Теплопроводность газоблок: Nothing found for Vidy Svojstva Teploprovodnost Gazobetona 128%23I 4

Содержание

от чего зависит коэффициент, как правильно рассчитать и каковы требования к материалу для наружных и внутренних стен

Газобетонные блоки применяют для возведения одно- и многоэтажных зданий. Этот материал пользуется популярностью при строительстве жилых домов, сараев, бань, гаражей и не только.

Существует несколько видов газоблоков. Все они отличаются по ряду показателей, базовым из которых является теплопроводность.

О том, что это за значение, от чего оно зависит и как влияет на выбор строительного материала, читайте в статье.

Содержание

  • 1 Что означает понятие?
    • 1.1 От чего зависит этот показатель?
  • 2 Какой бывает: сравнительные характеристики
  • 3 Требования к газобетонным блокам разной маркировки
    • 3.1 Для наружных и внутренних стен
    • 3.2 Для ненесущих перегородок
  • 4 Как рассчитать необходимую теплопроводимость?
  • 5 Последствия неправильного выбора
  • 6 Заключение

Что означает понятие?

Коэффициент теплопроводности – это способность газобетона передавать тепловую энергию.

То есть, чем выше этот показатель, тем быстрее блоки будут отдавать набранное тепло в окружающую среду.

В результате, помещение выхолаживается с высокой скоростью.

Знать показатели теплопроводности строительного материала важно, так как от этого параметра зависит то, насколько комфортно будет проживать в помещении в холодное время года.

Этот показатель напрямую влияет на сумму, которую владельцы дома из газобетона будут тратить на оплату отопления.

От чего зависит этот показатель?

Показатели теплопроводности газоблоков зависят от пористости материала. Чем больше в блоке пустот, тем быстрее он отдаст накопленное тепло.

Плотность газобетона и его теплопроводность – это взаимосвязанные понятия. Плотность блоков обозначается маркировкой D300 – D1200. Чем меньше цифра, тем выше его теплопроводность.

Также имеется зависимости теплопроводности от влажности окружающей среды и влажности внутри помещения. Она повышается с увеличением влажности воздуха. Поэтому так важно учитывать климатическую зону, в которой будет возведена постройка. Отдельно узнайте о том, что такое влагостойкость газоблока и боится ли влаги данный материал.

Какой бывает: сравнительные характеристики

В зависимости от плотности газобетонного блока и процента влажности, будут отличаться показатели теплопроводности строительного материала. Сравнительная характеристика приведена в таблице, где Т – теплопроводность.

Плотность блоков Т при 0% влажности Т при 4% влажности Т при 5% влажности
D300 0.072 0.084 0.088
D400 0.096 0.113 0.117
D500 0.112 0.141 0.147
D600 0.141 0.160 0.183

Из таблицы становится понятно, что чем плотнее блоки, тем выше их теплопроводность. Также она возрастает при повышении уровня влажности.

Требования к газобетонным блокам разной маркировки

Выбирая газобетонные блоки для строительства, нужно учитывать, какая именно стена будет из него возводиться. Существуют определенные требования к строительному материалу, используемому для наружных, внутренних, несущих и ненесущих стен.

Для наружных и внутренних стен

Для наружных стен одноэтажных зданий используют газобетон маркировкой не ниже D500. Внутренние не несущие стены могут быть выложены газоблоками с маркировкой D300 и D400.

Также допустимо их использование для теплоизоляции строений, выполненных из другого материала.

Однако в связи с повышенной хрупкостью таких блоков, для возведения несущих стен они не подходят. Требования к теплопроводности газоблоков для разных типов стен:

  • D300 и D400 – используют в качестве материала для теплоизоляции наружных стен.
  • D500 – D900 – подходит для возведения наружных и несущих внутренних стен.
  • D1000 – D1200 – используют для возведения несущих стен в многоэтажных зданиях.

Требования, предъявляемые к газоблокам, зависят от того, какая именно постройка будет из него возведена. Если материал закупается для строительства гаража, неотапливаемого сарая, мастерской или дачи для временного пребывания, то качественная теплоизоляция им не нужна.

Необходимо обращать внимание только на прочность блоков. В этом случае наиболее подходящим считается материал с маркировкой D400 – D500. Он подходит для строительства в большинстве регионов РФ.

Для ненесущих перегородок

Ненесущие перегородки можно возвести из любого газобетона. Однако большинство строителей советуют сделать выбор в пользу блоков с маркировкой D300 и D400. Они имеют достаточную прочность, чтобы выдержать нагрузку, возлагаемую на ненесущие стены, и позволяют сохранять тепло внутри помещения.

Кроме того, стоит такой материал дешевле, чем его плотный аналог. Поэтому такая покупка будет более выгодной с экономической точки зрения и не отразится на качестве постройки. Все основные характеристики перегородочного газоблока и правила его выбора подробно описаны здесь.

Как рассчитать необходимую теплопроводимость?

Стены из газоблоков должны иметь достаточную ширину, чтобы в помещении сохранялось тепло. Если сделать их слишком тонкими, то здание будет выхолаживаться. Чтобы не столкнуться с такой проблемой, необходимо правильно выполнить расчеты. Не допустить ошибку помогают правила СНИП, которые имеются для каждого региона страны. Влажностный режим бывает 3 типов:

  • Влажный – 1.
  • Нормальный – 2.
  • Сухой – 3.

Понять, в каком регионе проживает человек, поможет специальная карта:

Чем выше уровень влажности воздуха в регионе проживания, тем толще и плотнее должны быть стены, так как сырость способствует быстрым теплопотерям.

Без учета коэффициента теплопроводности газобетонного блока невозможно правильно определить толщину стены строящегося здания.

Чтобы точно высчитать толщину стен, прибегают к специальной формуле. Она выглядит следующим образом:

T=Rreg x λ, где:

  • T – это толщина стены.
  • Rreg – необходимое сопротивление по теплопередаче для разных городов РФ.
  • λ — это коэффициент теплопроводности для газоблока (зависит от его плотности).

Пользоваться этой формулой очень просто. Практический пример:

Rreg для Москвы – 3,28.
λ для газоблока марки D500, 5% влажности – 0,14.
Итого: Т= 3,28 x 0,147 = 0,48.

Значит, толщина стены в Москве с учетом теплопроводности выбранного газоблока должна составлять не менее 48 см.

Для примера приведена минимальная толщина стен из газоблоков марки D500 для разных городов России:

  • Москва – 35 см.
  • Новосибирск – 45 см.
  • Якутск – 65 см.

Чем выше показатели влажности в регионе и чем там холоднее, тем толще должны быть стены. В противном случае добиться качественной теплоизоляции не удастся.

Неопытные строители часто возводят слишком тонкие стены, руководствуясь рекомендациями производителей газоблоков, которые не учитывают множество факторов в виде мостиков холода, климатических особенностей региона и пр.

Специалисты в этом вопросе приходят к единому мнению: стена из газобетона не должна быть тоньше 350 мм.

Последствия неправильного выбора

Если для возведения постройки был выбран блок с теплопроводностью выше рекомендуемой, придется столкнуться с такими проблемами, как:

  1. Стены будут быстро отдавать тепло, из-за чего в зимнее время существенно возрастут расходы на отопление.
  2. В помещении будет сыро, на стенах начнет скапливаться конденсат, что приведет к появлению плесени.
  3. Влажные стены быстро промерзают. Вода, собравшаяся внутри, увеличивается в размерах и разрушает газоблок. В результате, стены начнут крошиться, в них появятся микротрещины, которые в будущем сольются в крупные дефекты, и постройка рухнет.

В целом, проживать в холодном доме некомфортно. Неправильный климат внутри помещения ведет к развитию хронических заболеваний.

Заключение

Газобетонные блоки обладают хорошей теплопроводностью, но лишь при условии правильного выбора строительного материала. Для этого необходимо обращать внимание на показатели уровня прочности газобетона, а также на климатические условия, в которых ведутся работы. Обязательно учитывает влажность воздуха и тип возводимой стены.

Коэффициент теплопроводности газобетона: d400, d500, калькулятор теплопотерь

Человек во все времена стремился к бытовому комфорту, неотъемлемой частью которого является тёплое жилище. Обеспечить дом одним лишь отоплением всегда было сложно и дорого. Поиск стеновых материалов, аккумулирующих тепло, но не слишком быстро отдающих его в атмосферу, привёл к созданию ячеистых бетонов, и самым древним из них можно считать пенобетон.

Но настоящим прорывом XX века стал синтезный газобетон, приобретающий пористую структуру не за счёт воздействия ПАВ, а благодаря реакции алюминиевой пудры с щелочной средой. При такой технологии коэффициент теплопроводности газобетона уменьшается за счёт плотности, а прочность остаётся на высоте – в этом и есть главное достоинство материала.

