технология микрореактора с охлаждением на тепловых трубках: обзор. Энн. Нукл. Энерг. 135, 106948. doi:10.1016/j.anucene.2019.106948

          CrossRef Полный текст | Google Scholar

          Юань Ю., Шань Дж., Чжан Б., Гоу Дж., Чжан Б., Лу Т. и др. (2016). Исследование пусковых характеристик охлаждаемой тепловой трубой и конверсионной системы космического реактора AMTEC. Прог. Нукл. Энерг. 86, 18–30. doi:10.1016/j.pnucene.2015.10.002

          Полный текст CrossRef | Google Scholar

          Юэ, К., Чжан, К., Чжай, З. и Линг, Л. (2018). CFD-моделирование характеристик теплопередачи и потока микроканальной отдельной тепловой трубы при различных коэффициентах заполнения. Заяв. Терм. англ. 139, 25–34. doi:10.1016/j.applthermaleng.2018.01.011

          Полный текст CrossRef | Google Scholar

          Цзо, З. Дж., и Фагри, А. (1998).Сетевой термодинамический анализ тепловой трубы. Междунар. J. Тепломассообмен 41 (11), 1473–1484. doi:10.1016/s0017-9310(97)00220-2

          Полный текст CrossRef | Google Scholar

          Теплопередача

          Теплопередача

          Из-за внутреннего сопротивления (т.е. высокой теплопроводности) картофель не нагревается. вверх равномерно. Центр картофеля нагревается не так быстро, как часть под ним. кожа.Этот простой факт уже известен большинству людей или, по крайней мере, мог догадаться. Достаточно простые измерения температуры на разных глубинах и в разное время также показать, что это правда. Переходный баланс энергии на твердом теле с постоянной теплопроводностью:


          Щелкните здесь для просмотра номенклатурного списка

          Используя закон Фурье:

          приходим к общему выражению для изменения температуры:

          где а – коэффициент температуропроводности:

          Если мы предположим, что в осевом направлении перенос тепла не происходит, мы можем переписать выражение только в одном измерении:

          или для цилиндров:

          Для удобства воспользуемся также новой безразмерной температурной переменной Y, которая принимает значения от от 0 до 1 вместо T:

          Переписав уравнение Фурье через Y, определив граничные условия и то решение уравнения дает комплексное выражение, где Y выражается как функция из трех безразмерных групп:


          В термине X время (t) и температуропроводность a делятся на квадрат радиуса (r).Короче говоря, n означает «глубину», то есть длину (x), деленную на общую длину (x 0 ), или для цилиндров и сфер на радиус (r). Последний член m представляет собой отношение между теплопроводностью (k) и общим коэффициентом теплопередачи (h).

          Полученное выражение будет очень сложным, и его аналитическое решение займет очень много времени. Однако существуют диаграммы (разработанные, в частности, Герни и Лурье), где X откладывается относительно Y для разных значений n и m.Однако проблема в этом случае заключается в том, что у нас есть три неизвестные переменные, h, k и a. Но поскольку температуропроводность (a) является функцией плотности картофеля (r), теплоемкости (Cp) и теплопроводности (k), а литературные значения [2] могут быть найдены как для a, так и для Cp, эти три могут быть найдены. сократиться до двух, h и k. Предполагая значение k, мы получаем значение h. Значение k для свежего картофеля, найденное в литературе, составляет 0,554 Вт/м·К. Используя это значение k и нанеся график зависимости X от Y, можно найти значение m, сравнив диаграмму с диаграммами Герни-Лурье из справочной литературы. [2,3] Использование данных о температуре в центре картофеля (т. е. n = 1) является точным способом сделать это, поскольку диаграммы для центральной точки обычно являются наиболее подробными. Как только значение m известно, k легко вычисляется.

          Согласно справочной литературе [3] коэффициент теплопередачи для неподвижного воздуха должно быть между 2,8 и 23, а это означает, что 9 — весьма разумное значение.