Содержание

  1. Что такое коэффициент теплопроводности
  2. Тепловые особенности блоков
  3. Теплопроводность газобетона по плотности
  4. Теплопроводность газоблока в сравнении с другими материалами
  5. Физико-механические свойства газобетона
  6. Утепление газобетона – как снизить теплопроводность кладки
  7. Пенопластом
  8. Минеральной ватой
  9. Эковатой
  10. Теплой штукатуркой
  11. Заключение
  12. Калькулятор дома из газобетона

Что такое коэффициент теплопроводности

Существует точное определение, что представляет собой коэффициент теплопроводности, и приводится оно в своде правил 61. 13330. Применяемая для его обозначения цифра с единицей измерения Вт/м*С, характеризует количество теплоты, которое материал способен передать за единицу времени и при равном единице температурном градиенте через единицу площади. Из всех теплофизических характеристик бетона, эта наиболее важна – во всяком случае, когда речь идёт об ограждающих конструкциях.

Нужно ли утеплять газоблок 400 мм

Подробнее

Тепловые особенности блоков

Чем меньше коэффициент теплопроводности, тем эффективнее материал сохраняет тепло. Эта характеристика напрямую зависит от плотности цементного камня, наличия в нём крупного наполнителя и его собственных свойств. Именно поэтому у бетона на гранитном щебне плотностью 2400 кг/м3, КТ составляет 1,510 Вт/м*С, а у бетона на поризованном заполнителе (керамзите, аглопорите) с минимальной плотностью 1200 кг/м3 — вполовину меньше: 0,7 Вт/м*С.

Виталий Кудряшов

Строитель
Автор портала full-houses.ru

Задать вопрос

Кроме количества пор в цементном камне и его заполнителе, на теплопроводность влияет ещё и его влажность, так как воздействие оказывают и свойства воды. Чем больше её процент, тем больше повышается и способность к передаче тепла, поэтому так важно уберегать газобетонные (да и любые другие) стены от намокания.

У конструкционно-теплоизоляционного газобетона в составе вообще нет крупного заполнителя, а песок или шлак перемолоты в муку. Поэтому даже при плотности 700 кг/м3, теплопроводность блоков не выше 0,192 Вт/м*С. Это значение ещё уменьшается параллельно со снижением объёмного веса (плотностью) камня, поэтому у блоков марки D300 показатель теплопроводности намного меньше (0,082 Вт/м*С).

Дом из бруса

23.78%

Дом из кирпича

17.64%

Бревенчатый дом

13.78%

Дом из газобетонных блоков

19.14%

Дом по канадской технологии

11.06%

Дом из оцилиндрованного бревна

3.48%

Монолитный дом

4%

Дом из пеноблоков

3.81%

Дом из сип-панелей

3.32%

Проголосовало: 3679

Теплопроводность газобетона по плотности

Ниже представлена таблица, в которой указаны показатели теплопроводности газобетона по маркам:

Марка газобетона по плотностиКоэффициент теплопроводности газоблока Вт/м*С
В сухом состоянииПри равновесной влажности 4%
D3000,0800,082
D4000,0950,100
D5000,1180,127
D6000,1370,150
D7000,1650,192
D8000,1820,215

Теплопроводность газоблока в сравнении с другими материалами

Голые цифры вряд ли о чём-то скажут человеку несведущему. Всё познаётся в сравнении, поэтому для наглядности предлагаем сравнить коэффициент теплопроводности газобетона с аналогичными характеристиками других материалов, применяемых для возведения стен домов.

Вид стенового материалаСредняя плотность (кг/м3)Теплопроводность (Вт/м*С)
Кирпич глиняный пустотелый12000,35
Кирпич силикатный18000,7
Керамоблок8200,19
Арболит6000,12
Газоблок5000,12
Пеноблок6000,14
Шлакоблок8000,5
Керамзитоблок8000,5
Сосна5000,15

Как видите, самый маленький коэффициент теплопроводности имеют газобетон и арболит, а соответственно, стены из них будут самые тёплые.

Физико-механические свойства газобетона

Кроме физико-технических свойств, к коим относятся теплопроводность, паропроницаемость и сорбционная влажность, у строительных материалов есть и физико-механические характеристики. Таковыми у ячеистых бетонов являются морозостойкость и класс прочности на сжатие, по показателям которых изделиям присваиваются марки.

  • Морозостойкостью (обозначается F) называют способность насыщенного водой камня выдерживать попеременное замораживание и оттаивание без потери массы и снижения прочности. Какое количество циклов выдержит испытуемый образец бетона, такая марка по морозостойкости ему и присваивается.
  • Минимально возможный показатель для ячеистых блоков – 15 циклов. Такое требование предъявляет ГОСТ к теплоизоляционно-конструкционному бетону, применяемому для возведения наружных стен зданий.
  • Для определения морозостойкости образцы погружают в воду на двое суток, после чего на 4 часа помещают в морозильную камеру. Затем вынимают, и дав пару часов постоять в тепле, снова замораживают. Проведя минимальное количество циклов (15), проверяют прочность. Если она не изменилась, продолжают испытание далее до тех пор, пока очередная проверка (через 25, 35, 50 и т. д. циклов) не зафиксирует прочностные изменения.

Представленные свойства материалов помогут определиться, что выбрать: шлакоблок или газоблок для дома.

Подробнее

  • Но главной характеристикой бетона, на основании которой определяется сфера его применения, является прочность на сжатие. Выражается она в мегапаскалях, и определяется как величина приложенной к образцу-кубику нагрузки, при которой он начинает разрушаться.
  • На основе испытаний бетону присваивается класс: обозначается он буквой В, а цифра рядом с ней показывает какая нагрузка может обеспечить образцу не менее 95% первоначальной прочности. Минимально допустимый класс прочности для газобетона, при котором из него можно возводить несущие стены – В1,5.

Если газобетон твердеет в естественных условиях, такой класс прочности будет только у блоков плотностью 600 кг/м3. При автоклавной обработке даже у блоков D300 прочность выше (не менее В2). А если учесть, что при такой плотности значительно снижается коэффициент теплопроводности, становится понятно, что именно этот материал даёт возможность получить самые теплоэффективные стены.

Развитие автоклавной технологии производства дало возможность значительно изменить классификацию ячеистых бетонов, которые при минимальной плотности получают достаточную для конструкционного использования прочность. В процессе синтезирования, под воздействием подаваемого под высоким давлением пара, в бетоне образуется более прочное вещество (гидросиликат кальция). Оно упрочняет структуру цементного камня, тем самым и обеспечивая ему отличные характеристики.

Утепление газобетона – как снизить теплопроводность кладки

Если говорить о теплопроводности самого газоблока, то она зависит от его плотности — то есть, количества в камне пор, заполненных воздухом. Чем их больше, тем ниже КТ — ведь воздух самый лучший утеплитель, и его присутствие меняет характеристики бетона.

При намокании камня воздух вытесянется водой — а она наоборот, лучше проводит тепло. Постоянное присутствие влаги может вообще свести к нулю теплоизоляционные свойчтва бетона, поэтому там, где высокая влажность воздуха обусловлена климатически, толщину внешних стен увеличивают.

  • На теплопроводность кладки оказывает влияние соответствующая характеристика кладочного раствора. Наиболее высокий коэффициент у ЦПС, поэтому в кладке на растворе швы становятся местами активных теплопотерь.
  • У цементного клея показатель теплопроводности ниже, так как в нём и вяжущее, и песок имеют тонкий помол. Его можно наносить тонким слоем – всего 2-3 мм против 10-12 мм в случае с обычным раствором (вот почему ЦПС рекомендуется применять только для кладки 1-го ряда).
  • Самым выгодным в плане теплопроводности является полиуретановый клей, у которого она даже ниже, чем у газобетона. Но применять ППУ клеи можно только для монтажа блоков 1 категории качества, так как здесь решающее значение имеет точность геометрии газоблоков.

Плотность ячеистого бетона оказывает решающее влияние на его прочность, поэтому маркируют готовые изделия именно по этому показателю.

Подробнее

  • Теплопроводность кладки в целом сильно снижается и за счёт присутствующих в ней железобетонных элементов. В многоэтажных зданиях таковыми являются все элементы несущего каркаса, в малоэтажных домах – это перемычки, колонны и армопояса.
  • Колонны в домах проектируются не так уж часто, а монолитные балки формируют так, чтобы снаружи они тоже были защищены слоем газобетона. Для этой цели опалубка собирается не из досок, а из газоблоков с U-образным сечением, внутрь которых и заливается тяжёлый бетон. Как вариант, неснимаемую опалубку для армопояса собирают их тонких перегородочных блоков, что значительно удешевляет данную конструкцию.
  • Если монолитные участки кладки ничем не защищены, да и сама она велась на цементно-песчаном растворе, газоблочные стены в силу своей теплотехнической однородности не будут обеспечивать такой же коэффициент теплопроводности, как монолитный газобетон. Соответственно, требуется дополнительное утепление — причём, характеристики утеплителя тоже должны приниматься в расчёт при определении толщины стены.

Остаётся только разобраться, чем лучше утеплять — и тут решающее значение имеет паропроницаемость теплоизоляционного материала.

Пенопластом

Вспененные пластики, к коим в строительном мире принято относить пенополистирол и пенополиуретан, с точки зрения теплоизоляционных свойств просто идеальны, потому что коэффициент теплопроводности у них в три зараза меньше, чем у самого газобетона.

Вид пенопластаТеплопроводность (Вт/м*С)Паропроницаемость (мг/м*ч*Па)
Беспрессовый пенополистирол, плотность 33 кг/м30,0310,013
Экструзионный пенополистирол, плотность 45 кг/м30,0360,013
Пенополиуретан плотностью 40 кг/м30,0290,050
  • Пенопласты практически водонепроницаемы, не содержат органики, а потому имеют длительный срок службы. И всё бы хорошо, эти материалы, особенно на полистирольной основе, имеют очень низкую паропропускную способность, что для газобетона составляет определённую проблему.
  • Правильное утепление, позволяющее вынести точку росы за пределы здания, производится только снаружи. Учитывая высокий коэффициент паропроницаемости газобетонной кладки, пар должен выйти с внешней стороны стен. Присутствие адгезионно смонтированного паронепроницаемого материала ведёт к тому, что пар запирается в толще стен: частично он возвращается назад, а часть конденсируется, повышая влажность ограждающих конструкций.
  • Допускать такого развития событий никак нельзя, поэтому пенопласты если и монтируют снаружи, то делают это не на этапе строительства дома, а спустя полгода или даже год после его окончания. Что это даёт? За это время довольно высокая тридцатипроцентная влажность, которая имеется у блоков в результате автоклавной обработки, да ещё подпитанная мокрыми процессами, сопровождающими кладку и внутреннюю отделку стен, снижается до нормативных 5-6%.
  • Кладка становится практически сухой, особенно если изнутри стены облицованы паронепроницаемыми материалами (керамическая плитка, цементная штукатурка, виниловые обои) или защищались пароизоляционными плёнками. В таком случае, пенопласт на фасаде будет отличным решением для утепления – нужно только правильно рассчитать толщину.
  • Если же изнутри стены отделывались, к примеру, гипсовой штукатуркой с бумажными обоями, или декоративной краской прямо по кладке, пар будет беспрепятственно заходить в толщу стен, не имея снаружи выхода (не поможет даже вентилируемый фасад).
  • Такая схема отделки запускает процесс вторичного увлажнения, источником которого является конденсационная влага. Отсюда и сырые стены, и плачущие окна, и плесень в углах, так что отделка в домах с ячеистобетонными стенами играет главную роль в создании комфортного микроклимата.

Конденсация паров начинается при температуре под утеплителем ниже +8 градусов. Чтобы не дать ей снижаться, при среднезимней температуре -8 градусов толщина утеплителя должна быть не менее 80 мм. При более холодном климате, для утепления газобетонных фасадов обычно используют ЭППС или ППУ толщиной 100-150 мм.

В системах вентилируемых фасадов использовать пенопласты не имеет смысла, так как пар в вентзазор практически не выходит. К тому же при пожаре такой утеплитель довольно быстро воспламеняется, образует много дыма и выделяет токсичные вещества, чему способствует проникающий в продухи кислород.

Минеральной ватой

Для защиты фасада от промерзания минеральная вата является лучшим выбором, потому что не горит и пропускает пар быстрее газобетона. Многие относятся к ней с предубеждением, памятуя об эмиссии волокон, способности к намоканию, усадке и небольшом сроке службы. Однако современные минваты имеют великолепные физические характеристики, да и от намокания атмосферной влагой защищены отделочным материалом. Соответственно, долговечность утеплителя адекватна сроку службы стен здания.

Общим термином «минвата» именуется несколько видов материала. Они различаются по типу применяемого сырья и имеют неодинаковые физические свойства. Предлагаем для начала ознакомиться с их характеристиками, которые и помогут сделать правильный выбор:

ХарактеристикаРазновидности минваты
КаменнаяШлаковатаСтекловата
Средний размер волокна (мкм)4-124-125-15
Колкостьнетестьесть
Гигроскопичность (% за 24 часа)0,951,91,7
Наличие связующих веществ %2,5-102,5-102,5-10
ГорючестьНГНГНГ
Вредные вещества при горениинезначительнозначительнонезначительно
Температура спекания (градусов Цельсия)1000300500
Коэффициент теплопроводности Вт/(м-С)0,035-0,0420,46-0,480,038-0,046
Коэффициент паропроницаемости (мг/м*ч*Па)0,49-0,600,3-0,370,25-0,35
Коэффициент звукопоглощения0,75-0,950,75-0,820,8-0,92
Вибростойкостьумереннаяслабаяслабая

Стекловату получают путём вытягивания тонких волокон из расплавленного стекла или кварцевого песка, которые благодаря связующим веществам прессуются в упругие и лёгкие по весу маты или плиты. Отличается от других видов минват по характерному жёлтому оттенку. Главным недостатном является хрупкость волокон, из-за которой материал и приобретает неприятную колкость.

Виталий Кудряшов

Строитель
Автор портала full-houses.ru

Задать вопрос

Шлаковата для утепления стен не подходит вообще, так как, кроме такой же как и у стекловаты колкости она имеет самый большой процент гигроскопичности и потери объёма, неэкологична и имеет более высокий коэффициент теплопроводности. Она предназначена для технических целей (утепления оборудования, трубопрводов).

А вот каменная вата, изготавливаемая из расплава горных пород (базальта, габбро, пироксена), просто идеально подходит для утепления отапливаемых зданий, в том числе газобетонных. У неё высокая паропроницаемость и низкая теплопроводность, она не горит и практически не дымит. С базальтовой ватой легко, а главное, безопасно, работать, так как волокна у неё неломкие, и не вызывают раздражения на коже и слизистых. Благодаря наиболее низкой гигроскопичности она лучше всего противостоит увлажнению, а потому и служить будет дольше.

Каменная вата подходит как для закладки в вентилируемые фасады, так и для тёплых штукатурных систем. Во втором случае главное – правильный подбор штукатурного состава, который не сведёт к нулю замечательные свойства утеплителя.

Эковатой

Некоторые люди путают тоже относят эковату к категории минват, но это неправильно Это совсем другой по составу материал — основой для его изготовления служит целлюлозное сырьё: лён, отходы древесной и сельскохозяйственной промышленности, вторично переработанная целлюлоза. Органика, как известно, подвержена биологическому разложению, привлекательна для грызунов, поэтому сырьё в процессе производства щедро сдабривается борной кислотой.

До недавних пор эковату выпускали только в виде рыхлого насыпного утеплителя, который годится разве что для засыпки на чердачное перекрытие или утепления подпольного пространства. Сегодня в продаже появилась эковата и в виде плит, формируемых за счёт использования в качестве вяжущего цементно-полимерного клея.

Физикотехнические характеристики этого материала ничуть не хуже, чем у минват и пенопластов, а паропроницаемость даже и выше, что для газобетонных стен очень важно. Эковата забирает влагу на себя и хорошо отдаёт её в атмосферу, что не даёт парам шанса конденсироваться. Однако при этом она может усаживаться и терять объём, и как результат, утрачивать свои теплоизоляционные свойства. Для стен отапливаемых зданий это не лучший вариант, поэтому проектировщики никогда его во внимание не принимают.

Арболит или газобетон — что лучше?». Разберём их достоинства и недостатки, и попытаемся выяснить, какой из этих материалов более удобен и выгоден для строительства.

Подробнее

Теплой штукатуркой

Определение «тёплая» штукатурка получила благодаря использованию в качестве наполнителя материалов с вспененной структурой, обладающими низким коэффициентом теплопроводности. К таковым относятся перлитовый, шлаковый или вермикулитовый песок, измельчённая пемза, гранулы пеностекла, древесноугольная или пенопластовая крошка. Благодаря их присутствию в штукатурке, на фасаде получается не только тёплое, но весьма эстетичное покрытие с зернистой фактурой. Фактически, это декоративная штукатурка, относящаяся к категории камешковых, которая может использоваться как для наружных работ, так и для интерьерных.

Эффект утепления такая штукатурка обеспечивает по тому же принципу, что и другие утеплители (да и тот же газобетон), потому что при высыхании смеси образуюется слой с наполненными воздухом порами. У данного утеплителя масса преимуществ: смесь легко и быстро наносится, легко сцепляется с основанием, не требует тщательного выравнивания, и, создавая бесшовное покрытие, ликвидирует мостики холода в кладке.

Тёплые штукатурки выпускаются в сером и белом цвете, который задаётся цветом вяжущего вещества, может колероваться в массе или окрашиваться поверхностно. Недостаток один – довольно высокая цена. Но учитывая, что вы получаете не только теплоизоляционное покрытие, но и декоративное, стоимость материала вполне оправдана.

Достоинством такого утеплителя является коэффициент теплопроводности не более 0,068 Вт/м С, что в 11-12 раз ниже, чем у обычной штукатурки. А главное, паропроницаемость у тёплых штукатурных покрытий составляет не менее 0,25 мг/м*ч*Па, что даёт возможность им пропускать пары так же хорошо, как и газобетон, обходясь без внутренних пароизоляционных покрытий.

В холодных регионах с большими ветровыми нагрузками, тёплые штукатурки использются комплексно, и наносятся поверх плитного утеплителя.

Заключение

Современные технологии, позволившие человеку создать не только тёплый искусственный камень, но и эффективные долговечные утеплители, дают возможность строить дома, требующие минимум затрат на отопление. Однако составлять многослойные конструкции необходимо с умом, учитывая свойства каждого применяемого материала. Ориентироваться при этом нужно не только на теплопроводность, но и на паропроницаемость, структурируя пирог стены таким образом, чтобы КП повышался от слоя к слою, в направлении из помещения к улице.