          Нажмите здесь, чтобы перейти к графикам

          (а) Значения коэффициента теплопередачи h, рассчитанные для обогревателей…

          Контекст 1

          … используя уравнение (6), значения h могут быть получены как h = V a I/ [(T s,max – Ta )A]. Затем, используя результаты, представленные на рисунках 2a-c, значения h, найденные при T = 30, 60 и 96%, аналогичны, как на рисунке 3a, но наименьшее значение T s,max соответствует наибольшему значению h. Сравнение экспериментальных и теоретических зависимостей температуры поверхности от источника питания, представленных на рис. 3а, показывает прекрасное совпадение….

          Контекст 2

          … с использованием результатов, представленных на рисунках 2a-c, значения h, найденные при T = 30, 60 и 96%, аналогичны, как на рисунке 3a, но самые низкие Значение T s,max соответствует наибольшему значению h. Сравнение экспериментальных и теоретических зависимостей температуры поверхности от источника питания, представленных на рис. 3а, показывает прекрасное совпадение. …

          Контекст 3

          … Рисунок 3b и дополнительный рисунок S2, термическая стабильность и долговечность CFH с различными значениями коэффициента пропускания T были оценены для 20 циклов приложенного напряжения для достижения изменения температуры в Диапазон 30 ° C ⩽ T s ⩽ 107 1C (рис. 3b и дополнительный рисунок S2).Производительность нагрева остается постоянной даже после 20 циклов. …

          Контекст 4

          … Рисунок 3b и дополнительный рисунок S2, термическая стабильность и долговечность CFH с различными значениями коэффициента пропускания T были оценены для 20 циклов приложенного напряжения для достижения изменения температуры в Диапазон 30 ° C ⩽ T s ⩽ 107 1C (рис. 3b и дополнительный рисунок S2). Производительность нагрева остается постоянной даже после 20 циклов. …

          Контекст 5

          …. Примечательно, что окисление меди оказалось незначительным, как показано в дополнительной таблице S3. На рис. 3с сравнивается повышение температуры CFH с различными значениями коэффициента пропускания (T). Пленка с более высокой прозрачностью требует большего времени и большего напряжения для достижения той же T s = 185 °C. …

          Контекст 6

          … возможно увеличение диаметра поперечного сечения медных волокон и их сплавления в местах пересечения; оба изменения способствуют снижению электрического сопротивления.На рисунке 3d и в дополнительной таблице S4 показаны улучшенные характеристики нагрева в четырех случаях с изменением t s и t p . Температура поверхности T s значительно увеличилась со 185 до 284 ° C, поскольку t p увеличилось с 2 до 12 с, когда t s было зафиксировано на уровне 5 с (дополнительная таблица S4). …

          Контекст 7

          … соответствующее изменение сопротивления выражается как ΔR s = (R s − R s0 )/ R s0 , где R s0 — начальное сопротивление, а R s — сопротивление после изгиба контрольная работа.Дополнительный рисунок S3 показывает ΔR s = 0,035. Эта исключительная гибкость CFH, о чем свидетельствует его сохранение сопротивления после изгиба, является преимуществом для различных промышленных применений. …

          Контекст 8

          … образец растягивается в одном направлении, горячая точка остается нагретой во время растяжения подложки Ecoflex. Дополнительные рисунки S3 и 4 демонстрируют повторяемость характеристик пленки CFH. Испытание на изгиб до 1000 циклов и соответствующая постоянная температура поверхности Таблица 1. Свойства прозрачных пленочных нагревателей с использованием различных материалов. Очень гибкий нагреватель на сложной трехмерной поверхности. CFH….

          Контекст 9

          … Рисунки S3 и 4 демонстрируют воспроизводимость характеристик пленки CFH. Испытание на изгиб до 1000 циклов и соответствующая постоянная температура поверхности Таблица 1. Свойства прозрачных пленочных нагревателей с использованием различных материалов. Очень гибкий нагреватель на сложной трехмерной поверхности. CFH. Точно так же испытание на растяжение до 300% также обеспечивает надежную механическую стабильность нагревателя, как показано на дополнительном рисунке S3b….

          Контекст 10

          … испытание на изгиб до 1000 циклов и соответствующая постоянная температура поверхности s) на дополнительном рисунке S3a подтверждают механическую устойчивость CFH. Точно так же испытание на растяжение до 300% также обеспечивает надежную механическую стабильность нагревателя, как показано на дополнительном рисунке S3b. Этот тест на растяжение повторяли до 50 раз и выявили лишь незначительное изменение T s ….