Калькулятор дома из газобетона

Ваши пожелания:

Плита + ростверк

Цокольный этаж

Газобетон

Металлическая

Натуральная

Гибкая

Штукатурка

Кирпич

Плитка

Инженерия

Отделка

Итого по проекту

В указанную стоимость входят следующие виды работ:

с учётом материалов, их доставки и аренды спец техники

* — Цена ориентировочная и не является публичной офертой. Актуальные цены могут быть указаны только в смете по строительству дома.

Вы можете задать свой вопрос нашему автору:

что лучше, дешевле, теплее, звукоизоляция газоблока и кирпича

Кирпич или газобетонные блоки – какой вариант предпочтительнее в строительстве частного дома, коттеджа и загородной зоны отдыха? Владельцы предъявляют к зданию многочисленные требования: оставаться прочным, экономить на электрообогреве, долго служить жильцам, а главное – быть максимально дешевым в строительстве.

Определить, что лучше: кирпич или газоблок, поможет сравнение технических параметров:

  1. тепловой проводимости;
  2. прочности;
  3. звукоизоляции;
  4. морозостойкости;
  5. влагостойкости;
  6. долговечности.

Не стоит гнаться за высокими показателями – низкая морозостойкость в жарком климате не будет недостатком, зато позволит сэкономить на работах. Цена не должна играть первостепенную роль – чрезмерная экономия грозит хрупкостью и недолговечностью постройки, тратами на ремонт или новое строительство.

Теплопроводность стен

Жилой дом не должен терять тепло – если помещения быстро остывают, людям приходится усиленно обогревать комнаты, устанавливать системы отопления, утеплять фасад и внутренние стены. Покупая газобетон или кирпич, важно учитывать теплопроводящую способность материала.

То, насколько конструкция способна сохранять теплый воздух внутри помещений, можно судить по показателю тепловой проводимости – умению стройматериала передавать через себя энергию, блокировать теплопотери.

Газобетон и кирпич: сравнение тепловой проводимости

Материал Теплопроводность (сухой блок) Теплопроводность (в стене, при эксплуатации)
Кирпич Силикатный кирпич 0,7-0,8 0,75-0,85
Керамический кирпич 0,6-0,7 0,65-0,75
Керамоблок (1000 кг/м3) 0,13-0,14 0,135-0,145
Газоблок D-300 0,09 0,105
D-400 0,11095 0,13
D-500 0,13 0,15
D-600 0,15 0,18

 

Таблица демонстрирует, как различается теплопроводность газобетона и кирпича. Газоблок D-600 имеет показатели в 4 раза ниже по сравнению с силикатным кирпичем. Кирпичные дома теряют больше тепла при эксплуатации зимой, для комфортного проживания в холодных регионах потребуется дополнительное утепление.

Количество пустот в структуре также влияет на показатель теплопроводности. Поризованность создает «воздушную подушку», отвечающую за приятный микроклимат внутри дома. Полнотелые блоки, наоборот, быстро охлаждаются – подобное здание нуждается в установке обогревательных приборов.

Получается, что в сравнении с кирпичем — теплее газоблок (или кирпич с дополнительным слоем утепления), данный стройматериал подойдет для возведения коттеджей за городом, но в условиях эксплуатации холодных зим также требует, но уже меньшего слоя утепления.

Прочность на сжатие

Из чего построить многоэтажный дом: из кирпича или газобетона? Одноэтажное здание делают легким, данному варианту подойдет газобетонный блок. Трех- и пятиэтажному сооружению с тяжелыми перекрытиями, крышей, стенами, отделкой необходим материал прочнее, такой как  керамоблок или кирпич.

Важно обратить внимание на прочность при сжатии – характеристика влияет на способность конструкции выдерживать значительный вес, оставаться устойчивой при долговременной эксплуатации.

Сравнение газобетона и кирпича

Материал Марка за прочностью Прочность по классу Средний показатель (кг/см2)
Кирпич M-75 B5 75
M-100 B7.5 100
M-150 B12.5 150
M-200 B15 200
M-300 B25 300
Марка за средней плотностью
Газоблок D-300 B1.0-1.5 15-20
D-400 B1. 5-2.5 20-30
D-500 B2.0-3.0 25-35
D-600 B2.5-3.5 30-40

 

Марочная прочность кирпича и керамоблока М-100 показывает, что каждый сантиметр квадратный площади выдерживает нагрузку 100 кг. Данный параметр прочнее газобетона от 3 до 5 раз в зависимости от его средней плотности.

Сооружения с кирпича или керамоблока можно возводить до 5 этажей включительно, его параметры составляют от 75 до 125 килограммов силы на 1 см2. Показатели газоблока ниже в 3-5 раз, по-этому строители смогут возвести только здания до двух этажей.

Высотные постройки стоит делать из силикатного кирпича либо дополнительно укреплять железобетонными поясами, каркасом, армирующей сеткой. Малоэтажному строительству подойдет дом из газобетона или кирпича – владелец выбирает самостоятельно, основываясь на других технических параметрах.

Звукоизоляция: сравнение кирпича и газоблока

Нормы допустимого шума зафиксированы давно, особенно тщательно их придерживаются при строительстве многоэтажных комплексов. Между помещениями внутри одной жилплощади допустим шум до 43 дБ, между квартирами – до 52 дБ.

Выбирая по звукоизоляции газоблок или кирпич, стоит определиться с типами шумов, которые нужно блокировать:

  1. Воздушный – распространяется посредством звуковых волн. Например, разговоры соседей, собачий лай, звуки телевизора, завывание ветра, раскаты грома.
  2. Вибрационный – передается на другую часть стены, балки, потолок. Это падение предметов, работа оборудования (в промышленных цехах).
  3. Структурный – комбинирующий. Звук поступает от лифта, вентиляции, шагов людей.

Газобетон обладает лучшим вибрационным шумопоглощением по сравнению с кирпичными блоками, но хуже блокирует воздушные звуковые волны.

Сравнение толщины перегородки и звукоизоляции газоблока:

Марка Толщина (см)
10 (12) 15 20 25 30
Кирпич 43 дБ 53 дБ
Керамоблок 43 дБ 50 дБ 52 дБ 55 дБ
Газобетон:
D-300 29дБ 35дБ 40дБ 43дБ 46дБ
D-400 31дБ 38дБ 43дБ 46дБ 50дБ
D-500 33дБ 42дБ 45дБ 47дБ 50дБ
D-600 35дБ 44дБ 46дБ 48дБ 52дБ

 

Вывод из таблицы:

Кирпич и керамоблок обладают примерно равной звукоизоляцией, что позволяет возводить стены между помещениями толщиной 12 см и между квартирами – 25см.

А газобетонная стена толщиной 10 см способна гасить шумы до 29-35 дБ, по-этому межкомнатные перегородки стоит возводить толщиной 20-25 см. Если нужна максимальная шумоизоляция, следует выбирать кирпич или керамоблоки или делать кладку шире.

Морозостойкость

Морозостойкость важна регионам с холодными зимами. Характеристика обозначает способность материала выдерживать циклы заморозки и оттаивания. Если показатель низкий, поверхность трескается, трещины заполняет влага и стена разрушается.

Циклы записаны после буквы «F». Чем выше число, тем дольше прослужит сооружение. Важно обращать внимание на стойкость к минусовым температурам жителям частных домов, где не предусмотрено центральное отопление, и дач, в которых зимой никто не проживает.

Морозостойкость дома: газобетон vs кирпич

Марка/вид Показатель Влагопоглощение
Керамический кирпич F25-50 8-10%
Силикатный кирпич F25-75 10-12%
Керамоблок F35-50 8-10%
Газобетон F25-50 35-50%

 

Применение кирпичных материалов для наружных стен и основания лучше – они поглощают минимум воды. У газоблока водопоглощение выше в 4-5 раз, без специальной обработки или облицовки строителям не обойтись. Для облицовки (внешнего слоя) следует выбирать вариант с высоким показателем морозостойкости.

Влагостойкость кирпича и газобетона

 

Кирпич и газобетон подвержены воздействию влаги. Первый впитывает меньше 10% своей массы, показатели второго достигают 50%. Минимальное влагопоглощение важно по нескольким причинам:

  1. Вода в стройматериале – источник плесени и грибков, вредящих здоровью жильцов.
  2. Влажные стены уменьшают теплоизоляцию. Особая опасность возникает в межсезонье, когда снаружи еще холодно, а высотные дома уже не отапливаются.
  3. Влага в сочетании с замерзанием и оттаиванием снижает прочность материала – быстрее появляются щели, крошится цемент.

Для строительства домов в южных регионах что лучше: газоблок или кирпич? Несмотря на высокую температуру, влага в стены может попасть снаружи: дожди, туман, грунтовые воды. Если владелец намерен возвести здание из газобетона, стоит купить влагостойкие материалы, дополнительно защитить стены.

Долговечность кирпичных и газобетонных домов

Первые газоблочные сооружения возникли 60-80 лет назад, срок эксплуатации подобных зданий точно не проверен. Производители заявляют, что срок службы ячеистого бетона составляет полвека и более. Кирпичные дома в обиходе несколько столетий, их долговечность – не менее века.

На долговечность влияют:

  1. Изоляция – облицовка и штукатурка защищают блоки от погоды, внешних факторов, продлевают жизнь зданий.
  2. Морозостойкость.
  3. Влагостойкость или влагозащитная пропитка.
  4. Внутренние процессы. У газобетона – карбонизация, также влияет гниение, применение низкокачественных скрепляющих растворов.

Долговечность зависит от качественных кладочных и отделочных работ. Возведение кирпичных зданий с нарушением правил строительства сделает дома ненадежными, испортит конструкции. Наоборот, при дополнительной защите газоблочные здания простоят 50-80 лет.

Получается, что лучше кирпич или газоблок с обработкой материала специальными составами. Если владелец отдал предпочтение газобетону, увеличить долговечность дома позволит:

  • кладка стен по ТТК – ее выполняют квалифицированные строители;
  • короткий срок между возведением и отделкой здания;
  • создание вентиляционных зазоров между стенами и облицовочным материалом;
  • гидроизоляция фундамента;
  • верный расчет параметров блоков.

Соблюдение правил продлевает эксплуатацию сооружения, позволяет сэкономить на ремонте и отсрочить его необходимость.

Размеры: газоблок vs кирпич

Толщина стены влияет на вес конструкции, звуко- и теплоизоляцию. Тонкие простенки разграничивают пространство, приглушают шумы, но несущим элементам нужна кладка в 1.5-2 блока.

Производители выпускают кирпич трех размеров:

  • двойной – 250х120х138 мм;
  • полуторный – 250x120x88 мм;
  • одинарный – 250х120х65 мм.

Кирпичи нестандартных размеров поступают в производство редко, строители выполняют сложные элементы одинарными кирпичамии, большие площади кладки – двойными. Если размеры керамического кирпича больше за двойной – это уже керамоблок, самый популярный размер – 380х238х250 мм.

Популярный размер газобетона составляет 600x200x250 мм. Площадь и габариты газобетона и керамоблока значительно превышают кирпич. Для возведения 1 м2 мастера задействуют 52 двойных кирпича, 10,5 керамоблоков или 9 газоблоков.

Что лучше выбрать – газобетонные блоки или кирпич:

  1. Декоративную выкладку, арки, камины проще выкладывать малогабаритными кирпичными блоками, их стоит покупать для украшения фасада.
  2. Строительство высоких длинных стен в малоэтажном здании удобнее выполнять газобетоном или керамоблоком – процесс пройдет быстрее.
  3. Кубометр кирпичной стены весит около 1800 кг, газобетонной – 500-900 кг. Стройматериал уменьшает нагрузку на фундамент.

Двойной кирпич или газоблок укладывают быстро, но здания из кирпича получаются прочнее, разнообразнее, позволяют экспериментировать с дизайном фасада. При строительстве стоит отталкиваться от проекта дома, наличия сложных архитектурных элементов, бюджета владельца.

Газобетон или кирпич: что дешевле в использовании

Стоимость стройматериалов нужно узнать заранее, перед составлением сметы, чтобы сделать оптимальный дизайн здания в рамках подготовленного бюджета. Преимущества кирпича в прочности и долговечности, газоблоков –экономичности.

  1. Средняя плотность газобетона позволяет снизить нагрузку на фундамент, что экономит материалы и работы на его устройстве.
  2. Газоблок облегчает конструкцию, большие блоки требуют меньше раствора.
  3. Размеры блоков из газобетона позволяют увеличить скорость возведения стен, что снижает длительность аренды технического оборудования.

По тратам на раствор, оплату техники и работы специалистов кирпич против газобетона проигрывает, но важно учесть сопутствующие расходы:

  • утеплители;
  • наружную штукатурку;
  • пояса жесткости;
  • гидрофобную пропитку.

Сравнение кирпича и газобетона показывает, что оба варианта стен нуждаются в обработке. Керамический и силикатный кирпичи требуют теплоизоляцию, черновым блокам необходимо облицовка не меньше газобетонных. Газобетон впитывает влагу, требует гидроизоляции, а конструкции следует укреплять железобетонными поясами жесткости, что увеличивает стоимость строительства.

Понять выгоду стройматериала поможет конечная смета, рассчитанная по необходимому количеству блоков с применением всех  сопутствующих материалов и работ для строительства здания.

Газобетон или кирпич: что лучше для строительства дома

Оба варианта подходят частным целям. Если строители умело используют газоблок и кирпич, они раскрывают достоинства продукции, делают сооружения комфортными в эксплуатации.

Особенности стройматериалов и проектов, влияющие на выбор:

  1. Этажность здания – высотным конструкциям подойдет кирпич, хрупкий газобетон имеет низкую прочность.
  2. Фундамент – кирпичное сооружение нуждается в крепком основании.
  3. Область применения – несущие стены следует делать кирпичными, не газобетонными. Газобетон хуже справляется с нагрузкой.
  4. Укрепление поясами жесткости – газобетонные блоки нуждаются в усилении и армировании.
  5. Влажность климата – пористая структура газобетона быстро впитывает воду, влага снижает характеристики, становится причиной плесени.
  6. Удобство в быту – кирпичный декор выглядит привлекательно, подходит интерьеру и экстерьеру.
  7. Скорость монтажа – газобетонные блоки предоставляют возможность быстро закончить проект.

Также влияет долговечность, надежность, тепло- и звукоизоляция – кирпич или газоблок следует выбирать, основываясь на их технических параметрах.

Но оптимальным выбором для возведения надежных, теплых и долговечных зданий остается крупноформатный керамический блок, который обладает лучшими свойствами обеих материалов: как кирпича, так и газобетона.

Теплопроводность газов – tec-science

Теплопроводность идеальных газов не зависит от давления для не слишком сильно разбавленных газов. Это уже не относится к газам с низким давлением.

  • 1 Введение
  • 2 Зависимость теплопроводности от давления при высоких давлениях (плотные газы)
  • 3 Зависимость теплопроводности от давления при низких давлениях (разбавленные газы)
  • 4 Число Кнудсена

Введение

В статье Теплопроводность твердых тел и идеальных газов получена следующая формула для оценки теплопроводности λ идеальных газов:

\begin{align}
\label{l}
& \boxed{\ lambda = \frac{1}{3} \cdot c_v \cdot \rho \cdot v \cdot l}  \\[5px]
\end{align}

В этой формуле c v обозначает удельную теплоемкость при постоянный объем, ϱ плотность газа, v средняя скорость молекул газа и l длина свободного пробега. Эта формула будет объяснена более подробно в этой статье, и будут обсуждаться полученные выводы для газов.

Рисунок: Длина свободного пробега в разреженном газе с низким давлением и плотном газе с высоким давлением

Используя формулу, можно было предположить, что теплопроводность зависит от давления, так как чем выше давление, тем выше плотность газа . Этот аргумент также можно ясно понять с помощью корпускулярной модели материи, потому что чем больше частиц, тем больше энергии частицы могут переносить в сумме. Отметим, что согласно кинетической теории газов каждая молекула газа несет энергию ½⋅k B ⋅T на степень свободы (с k B в качестве постоянной Больцмана ).

Однако в той же мере, в какой плотность увеличивается с увеличением давления, длина свободного пробега уменьшается! Фактически, теплопроводность идеальных газов поэтому не зависит от давления или плотности частиц (для ограничения этого утверждения позже)!

Теплопроводность газов не зависит от давления при не слишком низком давлении!

Рисунок: Длина свободного пробега и средняя скорость молекул в газе

Независимость теплопроводности от давления для высоких давлений (плотные газы)

Независимость теплопроводности от давления также можно показать математически. Для этого плотность ϱ в уравнении (\ref{l}) сначала выражается через частное массы газа m газа и объема газа V газа . Тогда масса газа может быть выражена количеством вещества n газа ( химическое количество ) и молярной массой M газа газа.

\begin{align}
\lambda &= \frac{1}{3} \cdot c_v \cdot \frac{m_{gas}}{V_{gas}} \cdot v \cdot l  \\[5px]
&= \frac{1}{3} \cdot c_v \cdot \frac{n_{gas} \cdot M_{gas}}{V} \cdot v \cdot l  \\[5px]
\end{align}

Произведение удельной теплоемкости на молярную массу равно так называемой молярной теплоемкости C m,v , при этом молярная теплоемкость зависит только от степеней свободы f и молярной газовой постоянной R м (C м, v = f/2⋅R м ). Кроме того, количество вещества n газа можно выразить отношением числа частиц N и постоянной Авогадро N A (n газа =N/N A ):

\begin{align }
\lambda &= \frac{1}{3} \cdot \underbrace{c_v \cdot M_{gas}}_{C_{m,v}} \cdot \frac{n_{gas}}{V} \ cdot v \cdot l  \\[5px]
& = \frac{1}{3} \cdot \underbrace {C_{m,v}}_{=\frac{f}{2}R_m} \cdot \frac {N}{N_A \cdot V} \cdot v \cdot l  \\[5px]
& = \frac{1}{3} \cdot \frac{f}{2} R_{m} \cdot \frac{1}{N_A} \cdot \frac{N}{V} \cdot v \cdot l  \\[5px]
& = \frac{f}{6} \frac{R_m}{N_A} \cdot \frac{N}{V} \cdot v \cdot l  \\[5px]
\end{ align}