          Нагрев рампы при высокоскоростном переходном тепловом измерении с уменьшенной погрешностью

        • [1] Айрленд П., «Внутреннее охлаждение лопаток турбины», доктор философии. Диссертация, унив. Оксфорд, Оксфорд, Англия, Великобритания, 1987.

        • [2] Мартинес-Ботас Р., Лок Г. и Джонс Т., «Измерения теплопередачи в кольцевом каскаде трансзвуковых лопаток газовой турбины с использованием нестационарного жидкого кристалла». Техника», Journal of Turbomachinery , Vol. 117, № 3, 1995, с.425–431. doi: https://doi.org/10.1115/1.2835678

        • [3] Гиллеспи Д., Ван З. и Айрленд П., «Нагревательный элемент», заявка на патент Великобритании PCT/GB96/2017, 1995.

        • [4] Айрленд П., Нили А., Гиллеспи Д. и Робертсон А., «Измерения турбулентного теплообмена с использованием жидких кристаллов», International Journal of Heat and Fluid Flow , Vol. 20, № 4, 1999, стр. 355–367. doi: https://doi.org/10.1016/S0142-727X(99)00030-2

        • [5] Бергман Т., Лавин А., Инкропера Ф. и ДеВитт Д., Основы тепло- и массообмена , Wiley, Нью-Йорк, 2011, стр. 310–317.

        • [6] Мецгер Д. и Ларсон Д., «Использование покрытий для определения температуры плавления для измерения теплопередачи при локальной конвекции в прямоугольных каналах с поворотами на 90 градусов», Journal of Heat Transfer , Vol. 108, № 1, 1986, стр. 48–54. doi: https://doi.org/10.1115/1.3246903

        • [7] Мецгер Д., Бункер Р. и Бош Г., «Переходное жидкокристаллическое измерение локальной теплопередачи на вращающемся диске с ударом струи», Journal of Turbomachinery , Vol. 113, № 1, 1991, стр. 52–59. doi: https://doi.org/10.1115/1.2927737

        • [8] Эккад С.В. и Хан Дж.-К., «Техника переходной жидкокристаллической термографии для измерения теплопередачи газовых турбин», Измерение, наука и техника , Том. 11, № 7, 2000, стр. 957–968. doi: https://doi.org/10.1088/0957-0233/11/7/312

        • [9] Шантелуп Д., Хуанеда Ю. и Болкс А., «Комбинированные трехмерные измерения расхода и теплопередачи в двухходовом внутреннем канале охлаждающей жидкости аэродинамических профилей газовой турбины», Journal of Turbomachinery , Vol. 124, № 4, 2002, стр. 710–718. doi: https://doi.org/10.1115/1.1506176

        • [10] Тенг С., Хан Дж. К. и Азад Г. М. С., «Подробное распределение коэффициента теплопередачи на наконечнике лопатки крупномасштабной газовой турбины», Journal of Теплообмен , Том. 123, № 4, 2001, стр. 803–809. дои: https://дои.org/10.1115/1.1373655

        • [11] Ян Ю. Ю. и Оуэн Дж. М., «Неопределенности в измерениях переходного теплообмена с помощью жидких кристаллов», International Journal of Heat and Fluid Flow , Vol. 23, № 1, 2002, стр. 29–35. doi: https://doi.org/10.1016/s0142-727x(01)00125-4

        • [12] Carlomagno GM и Cardone G., «Инфракрасная термография для измерения конвективной теплопередачи», Experiments in Fluids , Том. 49, № 6, 2010. С. 1187–1218.doi: https://doi.org/10.1007/s00348-010-0912-2

        • [13] Шульц А., «Инфракрасная термография в применении к пленочному охлаждению компонентов газовой турбины», Измерение науки и техники , Том. 11, № 7, 2000, стр. 948–956. doi:https://doi.org/10.1088/0957-0233/11/7/311