Отношение числа частиц к объему газа соответствует плотности частиц n, а частное молярной газовой постоянной и постоянной Авогадро соответствует постоянной Больцмана k B (об этом соотношении см. статью Внутренняя энергия и теплоемкость):

\begin{align}
\lambda & = \frac{f}{6} \underbrace{\frac{R_m}{N_A}}_{k_B} \cdot \underbrace{\frac{N}{V}} _{n} \cdot v \cdot l  \\[5px]
\label{ll}
& = \frac{f}{6} k_B \cdot n \cdot v \cdot l  \\[5px]
\end {align}

Теперь нам нужны только зависимости средней скорости и длины свободного пробега. Согласно распределению Максвелла-Больцмана средняя скорость v молекул газа зависит от температуры газа T и массы молекулы m (m обозначает массу отдельной частицы газа, а не всей массы газа!)93 м }}}   \\[5px]
\end{align}

Теперь эта формула ясно показывает, что теплопроводность идеальных газов не зависит от плотности частиц и, следовательно, не зависит от давления. Это также показывает, что газы с относительно большими молекулами имеют более низкую теплопроводность, чем газы с меньшими молекулами (это связано с уменьшением длины свободного пробега в результате большего диаметра столкновения d). Кроме того, теплопроводность газов с легкими частицами выше, чем у газов с более тяжелыми частицами. Кроме того, теплопроводность зависит от температуры. Теплопроводность увеличивается с повышением температуры!

Теплопроводность газов тем больше, чем меньше и легче молекулы и чем выше температура!

Зависимость теплопроводности от давления для низких давлений (разбавленные газы)

Если давление не влияет на теплопроводность газов, то зачем использовать вакуум для теплоизоляции?

Тот факт, что теплопроводность не зависит от давления, верен только до тех пор, пока длина свободного пробега много меньше размеров объема, в котором содержится газ. Если давление (плотность частиц) в сосуде все больше и больше снижается, частицы сталкиваются уже не друг с другом, а со стенками сосуда. Таким образом, при очень низких давлениях длина свободного пробега определяется размером контейнера, а не свободным пробегом между столкновениями двух частиц.

Это также применимо, если давление не уменьшено, а размер контейнера уменьшен. Это актуально, например, для изоляционных материалов, в которых газы заключены в мелкие поры. Такие ситуации также могут возникнуть с тонкими слоями фольги или небольшими зазорами, если между ними находится газ.

Рисунок: Влияние размеров контейнера на длину свободного пробега

Средняя длина свободного пробега в этих случаях примерно соответствует размеру δ объема (например, диаметру пор или зазору) и, следовательно, является постоянной величиной. В этом случае длина свободного пробега больше не зависит от плотности частиц: l≈δ=константа. При постоянной длине свободного пробега уравнение (\ref{ll}) указывает на уменьшение теплопроводности при уменьшении плотности частиц (или давления)!

\begin{align}
\label{a}
&\lambda = \frac{f}{6} k_B \cdot n \cdot v \cdot \delta  \\[5px]
\end{align}

В разбавленных газах или при малых объемах газа теплопроводность зависит от давления!

В так называемых манометрах Пирани это соотношение используется для получения выводов о давлении в условиях высокого вакуума на основе теплопроводности.

Номер Кнудсена

Как уже было указано, характерная длина δ пор или шаг фольги в изоляционных материалах часто намного меньше, чем длина свободного пробега l содержащихся в них газов. В этом случае газ уже не может быть описан как сплошная среда, так что уравнение (\ref{a}) уже не может применяться в таком виде (однако качественная формулировка этого уравнения не теряет своей силы).

Характеристическая длина относится к размеру/размеру системы!

В этом контексте так называемые Число Кнудсена указывает, можно ли по-прежнему рассматривать газ как континуум или следует применять кинетику газовой теории. Безразмерное число Кнудсена Kn описывает отношение длины свободного пробега l к характерной длине δ объема газа:

\begin{align}
&\boxed{Kn := \frac{l}{\delta}}  \ \[5px]
\end{align}

Для значений намного меньших 1 по-прежнему применяется механика сплошной среды, а для значений намного больших 1 используется описание с помощью законов кинетической теории газов. 92 \cdot p \cdot \delta}}  \\[5px]
\end{align}

В случае изоляционных материалов, где число Кнудсена часто намного меньше 1, теплопроводность заключенного газа может быть определяется по следующей формуле [см. М.Г. Каганер: « Теплоизоляция в криогенной технике », 1969]:

\begin{align}
\label{lam}
&\boxed{\lambda = \frac{\lambda_0}{1+2\beta \cdot Kn}}  \\[5px]
\end{align}

В этой формуле λ 0 обозначает теплопроводность при стандартных условиях (1 атм, 0°C), а β является весовым коэффициентом, который далее здесь обсуждаться не будет. Даже если использование уравнения (\ref{lam}) требует, чтобы число Кнудсена было намного меньше 1, оно все равно должно быть как можно больше, особенно для изоляционных материалов! Это приводит к низкой теплопроводности.

При низкой теплопроводности число Кнудсена должно быть максимально высоким!

Теплопроводность системы гелий-аргон (Технический отчет)

Теплопроводность системы гелий-аргон (Технический отчет) | ОСТИ. GOV

перейти к основному содержанию

  • Полная запись
  • Другое связанное исследование

Предложено полуэмпирическое соотношение для теплопроводности газовых смесей гелия и аргона. Анализы, использованные в поддержку предложенных соотношений проводимости, основаны на низкотемпературных (T < 800/sup 0/C) данных по теплопроводности гелия, аргона и смесей гелия с аргоном. Отчет представляет собой компиляцию имеющихся данных и теорий и не содержит каких-либо новых экспериментальных результатов. При представленном здесь подходе можно предсказать теплопроводность смесей гелия и аргона с точностью до 5% от ее истинных значений для температур до 1200 К. Рекомендуемые уравнения являются наилучшими оценками и должны рассматриваться как таковые. Существует определенная потребность в экспериментальных данных для проверки или изменения рекомендации.

Авторов:
Пурохит, А; Мошинаки, Дж. Р.
Дата публикации:
Исследовательская организация:
Аргоннская национальная лаборатория, Иллинойс (США)
Идентификатор ОСТИ:
6297285
Номер(а) отчета:
АНЛ-79-3
РНН: 79-013878
Номер контракта Министерства энергетики:  
W-31-109-ENG-38
Тип ресурса:
Технический отчет
Страна публикации:
США
Язык:
Английский
Тема:
36 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ; АРГОН; ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ; ГЕЛИЙ; ВЫСОКАЯ ТЕМПЕРАТУРА; СМЕСИ; ОЧЕНЬ ВЫСОКАЯ ТЕМПЕРАТУРА; КРИОГЕННЫЕ ЖИДКОСТИ; ДИСПЕРСИИ; ЭЛЕМЕНТЫ; ЖИДКОСТИ; НЕМЕТАЛЛЫ; ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА; РЕДКИЕ ГАЗЫ; ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА; 360603* – Материалы-Свойства

Форматы цитирования

  • MLA
  • АПА
  • Чикаго
  • БибТекс

Пурохит А. и Мошинаки Дж. Р. . Теплопроводность системы гелий-аргон . США: Н. П., 1979. Веб. дои: 10.2172/6297285.

Копировать в буфер обмена

Purohit, A, & Moszynaki, JR. Теплопроводность системы гелий-аргон . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/6297285

Копировать в буфер обмена

Пурохит А. и Мошинаки Дж. Р. 1979. «Теплопроводность системы гелий-аргон». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/6297285. https://www.osti.gov/servlets/purl/6297285.

Копировать в буфер обмена

@статья{osti_6297285,
title = {Теплопроводность системы гелий-аргон},
автор = {Пурохит, А. и Мошинаки, Дж. Р.},
abstractNote = {Предложено полуэмпирическое соотношение для теплопроводности газовых смесей гелия и аргона. Анализы, использованные в поддержку предложенных соотношений проводимости, основаны на низкотемпературных (T < 800/sup 0/C) данных по теплопроводности гелия, аргона и смесей гелия с аргоном. Отчет представляет собой компиляцию имеющихся данных и теорий и не содержит каких-либо новых экспериментальных результатов. При представленном здесь подходе можно предсказать теплопроводность смесей гелия и аргона с точностью до 5% от ее истинных значений для температур до 1200 К. Рекомендуемые уравнения являются наилучшими оценками и должны рассматриваться как таковые. Существует определенная потребность в экспериментальных данных для проверки или изменения рекомендации.},
дои = {10,2172/6297285},
URL = {https://www.osti.gov/biblio/6297285}, журнал = {},
номер =,
объем = ,
место = {США},
год = {1979},
месяц = ​​{2}
}

Копировать в буфер обмена


Посмотреть технический отчет (1,15 МБ)

https://doi. org/10.2172/6297285


Экспорт метаданных

Сохранить в моей библиотеке

Вы должны войти в систему или создать учетную запись, чтобы сохранять документы в своей библиотеке.

Аналогичных записей в сборниках OSTI.GOV:

  • Аналогичные записи

Детектор теплопроводности

Большинство растворенных веществ имеют проводимость ниже, чем у обычных газов-носителей, таких как гелий, аргон или азот. Таким образом, в целом теплопроводность смеси носитель-растворенное вещество будет ниже, чем у чистого газа-носителя. Это означает, что температура сенсорных элементов в потоке, выходящем из колонки, будет повышаться по мере элюирования пиков. Существует риск перегрева и повреждения термочувствительных элементов, если они работают при температуре, близкой к их верхнему пределу для достижения максимальной чувствительности. Некоторые детекторы теплопроводности могут работать с элементами при постоянной температуре, измеряя тепло, необходимое для поддержания постоянной температуры, а не измеряя повышение температуры по мере элюирования пиков.

Таблица 1: Теплопроводность обычных газов при 0 °C

Измерение теплопроводности

Теплопроводность газа-носителя и смеси растворенного вещества и носителя измеряется логометрическим методом в ТХД. Термочувствительные элементы в детекторе теплопроводности изготавливаются либо из материалов с положительным температурным коэффициентом, таких как металлические нити, электрическое сопротивление которых увеличивается с повышением температуры, либо из материалов с отрицательным температурным коэффициентом, таких как термисторы, электрическое сопротивление которых уменьшается при повышении температуры. увеличивается. Детекторы теплопроводности накаливания охватывают более широкий диапазон рабочих температур, чем термисторные детекторы, но последние устройства могут обеспечивать несколько лучшую чувствительность при рабочих температурах ниже примерно 100 °C. Чувствительные материалы тщательно выбираются с учетом их электрических свойств. Для нитей ТПД желателен металл с высокотемпературным коэффициентом. Обычно используют вольфрам или вольфрам-рениевые сплавы. Для термисторных детекторов часто используется шарик с номинальным сопротивлением около 1–3 кОм при рабочей температуре. В любом случае термочувствительные элементы должны быть точно согласованы друг с другом, чтобы система и ее электроника были близки к балансу в присутствии чистого газа-носителя. Оба типа термодатчиков работают с одинаковыми схемами детекторов и схемами, хотя используемые напряжения и токи значительно различаются.

На рис. 2 показана схема четырехпроводного детектора теплопроводности накала. Четыре ячейки (представленные заштрихованными областями на рис. 2) просверлены в металлическом блоке, и внутри каждой ячейки подвешена тонкая нить накаливания с внешним диаметром около 0,001 дюйма. Чистый газ-носитель направляется в две ячейки (эталонные ячейки), а поток из колонки – в две другие (ячейки для проб). Блок нагревается до постоянной температуры примерно на 20–25 °С выше максимальной рабочей температуры колонки, а небольшой ток порядка от 50 до нескольких сотен миллиампер доставляет дополнительное тепло к каждой нити накала. После периода уравновешивания нити достигают постоянной температуры выше температуры блока, которая определяется расходом и проводимостью чистого газа-носителя через каждую ячейку, а также током нити. Утечка тепла за счет излучения, конвекции и проводимости через соединения накала значительна, но считается постоянной. Когда из колонки элюируется пик, различная проводимость смеси носителя и растворенного вещества вызывает изменение температуры нитей в ячейках для образцов, в то время как температура нитей в эталонной ячейке остается постоянной.

Рис. 2: Принципиальная схема блока детектора теплопроводности и электроники. 1 = блок ТПД, 2 = вход анализируемого газа из колонки, 3 = выход анализируемого газа, 4 = вход эталонного газа, 5 = выход эталонного газа, 6 = источник питания для нитей накала, 7 = регулировка баланса моста, 8 = усилитель, 9 = регулировка смещения усилителя, 10 = вывод на аналого-цифровой преобразователь и обработку сигнала.

Изменение сопротивления нити накала, вызванное прохождением растворенного вещества через ячейки образца, измеряется с помощью схемы моста Уитстона, также показанной на рис. 2. При изменении сопротивления нитей на выходе усилителя создается соответствующий положительный или отрицательный сигнал. Электрические схемы балансировки и обнуления также включены в усилители ТПД, как показано на рис. 2. В современных системах ГХ выходной сигнал ТПД фильтруется, оцифровывается и обрабатывается почти так же, как и для пламенно-ионизационного детектора (см. ссылку 1 для получения более подробной информации о детекторе). обработка сигналов).

Как правило, детекторы теплопроводности накального типа могут работать либо в режиме постоянного тока, либо в режиме постоянной температуры. При работе с постоянным током температура нити накала может изменяться по мере элюирования растворенных веществ, а электрический ток ячейки поддерживается постоянным. В режиме постоянной температуры ток ячейки уменьшается или увеличивается в зависимости от того, что требуется для поддержания постоянной температуры нити накала. В альтернативном устройстве, здесь не показанном, используется ячейка с одной нитью накала, в которую эталонный газ и выходящий из колонки поток попеременно направляются микроклапаном, работающим с частотой около 10 Гц. Результирующий обрезанный сигнал синхронно демодулируется для получения выходного сигнала детектора.

Геометрия детектора

По мере того, как пики элюируются из колонки и проходят через ячейки образца детектора, на их ширину и, следовательно, на их разрешение могут неблагоприятно влиять слишком большие объемы ячеек и непросматриваемые области в детекторе. Детекторы по теплопроводности, предназначенные для общего использования с насадочными колонками, обычно прочны и стабильны, но они могут не подходить для использования с широкопроходными капиллярными колонками с внутренним диаметром ≥ 0,32 мм. Хотя добавочный газ можно использовать для лучшего охвата потоков капиллярной колонки через ячейки детектора, дополнительный поток будет разбавлять поток, выходящий из колонки, и снижать чувствительность. Кроме того, такие детекторы могут недостаточно быстро реагировать на капиллярные пики. Детекторы теплопроводности малого объема могут работать с большинством скоростей потока с насадочными колонками, а также с капиллярными колонками с широким отверстием примерно до 3–5 мл/мин и, как правило, считаются лучшими для многоцелевого применения. На рис. 3 показана типичная конструкция ячейки, часто используемая в детекторах с насадочной колонкой общего назначения [рис. 3(а)] и в ячейке малого объема [рис. 3(б)]. Отличительным фактором здесь является способ прокладки электрических проводов к чувствительным элементам. Первый тип легче заменить, но он, как правило, имеет больший внутренний объем для размещения двух ножек крепления чувствительного элемента. Второй тип требует заводского обслуживания для замены сгоревшего элемента, но занимает меньшие объемы, чем первый.

Рис. 3: Поперечные сечения (а) обычных насадочных колонок и (б) ячеек TCD малого объема. 1 = вход газа, 2 = выход газа, 3 = торцевые уплотнения и держатели проводов, 4 = провод накаливания, 5 = электрические соединения.

Выбор газа-носителя

Теплопроводность смеси носитель-растворенное вещество изменяется прямо пропорционально концентрации растворенного вещества примерно от 1 объемной части на миллион (частей на миллион по объему, 1 × 10 -6 ) при до нескольких процентов: типичные детекторы по теплопроводности имеют линейный динамический диапазон, близкий к 10 4 . Есть одно заметное исключение: низкий процент содержания водорода, отделенного гелием в качестве газа-носителя. Несмотря на то, что чистый водород имеет более высокую проводимость, чем чистый гелий, и можно было бы ожидать увеличения проводимости элюирующей смеси растворенного вещества и газа-носителя, теплопроводность смеси этих двух газов уменьшается по сравнению с чистым гелием при низких концентрациях водорода примерно до 8%, а затем уменьшается при более высоких концентрациях водорода. Результат может сбивать с толку, и невозможно количественно определить W-образные пики для водородных составов в процентном диапазоне. 3 Для этой ситуации имеется специальная смесь газа-носителя, состоящая из 10% водорода и гелия. Тогда пики водорода будут двигаться в противоположном (отрицательном) направлении к другим пикам с более низкой теплопроводностью, как и при анализе водорода с азотом или аргоном в качестве носителя. В случае водорода любой из этих двух последних газов-носителей будет давать больший отклик, чем с гелием-носителем.

Как видно из предыдущего примера, лучший выбор газа-носителя для приложений ТЗД может быть компромиссным. Газ-носитель гелий с его высокой теплопроводностью дает более высокие отклики TCD, чем носитель азота или аргона для пиков, отличных от водорода, и обычно выбирается, если гелий сам по себе не является одним из растворенных веществ, подлежащих разделению. Его высокая проводимость также позволяет эксплуатировать нити накала TCD при более высоких токах без риска перегрева и перегорания нити накала. Однако чувствительность к водороду низкая, как видно на рис. 1, где пик водорода небольшой, но представляет собой высокий уровень концентрации газа. Если требуется высокая чувствительность к водороду при одновременном разделении компонентов воздуха и легких углеводородов, то пламенно-ионизационный детектор можно установить последовательно с выходом детектора по теплопроводности — ТХД не разрушает и не изменяет элюированные компоненты — и использовать с газом-носителем аргоном. Чувствительность к водороду выше, чем у гелия или смеси водорода и гелия с газом-носителем, другие компоненты воздуха, такие как углекислый газ и кислород, имеют хорошие отклики, а углеводороды остаются для пламенно-ионизационного детектора с гораздо более высокой чувствительностью. Обратите внимание, что азот не подходит в качестве газа-носителя, когда необходимо обнаружить кислород или монооксид углерода: теплопроводность этих трех газов очень близка.