        • [14] Эккад С.В., Оу С.К. и Ривир Р.Б., «Метод нестационарной инфракрасной термографии для одновременного определения эффективности пленочного охлаждения и нагрева». Измерения коэффициента передачи из одного теста», Journal of Turbomachinery , Vol.126, № 4, 2004 г., стр. 597–603. doi:https://doi.org/10.1115/1.17

        • [15] Эккад С.В., Оу С.К. и Ривир Р.Б., «Влияние пульсации струи и рабочего цикла на пленочное охлаждение от одиночной струи на модели передней кромки», Journal of Turbomachinery , Vol. 128, № 3, 2006 г., стр. 564–571. doi: https://doi.org/10.1115/1.2185122

        • [16] Mee DJ, Chiu HS и Ireland PT, «Методы подробных измерений теплопередачи в холодных сверхзвуковых продувочных туннелях с использованием термохромных жидких кристаллов», International Journal тепломассообмена , Vol.45, № 16, 2002 г., стр. 3287–3297. doi:https://doi.org/10.1016/s0017-9310(02)00050-9

        • [17] Zhang Q., He L., Wheeler A., ​​Ligrani P. and Cheong B., «Overtip Структура ударной волны и ее влияние на теплообмен конца лопатки турбины», Journal of Turbomachinery , Vol. 133, No. 4, 2011, Paper 041001. doi:https://doi.org/10.1115/1.4002949

        • [18] Чжан К., О’Дауд Д., Хе Л., Олдфилд М. и Лиграни P., «Аэротермические характеристики околозвуковой турбинной лопатки с различными зазорами — часть I: теплопередача наконечника», Journal of Turbomachinery , Vol.133, No. 4, 2011, Paper 041027.

        • [19] О’Дауд Д.О., Чжан К., Хе Л., Олдфилд М.Л.Г., Лиграни П.М., Чеонг Б.С.И. и Тибботт И., «Аэротермические характеристики крылышка в двигателях, представляющих числа Маха и Рейнольдса », Journal of Turbomachinery , Vol. 133, No. 4, 2011, Paper 041026. doi:https://doi.org/10.1115/1.4003055

        • [20] Рой А., Джайн С., Эккад С.В., Нг В.Ф., Лохаус А.С. и Кроуфорд М.Э. , «Характеристики теплопередачи околозвукового прохода лопаток турбины при наличии потока утечки через входную щель и зазор поверхности сопряжения с контуром торца», ASME International Paper GT2014-26476, Fairfield, NJ, 2014.

        • [21] Анто К., Сюэ С., Нг В., Чжан Л. и Мун Х., «Влияние зазора наконечника и числа Маха на выходе на наконечник лопатки турбины и теплопередачу вблизи наконечника», ASME International Paper GT2013-94345, Fairfield, NJ, 2013.

        • [22] Xi J., Zhang Q., Li M. and Wang Z., «Расширенное управление потоком в аэродинамической трубе со сверхзвуковой продувкой с использованием расширенного фильтра Калмана», ASME International Paper GT2013-95281, Fairfield, NJ, 2013.

        • [23] Evans R., Доус В. и Чжан К., «Применение плана эксперимента к испытательной камере каскада газовой турбины», ASME International Paper GT2013-94314, Fairfield, NJ, 2013.

        • [24] Чен В., «Улучшения по измерению обычных переходных тепловых режимов на лопатках турбины», MS Диссертация, Шанхайский университет Цзяо Тонг, Шанхай, КНР, 2013.

        • .130, № 2, 2008 г., стр. 1–9. doi: https://doi.org/10.1115/1.2752188

        • [26] О’Дауд Д.О., Чжан К., Хе Л., Лиграни П.М. и Фридрихс С., «Сравнение методов измерения теплопередачи на трансзвуковых Наконечник лопатки турбины», Journal of Turbomachinery , Vol. 133, No. 2, 2011, Paper 021028. doi:https://doi.org/10.1115/1.4001236

        • [27] Devore J., Вероятность и статистика для технических и естественных наук , Cengage Learning, Boston , 2011, с.504–508.

        • [28] Коулман Х. В. и Стил В. Г., Эксперименты, проверка и анализ неопределенностей для инженеров , Wiley, Нью-Йорк, 2009 г.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.