Если газ-носитель имеет промежуточную теплопроводность, то растворенные вещества с более низкой проводимостью заставят детектор реагировать в направлении, противоположном направлению растворенных веществ с более высокой проводимостью. Например, при разделении аргоном или газом-носителем азота смесь углеводородов C 1 –C 3 в гелии будет давать положительные пики для углеводородов и отрицательный пик для гелия. Если бы в качестве носителя был выбран гелий, детектор по теплопроводности не реагировал бы на гелий в инжектируемой смеси (то есть до тех пор, пока пик элюируемого гелия чистый). ТСД будет реагировать на примеси, такие как кислород, вода или азот, которые элюируются вместе с пиком гелия. Обратите также внимание на то, что если сам газ-носитель содержит несколько частей на миллион азота или других загрязнителей, то будет наблюдаться ограниченный отклик даже на пик чистого гелия. Таким образом, вопреки некоторым хроматографическим представлениям чистота газа-носителя может быть важна даже для системы ТХД.

В дополнение к схеме последовательного обнаружения, описанной ранее, ТХД также может применяться в микромасштабной препаративной ГХ с использованием коллектора фракций на выходе детектора для получения достаточного количества чистого растворенного вещества для ядерного магнитного резонанса (ЯМР), элементного анализа или других вспомогательных аналитических методы. TCD также полезен в исследованиях ароматов. Элюированные пики обнаруживаются детектором по теплопроводности, часто вместе с ионизационным детектором, работающим параллельно, а выходящий поток ГХ увлажняется перед ольфакторной оценкой.

Установка и эксплуатация

Установка и эксплуатация детекторов по теплопроводности проще, чем для детекторов горения, таких как пламенно-ионизационный детектор, поскольку отсутствуют потоки дымовых газов, которые необходимо установить, и пламя, которое необходимо зажечь. Процедура включает установку колонок, настройку потоков газа-носителя и эталонного потока, а затем включение детектора с выбранной чувствительностью или настройкой тока накала.

Расходы: При начальной температуре колонки суммарные потоки через стороны образца и эталона детектора теплопроводности должны отличаться друг от друга примерно на 10 %. Измерьте поток в портах выхода образца и эталона. Сначала задайте поток столбца, а затем установите соответствующую ссылку. Если добавочный газ используется с капиллярной колонкой, убедитесь, что эталонный поток установлен равным расходу колонки плюс скорости добавочного потока.

Во время работы важно поддерживать постоянный поток газа через детектор теплопроводности. Если термостат ГХ должен быть запрограммирован по температуре, необходим постоянный поток газа-носителя. Используйте режим постоянного расхода в системе с электронным управлением давлением или используйте регуляторы постоянного массового расхода носителя и эталонного газа. Избегайте использования установки постоянного давления для газа-носителя.

Ток детектора: В целом, для получения наилучшей чувствительности следует использовать максимально возможный ток накала. В газовом хроматографе с микропроцессорным управлением ток накала устанавливается дискретными шагами. В аналоговых системах для этой цели предусмотрена ручка или ряд переключателей. Руководствуясь руководством по эксплуатации прибора, выберите максимальное значение тока, не превышающее максимальный уровень для используемого газа-носителя и температуры ячейки. Токи для термисторных детекторов составляют порядка 8–15 мА, что намного ниже типичных уровней 50–300 мА для детекторов накаливания.

Электрический баланс: Многие детекторы теплопроводности имеют как настройку баланса, влияющую на баланс токов сенсора через мостовую схему, так и другую схему обнуления, которая смещает выходной сигнал детектора, когда он появляется на усилителе. Важно отрегулировать управление балансом датчика, чтобы привести ячейки детектора к электрическому балансу, прежде чем применять дополнительные внешние смещения нуля. Если выходной сигнал усилителя обнуляется, чтобы сместить ячейки детектора, которые уже сильно разбалансированы, линейность и динамический диапазон могут быть сокращены.

Чтобы сбалансировать детектор, включите прибор, установите температуру детектора, потоки и ток ячейки, а затем дайте базовому уровню детектора стабилизироваться. Выключите автообнуление детектора и наблюдайте за сигналом детектора на самописце или на дисплее прибора, если предусмотрено прямое считывание. Отрегулируйте регулятор баланса, пока сигнал не станет близким к нулю. Затем включите автообнуление, чтобы сигнал обнулялся и корректировался в соответствии с требованиями последующей оцифровки и обработки данных. Эта процедура гарантирует, что ячейка находится в равновесии на базовой линии. Когда детектор нагрет и стабилизируется, он готов к использованию.

Поиск и устранение неисправностей

С детекторами по теплопроводности не так много проблем, как с другими детекторами ГХ, поскольку они несколько проще по конструкции и не так чувствительны. Однако есть несколько распространенных проблем, которые легко устранить.

Цепи защиты нити накала: Многие конструкции ТПД включают одно или несколько средств защиты нити накала от потенциально опасных условий. Наиболее распространенная схема заключается в контроле температуры нитей накала по их сопротивлению. При превышении максимальной температуры ток отключается, и извещатель отключается. На это состояние указывает полное отсутствие реакции на пики. Сигнал обычно становится полностью положительным или отрицательным, если нить накала перегорает, и сбалансировать детектор будет невозможно. Если схема защиты нити накала срабатывает неоднократно, то либо уставка тока слишком высока для используемого газа-носителя и температуры детектора, либо детектор слишком сильно разбалансирован.

Схема защиты второго типа временно прерывает ток накала во время прохождения большого пика и восстанавливает ток после прохождения пика. Это условие выхода за пределы диапазона предназначено в основном для защиты от выгорания нити накала из-за более высоких температур нити накала во время большого пика растворителя. В период выхода за пределы диапазона детектор не выдает количественный сигнал: он отсекается. Однако даже без защиты сигнал будет отсекаться для таких больших пиков. Если требуется количественная площадь пика, следует выбрать более низкий ток накала.

Термисторы имеют тенденцию быть более прочными, чем нити накала, и обычно не перегорают.

Эффекты потока: Детектор также реагирует на изменения скорости потока в колонке или эталоне. Если один из потоков изменяется, может потребоваться повторная балансировка детектора или внесение соответствующих изменений в другой поток. Во время цикла с запрограммированной температурой поток через колонку изменяется из-за изменений вязкости газа-носителя. Даже при использовании регулятора массового расхода в потоке колонки могут возникать значительные переходные колебания. Эти связанные с температурой эффекты, наблюдаемые в дополнение к дрейфу из-за уноса колонки, вызывают дрейф базовой линии вверх или вниз во время анализа. В печь часто устанавливают соответствующую эталонную колонку или ограничитель, чтобы обе стороны детектора подвергались одинаковым изменениям потока при изменении температуры печи. Даже в этом случае два потока могут не полностью компенсировать друг друга; электронная компенсация профиля базовой линии очень полезна для устранения этих остаточных эффектов.

Перевернутые пики: Пики, представляющие растворенные вещества с теплопроводностью выше, чем у газа-носителя, такие как гелий в азотном носителе или водород в аргоновом носителе, как ожидается, будут иметь противоположную полярность растворенных веществ с более низкой теплопроводностью, чем у газа-носителя, например как углеводороды в гелиевом, азотном или аргоновом носителе. Если все пики инвертированы, то полярность детектора обратная. При использовании двух колонок, одна из которых подключена к любой стороне детектора теплопроводности, полярность ТПД должна быть обратной при вводе на вторую колонку.

Постепенная потеря чувствительности: Иногда наблюдается постепенная потеря чувствительности в течение нескольких недель или месяцев. Эта потеря обычно вызвана медленным разрушением нитей накала или шариков термистора в результате коррозии или осаждения загрязняющих веществ. Единственным практическим решением является замена поврежденных элементов. Обратите внимание, что сменные элементы продаются подобранными парами. Не пытайтесь заменить только один из них — вы, вероятно, не сможете должным образом сбалансировать детектор. Если у вас малообъемный детектор с проходными нитями накала, весь блок необходимо будет отправить производителю для восстановления. Многие компании, производящие приборы, дадут кредит на возврат поврежденного устройства в обмен на полностью отремонтированный или новый детектор.

Заключение

Детектор по теплопроводности надежный прибор с хорошей чувствительностью и универсальным откликом. Простота конструкции позволяет легко настраивать, обслуживать и устранять неполадки. Требуется определенная осторожность при выборе газов-носителей, настройке потока колонки и эталона и выборе правильного тока измерения. При надлежащем уходе детектор по теплопроводности должен служить в течение всего срока службы газового хроматографа.

Редактор “GC Connections” Джон В. Хиншоу — старший штатный инженер компании Severon Corp.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *