Теплопроводность материалов. Как считают? Сравнительная таблица
Дмитрий Крылов
Эксперт в загородной недвижимости и строительстве. 29 лет прожил в частных домах и живу сейчас
Теплопроводность строительных материалов стала популярной темой в последние годы. Это связано с тем, что люди стали чаще задумываться о том, как сэкономить на отоплении дома зимой, либо сделать их более экологичными (если они отапливаются на угле, мазуте или другом неэкологичном топливе).
Полагаем, многие из вас уже слышали, что одни материалы хорошо проводят тепло, а другие — не очень. Соответственно из одних дома получаются сразу теплыми, а из других — их обязательно нужно утеплять. Но как же все это считают? По каким критериям и формулам? Об этом мы расскажем вам в данной статье.
Коэффициент теплопроводности Лямбда. Что это такое?
Коэффициент λ (лямбда) — это, пожалуй, наиболее важный параметр всех теплоизоляционных материалов. Его значение указывает на то, сколько тепла материал может пропускать через себя. То есть его показатель теплопроводности.
Чем ниже значение коэффициента λ (лямбда), тем меньше проводимость материала и, следовательно, он лучше изолирован от тепловых потерь. Это означает, что при одинаковых условиях больше тепла будет проходить через вещество с большей теплопроводностью.
Как же высчитывается этот коэффициент? Согласно второму закону термодинамики, тепло всегда уходит в область более низкой температуры. Для тела в форме теплопроводного кубоида в стационарных условиях количество передаваемого тепла зависит от вещества, пропорционально поперечному сечению тела, разности температур и времени теплопередачи.
Таким образом формула расчет будет выглядеть так:
Q = λ (S ΔTt / d)
отсюда лямбда:
λ = (Q / t) · (d / S ΔT)
где:
- λ (лямбда) — коэффициент теплопроводности;
- ΔQ — количество тепла, протекающего через тело;
- t — время;
- L — длина тела;
- S — площадь поперечного сечения корпуса;
- ΔT — разность температур в направлении теплопроводности;
- d — толщина перегородки.
За единицу измерения теплопроводности принимается система СИ — [Вт / (м · К)]. Она выражает количество теплового потока через единицу поверхности материала заданной толщины, если разница температур между двумя его сторонами составляет 1 Кельвин. Измеряют все эти показатели в специальных строительных лабораториях.
От чего зависит теплопроводность?
Итак, как мы уже убедились, коэффициент теплопроводности λ (лямбда) характеризует интенсивность теплопередачи через конкретный материал.
Так, например, наиболее теплопроводными являются металлы, а самыми слабыми — газы. Еще все проводники электричества, такие как медь, алюминий, золото или серебро, также хорошо пропускают через себя тепло, в то время как электрические изоляторы (дерево, пластик, резина) наоборот задерживают его.
Что может повлиять на этот показатель, кроме самого материала? Например, температура. Теплопроводность изоляционных материалов увеличивается с повышением температуры, а у металлов — напротив, уменьшается.
Еще может повлиять наличие примесей. Сплавы разнородных металлов обычно имеют более низкую теплопроводность, чем их легирующие элементы.
В целом, теплопроводность веществ зависит, в основном, от их структуры, пористости, и прежде всего от их плотности. Поэтому, если производитель заявляет о низком значении лямбда при низкой плотности материала, — эта информация, как правило, не имеет ничего общего с действительностью и просто рекламный ход.
Значения теплопроводности для различных материалов
Сравнить, насколько тот или иной материал может пропускать тепло, вы можете воспользовавшись данной таблицей:
Материал | Теплопроводность [Вт / (м · К)] |
Полиуретановая пена | 0,025 — 0,045 |
Воздух | 0,03 |
Минеральная вата | 0,031 — 0,045 |
Пенополистирол | 0,032 — 0,045 |
Войлок, маты и плиты из минеральной ваты | 0,042 — 0,045 |
Дерево | 0,16 — 0,3 (сосна и ель), 0,22 — 0,4 (дуб) |
Кирпич | 0,15 – 1,31 |
Портландцемент | 0,29 |
Вода | 0,6 |
Обычный бетон | 1 — 1,7 |
Железобетон | 1,7 |
Стекло | 0,8 |
Армированное стекло | 1,15 |
Полиэфирная смола | 0,19 |
Гипсовая штукатурка | 0,4 — 0,57 |
Мрамор | 2,07 – 2,94 |
Нержавеющая сталь | 17 |
Чугун | 50 |
Применение коэффициента теплопроводности в строительстве
В строительстве действует одно простое правило — коэффициенты теплопроводности изоляционных материалов должны быть как можно ниже.
Все потому, что чем меньше значение λ (лямбда), тем меньше можно сделать толщину изоляционного слоя, чтобы обеспечить конкретное значение коэффициента теплопередачи через стены или перегородки.
В настоящее время производители теплоизоляционных материалов (пенополистирол, графитовые плиты или минеральная вата) стремятся минимизировать толщину изделия за счет уменьшения коэффициента λ (лямбда), например, для полистирола он составляет 0,032-0,045 по сравнению с 0,15-1,31 у кирпича.
Что касается строительных материалов, то при их производстве коэффициент теплопроводности не имеет столь большого значения, однако в последние годы наблюдается тенденция к производству строительных материалов с низким показателем λ (например, керамических блоков, структурных изоляционных панелей, блоков из ячеистого бетона). Такие материалы позволяют построить однослойную стену (без утеплителя) или с минимально возможной толщиной утеплительного слоя.
Важно: коэффициент теплопроводности лямбда зависит от плотности материала, поэтому при покупке, к примеру, пенополистирола, обратите внимание на вес продукта.
Если вес слишком мал, значит плиты не имеют заявленной теплоизоляции. Добавим, что производитель обязан указывать заявленное значение коэффициента теплопроводности на каждой упаковке.
Какой же строительный материал самый теплый?
В настоящее время это пенополиуретан (ППУ) и его производные, а также минеральная (базальтовая, каменная) вата. Они уже зарекомендовали себя как эффективные теплоизоляторы и сегодня широко применяются в утеплении домов.
Для наглядности о том, насколько эффективны эти материалы, покажем вам следующую иллюстрацию. На ней отображено какой толщины материала достаточно, чтобы удерживать тепло в стене дома:
А как же воздух и газообразные вещества? — спросите вы. Ведь у них коэффициент Лямбда еще меньше? Это верно, Но если мы имеем дело с газами и жидкостями, помимо теплопроводности, здесь надо также учитывать и перемещение тепла внутри них — то есть конвекции (непрерывного движения воздуха, когда более теплый воздух поднимается вверх, а более холодный — опускается).
Подобное явление имеет место в пористых материалах, поэтому они имеют более высокие значения теплопроводности, чем сплошные материалы. Все дело в том, что небольшие частички газа (воздух, углекислый газ) скрываются в пустотах таких материалов. Хотя такое может случится и с другими материалами — в случае если воздушные поры в них будут слишком большими, в них может также начать происходить конвекция.
Разница между теплопроводностью и теплопередачей
Помимо коэффициента теплопроводности Лямбда существует также коэффициент теплопередачи U . Они звучат похоже, но обозначают совершенно разные вещи.
Так, если коэффициент теплопроводности является характеристикой определенного материала, то коэффициент теплопередачи U определяет степень теплоизоляции стены или перегородки. Проще говоря — коэффициент теплопроводности является исходным и напрямую влияет на значение коэффициента теплоотдачи U.
Если вам интересно получить больше информации на эту тему, а также узнать: какими материалами лучше всего утеплить ваш дом, в чем отличия между разными типами утеплителей, мы советуем прочитать эту статью.
Была ли эта статья для вас полезной? Пожалуйста, поделитесь ею в соцсетях:
Не забудьте добавить сайт Недвио в Закладки. Рассказываем о строительстве, ремонте, загородной недвижимости интересно, с пользой и понятным языком.
понятие о термине, единица измерения, коэффициент для разных материалов
При возведении здания строители стараются добиться его энергоэффективности, чтобы условия в помещениях были комфортными. Для этого учитывают теплопроводность строительных материалов. Но, если принято решение самостоятельно заниматься этим процессом, то понадобится изучить все понятия о термине и единице его измерения, чтобы правильно подобрать теплоизоляцию. В связи с тем, что коэффициент теплопроводности разный для материалов, к вопросу нужно подойти ответственно, чтобы избежать ошибки при их выборе.
Содержание
- 1 Теплопроводность – что это такое
- 1.1 Коэффициент теплопроводности
- 1.2 Сопротивление теплопередаче
- 2 Таблица теплопроводности материалов
- 2.
1 Строительные материалы - 2.2 Теплоизоляционные материалы
- 2.3 Для чего рассчитывается теплопроводность
- 2.
- 3 Как рассчитать толщину стены
Теплопроводность – что это такое
Теплопроводностью называется способность всех видов газов, жидкости или материалов передавать тепло. Это значит, что когда объект нагревается с одной стороны, он трансформируется в теплопроводник, т.к. передает свою энергию дальше. При охлаждении процесс происходит также.
Например, если во время приготовления пищи перемешивать продукты деревянной лопаткой, то изменений в температуре не последует. Но, если для этих целей использовать кухонную утварь из металла, то она быстро нагреется так, что держать ее станет в руке невозможно. Таких примеров теплопроводности привести можно немало.
Объяснение этого с точки зрения физики: тепловая энергия стремится от среды с высокой температурой к среде с низкой температурой. Причем ей требуется время, чтобы пройти через стройматериал.
Чем больше его нужно, тем ниже скорость передачи тепла.
Так,
- теплопроводность кирпича и стали составляет 0,56 и 58Вт/м●К соответственно;
- древесины – 0,09-0,1;
- песка – 0,35
Можно заметить, что не все материалы обладают одинаковой теплоэффективностью, это зависит от факторов:
- Пористая структура свидетельствует о ее неоднородности и наличии воздуха в порах.
- Структура пор – небольшие размеры и их замкнутость приводит к снижению теплового потока.
- Плотность – чем она выше, тем больше коэффициент проводимости тепла.
- Влажность – негативный фактор, который повышает скорость теплопередачи. Поэтому надо качественно произвести гидроизоляцию сооружения, правильно сделать вентиляцию и использовать влагоустойчивые стройматериалы.
Формула теплопроводности создана с учетом воздействия температуры на это свойство материала. Выглядит она так:
λ=λ0●(1+b●t), где
- λ0 — коэффициент теплопроводности при 0°С, измеряется который в Вт/м●℃;
- b – справочная величина температуры;
- t – непосредственно температура.
Коэффициент теплопроводности
Зачастую в паспорте стройматериалов указан коэффициент теплопроводности – единица измерения которого Вт/(м●℃). Она характеризует любой материал как проводник тепла. В формуле она определяется греческой буквой λ.
Данный коэффициент демонстрирует способность используемого материала передавать тепло на определенную дистанцию за время. При этом показатель определяет именно сырье, а его размеры значения не имеют.
Рассчитать коэффициент теплообмена можно для материала строительного и иного назначения. Например, коэффициент теплоотдачи стали использовать как теплоотвод или теплообменник. Но для больше части стройматериалов ситуация обратная – чем меньше этот показатель для стен, тем меньше тепла здание потеряет зимой.
Сопротивление теплопередаче
Коэффициент теплопередачи – это показатель, характеризующий используемый материал. Но, как показывает практика, лучше оперировать какой-то величиной, которая будет описывать теплопроводные способности определенного сооружения. Иными словами, учитываться должны особенности его строения и параметров.
Термическое сопротивление – это и есть такая величина. Можно считать, что она обратная коэффициенту теплопроводности и учитывающая толщину стройматериала. Для этого показателя существует следующее обозначение – R. Формула при этом выглядит следующим образом:
R = h/λ, где
- R — сопротивление теплопередаче однослойной однородной ограждающей конструкции, м²•℃/Вт;
- h — толщина этого слоя в метрах;
- λ — коэффициент теплопроводности материала конструкции, Вт/(м•℃).
Часто стены сооружают многослойными, один слой при этом – утеплитель с низким коэффициентом теплопроводности. Благодаря такому подходу нужный показатель повышается.
Это связано с тем, что надо прибавить все слои сопротивления теплопередаче, из которых состоит ограждающая конструкция. Не стоит забывать и о суммировании приграничных слоев воздуха внутри и снаружи сооружения.
Таблица теплопроводности материалов
Для стен, перекрытий, и полов используют разные материалы, но часто теплопроводность гипсокартона и других строительных материалов сравнивают с кирпичом. Его знают все, поэтому проводить аналогии с ним намного проще. Но для кирпичных стен надо выбрать теплоизоляцию, т.к. они обладают высокой теплопроводностью.
Строительные материалы
Коэффициент теплопроводности строительных материалов указан в таблице. В ней отражены нормативные показатели, демонстрирующие теплоизоляционные свойства.
| Строительный материал | Плотность, кг/м³ | Теплопроводность, Вт/м•К |
| Бетон | 2400 | 1,51 |
| Железобетон | 2500 | 1,69 |
| Керамзитобетон | 500 | 0,14 |
| 1800 | 0,66 | |
| Пенобетон | 300 | 0,08 |
| Пеностекло | 400 | 0,11 |
Эти значения используют, если надо рассчитать:
- теплоизоляцию фасадов;
- общестроительную изоляцию;
- сколько понадобится изоляционных материалов при устройстве крыши;
- техническую изоляцию.
Такие простые вычисления уже в начале проектирования позволят определить более подходящие материалы и их количество.
Показатель теплопроводности металлов (железа, алюминия и пр.) тоже имеет значение в строительстве, например, при выборе батареи в помещение. Кроме этого, эти значения пригодятся в процессе сварки ответственных сооружений, производстве полупроводников и изоляторов разного типа. Таблица теплопроводности металлов поможет быстро найти нужное значение.
| Металл | Коэффициент теплопроводности при температуре, °C | ||||
| -100 | 0 | 100 | 300 | 700 | |
| Алюминий | 2,45 | 2,38 | 2,3 | 2,26 | 0,9 |
| Бериллий | 4,1 | 2,3 | 1,7 | 1,25 | 0,9 |
| Ванадий | — | — | 0,31 | 0,34 | — |
| Висмут | 0,11 | 0,08 | 0,07 | 0,11 | 0,15 |
| Вольфрам | 2,05 | 1,9 | 1,65 | 1,45 | 1,2 |
| Гафний | — | — | 0,22 | 0,21 | — |
| Железо | 0,94 | 0,76 | 0,69 | 0,55 | 0,34 |
| Золото | 3,3 | 3,1 | 3,1 | — | — |
| Индий | — | 0,25 | — | — | — |
| Иридий | 1,51 | 1,48 | 1,43 | — | — |
| Кадмий | 0,96 | 0,92 | 0,9 | 0,95 | 0,44 |
| Калий | — | 0,99 | — | 0,42 | 0,34 |
| Кальций | — | 0,98 | — | — | — |
| Кобальт | — | 0,69 | — | — | — |
Таблица теплопроводности воздуха поможет правильно рассчитать показатель теплообмена.
Все расчеты зависят от температуры окружающей среды.
| Температура, °C | Теплопроводность, Вт/м•град |
| -50 | 0,0204 |
| -40 | 0,0212 |
| -30 | 0,022 |
| -20 | 0,0228 |
| -10 | 0,0236 |
| 0 | 0,0244 |
| 10 | 0,0251 |
| 20 | 0,0259 |
| 30 | 0,0267 |
| 40 | 0,0276 |
| 50 | 0,0283 |
Судя по данным из таблицы, с увеличением температуры показатель теплопроводности также растет.
Теплоизоляционные материалы
В основном надо учитывать показатель теплопроводности изоляционных материалов. Важно помнить, что если у металлов он зависит от температуры воздуха, то у утеплителей главную роль играет плотность. По этой причине в таблице расставлены результаты с учетом плотности используемого материала.
| Теплоизоляция | Плотность, кг/м³ | Теплопроводность, Вт/м•К |
| Минеральная вата (базальтовая) | 50 | 0,048 |
| 100 | 0,056 | |
| 200 | 0,07 | |
| Стекловата | 155 | 0,041 |
| 200 | 0,044 | |
| Пенополистирол | 40 | 0,038 |
| 100 | 0,041 | |
| 150 | 0,5 | |
| Пенополистирол экструдированный | 33 | 0,031 |
| Пенополиуретан | 32 | 0,023 |
| 40 | 0,029 | |
| 60 | 0,035 | |
| 80 | 0,041 |
Перед тем, как сделать окончательный выбор, надо взять во внимание тот факт, что некоторые из представленных материалов при повышенной влажности значительно лучше проводят тепло.
Для чего рассчитывается теплопроводность
Коэффициент теплопередачи поможет рассчитать без ошибок толщину несущих стен с учетом утеплителей. Процент потери тепла в здании составляет:
- по 30% через кровлю и стены;
- 10% — сквозь полы;
- 20% приходится на окна и двери.
Внимание!
Утечка тепла происходит через несколько ограждающих конструкций в строящемся здании.
Иными словами, при неправильном расчете, жители такого дома будут использовать только 10% тепловой энергии, исходящей от радиаторов отопления.
Как рассчитать толщину стены
Для этого понадобится суммировать коэффициенты теплопроводности всех материалов, которые были использованы при возведении стены. Это неудивительно, т.к. часто этот элемент возводят в несколько слоев.
Так, коэффициент теплопроводности кирпича, наружного слоя штукатурки и облицовки надо учесть, как и выравнивающие материалы, используемые для внутренних работ (листы из гипсокартона, плиты, панели и пр.). Показателем воздушной прослойки тоже не стоит пренебрегать.
Существует удельная теплопроводность для каждого региона страны, которую берут за основу вычислений. Важно помнить, что расчетная величина не должна быть больше удельной. В таблице приведены значения по городам, которые рассчитывались с учетом средней температуры и уровня влажности:
| Населенный пункт | Теплопроводность |
|
Москва |
3,14 |
|
Санкт-Петербург |
3,18 |
|
Ростов-на-Дону |
2,75 |
|
Сочи |
2,1 |
Чем южнее, тем показатель должен быть меньше. Следовательно, толщину стены можно уменьшить.
Определение теплопроводности стройматериалов — важный этап при возведении зданий.
Благодаря ему в помещении можно обеспечить комфортные условия проживания: зимой в нем не будет холодно, а летом — жарко. Поэтому пренебрегать им не стоит. Кроме этого, нужно знать, от чего зависит теплопроводность.
Теплопроводность основных строительных материалов
Когда имеется в виду теплопроводность строительных материалов, подразумевают характеристику тела, выраженную в цифрах, о способности проводить тепло. Чтобы проводить сравнение показателей расчетов во время строительства, была разработана специальная таблица теплопроводности. Согласно ее данным можно подобрать нужную прочность материала, определить паропроницаемость основной массы строительных материалов.
Схема теплопроводности и толщины материалов.
Важные сведения о теплопроводности
Процесс перехода тепла, происходящий между молекулами однородного тела, обладающими различной температурой, называется теплопроводностью строительных материалов. В рамках данного процесса мельчайшие частицы, из которых состоит тело, активно обмениваются энергией атомов.
При этом атомы тела начинают быстро и хаотично двигаться. Такому тепловому обмену подвержено любое физическое тело, в котором имеет место неодинаковое распределение температуры. Механизм теплопроводности во многом зависит от состояния вещества в конкретный момент.
Каждое вещество по-разному проводит тепло. Для измерения был введен коэффициент, который показывает величину удельной теплопроводности. Цифровое выражение этой характеристики соответствует количеству тепла, проходящему через материал толщиной в 1 м.
Таблица теплопроводности утеплителей.
Несколько десятилетий назад ученые считали, что передача тепловой энергии зависит от перехода тепла из одного тела в другое. Проведенные исследования опровергли это мнение. Сегодня теплопроводность представляет собой естественное желание объектов получить термодинамическое равновесие. Это происходит после выравнивания температуры тела.
Строительные материалы с высокой пористостью отличаются низкой теплопроводностью.
Ее нельзя сравнивать с теплопроводностью, которой обладают строительные материалы высокой плотности. Тепловой поток данных материалов движется сквозь поры, которые заполнены воздухом. Благодаря низкой воздушной теплопроводности возникает мощное сопротивление направленному движению тепла. Когда пористость материалов одинакова, теплопроводность будет ниже у материала, имеющего самый маленький диаметр пор. Если поры имеют большие размеры, передача тепла происходит за счет конвекции. Передвижение теплоты ускоряется, если имеются сообщающиеся большие поры.
Когда проводится проектирование теплоизоляции, необходимо помнить, что, если будет иметь место повышенная влажность, теплопроводность самих строительных материалов увеличивается в разы. Это связано с тем, что поры, в которые попала вода, намного лучше пропускают тепло.
Влияет на теплопроводность структура материала. Направление волокон материала делает теплопроводность различной. Например, у дерева, имеющего волокна, расположенные вдоль, термическое сопротивление намного меньше, чем у древесины, у которой волокна расположены поперек.
Следовательно, теплопроводность паркетного пола сильно уступает такому же показателю пола, сделанному из другого дерева.
Схема сравнения теплопроводности стен из газобетона и кирпича.
Такую зависимость нужно учесть, когда применяются слоистые материалы.
Сегодня можно смело утверждать, что теплопроводность — одно из важнейших качеств строительных материалов, которые применяются для строительства:
- стен;
- перекрытий;
- изоляции;
- холодильников;
- котлов.
От правильного использования теплоизоляционных материалов, из которых делаются ограждающие конструкции, во многом зависят денежные расходы при оплате отопления зимой.
Вернуться к оглавлению
Значение коэффициента теплопроводности строительных материалов
Он равен количеству теплоты, которое проходит сквозь материал, имеющий толщину 1 м, в течение одного часа. Причем температура может отличаться на противоположных сторонах только на один градус. Сам параметр измеряется в ваттах.
Применение такого параметра было вызвано требованиями правильного выбора фасада, чтобы получить максимальную теплоизоляцию. Только соблюдение этого условия позволит чувствовать себя комфортно жильцам здания. Кроме того, данный аспект помогает выбрать вещество для дополнительного утепления здания. Ошибки расчета в данном случае недопустимы, так как может произойти сдвиг точки росы, стены начнут мокнуть. В таком доме всегда холодно, он полон сырости.
В основном теплопроводность — это показатель степени теплоизоляции. Конечно, ее можно считать важнейшим параметром во время строительства. Именно данный параметр помогает построить дом теплым и уютным.
Использование коэффициента теплопроводности имеет под собой веские основания. Сегодня наиболее актуальной является проблема сохранения тепла помещений, строящихся зданий. Разговор касается самой обычной экономии.
Ведь для сохранения нормальной температуры жилого здания требуется много топлива.
При плохой теплоизоляции топлива потребуется намного больше.
Вернуться к оглавлению
Теплопроводность современных строительных материалов
Свойства и классификация современных строительных материалов.
Совсем недавно лучшие теплоизоляционные параметры имели деревянные дома. К примеру, сосна имеет коэффициент теплопроводности 0,18 Вт/м* К. Однако на данный показатель могут оказать влияние самые разные нюансы. Очень важна при этом величина плотности древесины, показатель влажности. Поэтому, когда строится дом из бревен, их предварительно подвергают специальной подготовке.
Всякая древесина обладает индивидуальными характеристиками теплопроводности. Например, сосновый брус сделает дом весьма теплым, зато осина не подходит для возведения дома.
Новейшие технологии помогли получить новейший материал, получивший название газосиликат. Он состоит из бетонной основы, куда была добавлена алюминиевая пудра. В результате получилась пористая структура. Воздушные камеры намного увеличивают значение коэффициента теплопроводности.
У газосиликата он превзошел показатель древесины и достиг 0,12 Вт/м* К, при плотности материала около 500 кг/м³. Более низкая теплопроводность у пенобетона — 0,38 Вт/м* К.
Однако даже при такой разнице стоимость газосиликата намного выше стоимости пенобетона. В связи с этим пенобетон получил большую популярность.
Классическим материалом при строительстве зданий является кирпич. За счет огромного многообразия этого материала, разных форм и габаритов, теплопроводность также имеет различные показатели.
Таблица теплопроводности утеплителей.
При выборе конкретного вида материалов нужно обязательно учитывать, как будет эксплуатироваться здание, какой климат в месте расположения дома. Эти параметры будут являться главными характеристиками, когда проводится анализ данных строительных материалов. Важнейшим считается коэффициент теплопроводности.
Когда строятся архитектурные здания, запрещается иметь большую теплопроводность строительного материала. Чем выше показатель теплопроводности, тем хуже теплоизоляционные свойства материала.
Именно они поддерживают определенную температуру в помещении.
Когда строительные материалы имеют низкую теплопроводность, в помещении сохраняется комнатная температура, независимо от погоды за окном. Это происходит из-за появления диффузии между частицами, имеющими разную температуру.
Вернуться к оглавлению
Как на практике применяется низкая теплопроводность?
Новейшие технологии изготовления теплоизолирующих материалов открывают много возможностей для работы строительной индустрии. Совсем необязательно в наше время иметь дома, у которых стены отличаются большим значением толщины. Чтобы здание стало энергоэффективным, можно при строительстве совмещать различные виды материалов.
http://ostroymaterialah.ru/www.youtube.com/watch?v=iTAN9cIP7Ns
Кирпич отличается низкой теплопроводностью. Для компенсации применяют дополнительный утеплитель. С этой целью часто используют пенополистирол. Данный материал обладает коэффициентом теплопроводности, равным 0,03 Вт/м град.
Сегодня вместо очень дорогостоящих кирпичных домов, имеющих низкую эффективность энергосбережения, различных видов каркасного строительства, монолитных зданий, стены которых делаются из тяжелого бетона, воздвигаются здания с применением ячеистого бетона. Технологические характеристики этого материала аналогичны параметрам древесины.
http://ostroymaterialah.ru/www.youtube.com/watch?v=IkBtZSqC6Nc
Дом из такого материала никогда не имеет промерзших стен, даже когда на улице лютые морозы.
Теплопроводность строительных материалов. Основные показатели
Ни для кого не секрет, что каждый материал обладает своими исключительными качествами. Одним из таких является теплопроводность.
Давайте рассмотрим пример того какой должна быть толщина стенки из разных материалов в помещении для обеспечения пригодной для жизни температуры в 18 градусов Цельсия, когда на улице мороз -26 градусов.
Если строить из пустотелого кирпича, вам придется возвести стенку толщиной в 51 сантиметр, из керамзитобетона – 30 сантиметров, стенка из древесины может не превышать 15 см, а бетонная с применением утеплителя и вовсе может едва достигать 14 см.
Почему это так? Каждый из этих материалов обладает своей теплопроводностью.
Как мы видим, очень важно определиться с проектом на начальных этапах строительства, дабы не попасть впросак. Чем точнее данные – тем выше вероятность качественного расчета и выбора строительных материалов. Чтобы определиться с сырьем и не ошибиться – воспользуйтесь данными ниже. Эквивалентная теплопроводность строительных материалов:
- пенополиуретан — 80
- пенополистирол — 160
- минвата — 200
- дерево — 548
- керамзит — 640
- газобетон — 800
- кирпич — 1520
- гранит — 2500
- бетон — 3440
Теплопроводность – что это
Сам термин «теплопроводность» определяет передачу энергии тепловой от предметов с более высокой температурой – предметам с более низкой. Сам теплообмен осуществляется до тех пор, пока температура обоих предметов не станет одинаковой. Чтобы обозначить энергию тепловую был создан коэффициент теплопроводности, применяемый для строительных материалов.
Этот параметр дает четкое понимание того, какое количество энергии тепловой проходит в единицу времени через единицу площади. Чем выше этот показатель – тем лучше теплообмен. Чем меньше теплопроводность материал – тем более он пригоден для строительства жилых и отапливаемых помещений. Согласно строительным нормам толщина стен, препятствующая теплопотерям в зданиях должна соответствовать:
- Кирпич — 210 см
- Керамзитобетон — 90 см
- Дерево — 53 см
- Газобетон — 44 см
- Минеральная вата — 18 см
- Пенополистерол — 12 см
Теплопроводный коэффициент характеризуется показателем количества теплоты, проходящего сквозь метр толщины материала в единицу времени, равную 60 минут. При создании лучшей теплоизоляции профессионалы рекомендуют использовать эту характеристику в обязательном порядке. Также на нее стоит обратить внимание при необходимости подобрать дополнительные утепляющие материалы и конструкции.
Рассмотрим соотношение материала и коэффициента теплопроводности, измеренного в Ваттах на метр квадратный Кельвин:
| алюминий асбест асфальтобетон асбесто-цементные плиты бетон, желоззобетон битум бронза винипласт вода при температурі вище 0 войлок шерстяной гипсокартон гранит древесина из дуба, волокна размещены вдоль древесина из дуба, волокна размещены поперек древесина из сосны или ели, волокна размещены вдоль древесина из сосны или ели, волокна размещены поперек |
до 221 Вт/м2 0,151 Вт/м2*К 1,05 Вт/м2*К 0,35 Вт/м2*К до 1,51 Вт/м2*К 0,27 Вт/м2*К 64 Вт/м2 0,163 Вт/м2*К 0,6 Вт/м2*К 0,047 Вт/м2*К 0,15 Вт/м2*К 3,49 Вт/м2*К 0,23 Вт/м2*К 0,1 Вт/м2*К 0,18 Вт/м2*К до 0,15 Вт/м2*К |
плита древесно-стружечная или плита ориентировано-стружечная железобетон Картон используемый для облицовки Керамзит, плотность 200кг / м3 Керамзит, плотность 800кг / м3 Керамзитобетон, плотность 500кг / м3 Керамзитобетон, плотность 1800кг / м3 Кирпич керамический, пустотелый брутто 1000, плотность 1200кг / м3 Кирпич керамический, пустотелый брутто брутто 1400, плотность 1600кг / м3 Кирпич красный глиняный Кирпич силикатный Кладка из изоляционного кирпича Кладка из обыкновенного кирпича Кладка из огнеупорного кирпича Краска масляная |
0,15 Вт / м2К 1,69 Вт / м2К 0,18 Вт / м2К 0,1 Вт / м2К 0,18 Вт / м2К 0,14 Вт / м2К 0,66 Вт / м2К 0,35 Вт / м2К 0,41 Вт / м2К 0,56 Вт / м2К 0,7 Вт / м2К до 0,209 Вт / м2К до 0,814 Вт / м2К 1,05 Вт / м2К 0,233 Вт / м2К |
Факторы, влияющие на теплопроводность
На каждую характеристику имеют влияние ряд факторов.
Не исключением является и теплопроводность. Какие же факторы оказывают значительное влияние?
- Пористость поверхности. Неоднородность структуры, благотворно сказывается на теплопроводности. При прохождении через материалы такого рода большая часть тепловой энергии сохраняется.
- Плотность.Этот показатель влияет на пересечение частиц и более тесные контакты между ними. В свою очередь это увеличивает теплообменные процессы.
- Влажность.Чем выше данный фактор влияния — тем выше теплопроводность.
Рассмотрим подробнее каждый из популярных материалов для строительства по характеристикам
Дерево
|
Щелевой кирпич
|
Поризований блок
|
Керамзитобетон
|
Пінобетон
|
Газобетон
|
Коэффициент теплопроводности и его практическое применение.
Материалы, зачастую, различают по теплоизоляционным и конструкционным характеристикам. Чем выше показатели конструкционных характеристик, тем более пригодны эти материалы для построения стен, ограждений, перекрытий.
Используя данные описанные выше, гораздо проще будет определить возможности теплообмена каждого из материалов. Чем ниже этот показатель – тем тоньше должна быть постройка. Если использования материалов с высоким коэффициентом теплоотдачи не избежать – рекомендуется применять дополнительные утепляющие и изолирующие компоненты.
Утепление построек. Способы утепления. Виды утеплителей. Теплопроводность материалов для строительства, основные показатели
Ни для кого не секрет, что каждый материал обладает своими исключительными качествами. Одним из таких является теплопроводность.
Давайте рассмотрим пример того какой должна быть толщина стенки из разных материалов в помещении для обеспечения пригодной для жизни температуры в 18 градусов Цельсия, когда на улице мороз -26 градусов.
Если строить из пустотелого кирпича, вам придется возвести стенку толщиной в 51 сантиметр, из керамзитобетона – 30 сантиметров, стенка из древесины может не превышать 15 см, а бетонная с применением утеплителя и вовсе может едва достигать 14 см. Почему это так? Каждый из этих материалов обладает своей теплопроводностью.
Как мы видим, очень важно определиться с проектом на начальных этапах строительства, дабы не попасть впросак. Чем точнее данные – тем выше вероятность качественного расчета и выбора строительных материалов. Чтобы определиться с сырьем и не ошибиться – воспользуйтесь данными ниже. Эквивалентная теплопроводность строительных материалов:
- пенополиуретан — 80
- пенополистирол — 160
- минвата — 200
- дерево — 548
- керамзит — 640
- газобетон — 800
- кирпич — 1520
- гранит — 2500
- бетон — 3440
Теплопроводность – что это
Сам термин «теплопроводность» определяет передачу энергии тепловой от предметов с более высокой температурой – предметам с более низкой.
Сам теплообмен осуществляется до тех пор, пока температура обоих предметов не станет одинаковой. Чтобы обозначить энергию тепловую был создан коэффициент теплопроводности, применяемый для строительных материалов. Этот параметр дает четкое понимание того, какое количество энергии тепловой проходит в единицу времени через единицу площади. Чем выше этот показатель – тем лучше теплообмен. Чем меньше теплопроводность материал – тем более он пригоден для строительства жилых и отапливаемых помещений. Согласно строительным нормам толщина стен, препятствующая теплопотерям в зданиях должна соответствовать:
- Кирпич — 210 см
- Керамзитобетон — 90 см
- Дерево — 53 см
- Газобетон — 44 см
- Минеральная вата — 18 см
- Пенополистерол — 12 см
Теплопроводный коэффициент характеризуется показателем количества теплоты, проходящего сквозь метр толщины материала в единицу времени, равную 60 минут. При создании лучшей теплоизоляции профессионалы рекомендуют использовать эту характеристику в обязательном порядке.
Также на нее стоит обратить внимание при необходимости подобрать дополнительные утепляющие материалы и конструкции.
Рассмотрим соотношение материала и коэффициента теплопроводности, измеренного в Ваттах на метр квадратный Кельвин:
Факторы, влияющие на теплопроводностьНа каждую характеристику имеют влияние ряд факторов. Не исключением является и теплопроводность. Какие же факторы оказывают значительное влияние?
- Пористость поверхности. Неоднородность структуры, благотворно сказывается на теплопроводности. При прохождении через материалы такого рода большая часть тепловой энергии сохраняется.
- Плотность. Этот показатель влияет на пересечение частиц и более тесные контакты между ними. В свою очередь это увеличивает теплообменные процессы.
- Влажность. Чем выше данный фактор влияния — тем выше теплопроводность.
Рассмотрим подробнее каждый из популярных материалов для строительства по характеристикамКоэффициент теплопроводности и его практическое применение.
Материалы, зачастую, различают по теплоизоляционным и конструкционным характеристикам. Чем выше показатели конструкционных характеристик, тем более пригодны эти материалы для построения стен, ограждений, перекрытий.
Используя данные описанные выше, гораздо проще будет определить возможности теплообмена каждого из материалов. Чем ниже этот показатель – тем тоньше должна быть постройка. Если использования материалов с высоким коэффициентом теплоотдачи не избежать – рекомендуется применять дополнительные утепляющие и изолирующие компоненты.
Если проект создается впервые гораздо проще предусмотреть все возможные теплопотери. Но если здание уже построено и планируется ремонт – первое на что стоит обратить внимание – утечки тепла через проемы, двери, щели в полу и стенах. Если этому моменту уделить недостаточно внимания – придется довольствоваться отопительными приборами и обогревать улицу.
Обратите внимание, что если при строительстве здания были использованы стандартные материалы, такие как камень, бетон или кирпич – утепление дополнительными элементами является обязательным.
Здания, построенные на основе деревянного каркаса, тоже нуждаются в утеплении и теплоизоляции. Для этого утеплитель следует расположить непосредственно в пространстве между панелями.
Здания, построенные из шлакоблоков или кирпича, обычно утепляются с наружной стороны.
Чтобы четко выбрать качественный утеплитель следует обратить внимание на ряд факторов:
- Влияние повышенных температур
- Тип сооружения
- Уровень влажности
Кроме того, не лишним будет учесть параметры утепляющих конструкций, а именно:
- Влагопоглощение Важно учитывать для наружных видов утеплений.
- Горючесть. Если материал высокого качества – горение не должно поддерживаться.
- Безопасность
- Теплопроводность. Этот показатель создает общее влияние на весь процесс теплоизоляции.
- Толщина утеплителя. Особенно важна при использовании его внутри помещения. Чем тоньше утеплитель – тем больше полезной площади сохраняется для использования.
- Термоустойчивость. Чем выше этот фактор, тем большие перепады температур способен выдержать утеплитель.
- Звукоизоляция. Дает дополнительную защиту от шума.
Виды утеплителей:
- Минеральная вата. Материал с низкой теплопроводностью, экологичен, не подвергается горению.
- Пенопласт. Высокие утеплительные качества, легкий, влагоустойчивый, простой в монтаже. В основном применяют для нежилых и коммерческих помещений.
- Базальтовая вата. По своим характеристикам схожа с минеральной, но имеет улучшенные показатели устойчивости к влаге.
- Пеноплэкс. Относительно новый материал с хорошими показателями теплопроводности. Достаточно просто устанавливается, отличается высокой устойчивостью к влаге, повышению температур и огню, служит долгие годы.
- Пенополиуретан. Приметен высокой пожаробезопасностью и водоотталкивающими качествами.
- Пенополистирол экструдированный.
Имеет хорошую обработку, равномерную структуру. - Пенофол. Это полиэтилен вспененный, состоит из большого количества слоев. Отличается высокими теплоизоляционными характеристиками, покрыт фольгой для лучшего отражения.
Иногда теплоизоляцию обеспечивают при помощи сыпучих видов материалов. В основном, это перлит или гранулы бумажные. Отличаются хорошей стойкостью к возгоранию и влаге. Реже применяются покрытие пробковое, древесное волокно и лен.
При выборе теплоизолирующих материалов обязательно обращайте внимание на экологичность, и способность противостоять возгоранию. Совет: При рассмотрении теплоизолирования помещения отдельное внимание следует уделить гидроизоляции. Ее наличие позволит уменьшить теплопотери и не допустить высокую влажность в помещение.Сравнительные характеристики теплопроводностей и других показателей некоторых материалов, применяемых в строительствеРазобраться с некоторыми показателями поможет точное описание для некоторых наиболее применяемых материалов.
- Железобетон – применяемый в расчетах теплопроводности коэффициент 2,04 Вт/(м°С)
- Бетон на гравии или щебне из природного камня – применяемый в расчетах теплопроводности коэффициент 1,86 Вт/(м°С)
- Керамзитобетон – применяемый в расчетах теплопроводности коэффициент 0,92 Вт/(м°С)
- Кирпичная кладка из сплошного кирпича глиняного обыкновенного (ГОСТ 53080) на цементно-песчаном растворе – применяемый в расчетах теплопроводности коэффициент 0,81 Вт/(м°С)
- Кирпичная кладка из керамического пустотного кирпича плотностью 1400 кг/м3 (брутто) на цементно-песчаном растворе – применяемый в расчетах теплопроводности коэффициент 0,64 Вт/(м°С)
- Кирпичная кладка из керамического пустотного кирпича плотностью 1300 кг/м3 (брутто) на цементно-песчаном растворе – применяемый в расчетах теплопроводности коэффициент 0,58 Вт/(м°С)
- Кирпичная кладка из силикатного кирпича на цементно-песчаном растворе – применяемый в расчетах теплопроводности коэффициент 0,87 Вт/(м°С)
- Пенополистирол – применяемый в расчетах теплопроводности коэффициент 0,05 Вт/(м°С)
- Плиты минераловатные – применяемый в расчетах теплопроводности коэффициент 0,055 Вт/(м°С)
Чтобы рассчитать все самостоятельно следует толщину прослойки теплоизолятора разделить на теплопроводности коэффициент. Иногда это значение можно встретить на упаковке изоляции. А для дома материалы следует измерить самостоятельно, это касаемо толщины. Коэффициенты же доступны в таблицах.
Вот так просто выбрать и приобрести качественный материал и быть уверенным в том, что он соответствует всем желаемым требованиям.
| алюминий асбест асфальтобетон асбесто-цементные плиты бетон, железобетон битум бронза винипласт Вода при температуре више 0 Войлок шерстяной гипсокартон гранит древесина из дуба, волокна размещены вдоль древесина из дуба, волокна размещены поперек древесина из сосны или ели, волокна размещены вдоль древесина из сосны или ели, волокна размещены поперек |
до 221 Вт/м2 0,151 Вт/м2К 1,05 Вт/м2К 0,35 Вт/м2К до 1,51 Вт/м2К 0,27 Вт/м2К 64 Вт/м2 0,163 Вт/м2К 0,6 Вт/м2К 0,047 Вт/м2К 0,15 Вт/м2К 3,49 Вт/м2К 0,23 Вт/м2К 0,1 Вт/м2К 0,18 Вт/м2К до 0,15 Вт/м2К |
плита древесно-стружечная или плита ориентировано-стружечная железобен картон используемый для облицовки керамзит, плотность 200кг/м3 керамзит, плотность 800кг/м3 керамзитобетон, плотность 500кг/м3 керамзитобетон, плотность 1800кг/м3 кирпич керамический, пустотелый брутто 1000, плотность 1200кг/м3 кирпич керамический, пустотелый брутто 1400, плотность 1600кг/м3 кирпич красный глиняный кирпич силикатный Кладка из изоляционного кирпича Кладка из обыкновенного кирпича Кладка из огнеупорного кирпича Краска масляная |
0,15 Вт/м2К 1,69 Вт/м2К 0,18 Вт/м2К 0,1 Вт/м2К 0,18 Вт/м2К 0,14 Вт/м2К 0,66 Вт/м2К 0,35 Вт/м2К 0,41 Вт/м2К 0,56 Вт/м2К 0,7 Вт/м2К до 0,209 Вт/м2К до 0,814 Вт/м2К 1,05 Вт/м2К 0,233 Вт/м2К |
|
Дерево
|
Щелевой цегла
|
|||
Поризованный блок
|
Керамзитобетон
|
|||
Пенобетон
|
Газобетон
|
Теплопроводность строительных материалов, что это, таблица
Что такое теплопроводность?
Теплопроводность – это процесс передачи энергии тепла от нагретых частей помещения к менее теплым. Такой обмен энергией будет происходить, пока температура не уравновесится. Применяя это правило к ограждающим системам дома, можно понять, что процесс теплопередачи определяется промежутком времени, за который происходит выравнивание температуры в комнатах с окружающей средой. Чем это время больше, тем теплопроводность материала, применяемого при строительстве, ниже.
Отсутствие теплоизоляции дома скажется на температуре воздуха внутри помещения
Для характеристики проводимости тепла материалами используют такое понятие, как коэффициент теплопроводности. Он показывает, какое количество тепла за одну единицу временного промежутка пройдет через одну единицу площади поверхности. Чем выше подобный показатель, тем сильнее теплообмен, значит, постройка будет остывать значительно быстрее. То есть при сооружении зданий, домов и прочих помещений необходимо использовать материалы, проводимость тепла которых минимальна.
Сравнительные характеристики теплопроводности и термического сопротивления стен, возведенных из кирпича и газобетонных блоков
Влияние теплопроводности на микроклимат внутри помещения
Среди большого разнообразия материалов бетонный массив считается достаточно популярным. Его ключевым свойством считается степень теплопередачи. Чтобы избежать непредвиденных теплопотерь, нужно учитывать это значение еще при составлении проекта теплоизоляции. В таком случае постройка будет как надежной и долговечной, так и комфортной для пребывания.
Если определить коэффициент теплопроводности бетона и найти подходящие материалы теплоизоляции, это позволит получить такие преимущества:
- снизить затраты тепловой энергии;
- уменьшить расходы на отопление;
- организовать в помещении комфортный микроклимат.
Зависимость микроклимата в доме от степени теплопередачи объясняется следующими особенностями:
- По мере роста значений увеличивается интенсивность подачи тепла. В результате помещение быстрее остывает, но так же быстрее прогревается.
- Если теплопередача снижается, тепло долго удерживается внутри здания и не выходит наружу.
В результате степень проводимости тепловой энергии становится ключевым фактором, определяющим комфорт пребывания в доме. В зависимости от особенностей материала, он может обладать разной структурой и свойствами, а также теплопроводностью. Перед выбором блоков нужно внимательно изучить их эксплуатационные свойства и подготовить грамотный проект.
Значение в быту и производстве
Применение теплопроводности при строительстве
У каждого материала имеется свой показатель теплопроводности. Чем ее значение ниже, тем, соответственно ниже уровень теплообмена между внешней и внутренней средой. Это означает то, что в здании, сооруженном из материала с низкой теплопроводностью, зимой будет тепло, а летом прохладно.
Тепловые потери по швам панельного дома
При сооружении различных зданий, в том числе и жилые здания, без знаний о теплопроводности стройматериалов не обойтись. При проектировании строительных сооружений необходимо учитывать данные о свойствах таких материалов как – бетон, стекло, минеральная вата и многих других. Среди них предельная теплопроводность принадлежит бетону, между тем, у древесины она в 6 раз меньше.
Системы отопления
Ключевая задача любой отопительной системы – это перенос тепловой энергии от теплоносителя в помещения. Для такого обогрева применяют батареи или радиаторы отопления. Они необходимы для передачи тепловой энергии в помещения.
- Радиатор отопления – это конструкция внутри, которой перемещается теплоноситель. К основным характеристикам этого изделия относят:материал, из которого оно изготовлено;
- вид конструкции;
- размеры, в том числе и количество секций;
- показатели теплоотдачи.
Именно теплоотдача и есть ключевой параметр. Все дело в том, что определяет объем энергии, которое передается от радиатора в помещение. Чем больше этот показатель, тем ниже будут потери тепла.Существуют справочные таблицы, определяющие материалы, оптимальные для использования в отопительных системах. Из данных, которые в них размещены, становится ясно, что самым эффективным материалом считается медь. Но, вследствие ее высокой цены и определенных технологических сложностей, связанных с обработкой меди их применяемость не так высока.
Биметаллический радиатор
Именно поэтому все чаще применяют модели, изготовленные из стальных или алюминиевых сплавов. Нередко применяют и сочетание различных материалов, например, стали и алюминия.Каждый изготовитель радиаторов, при маркировке готовых изделий должен указывать такую характеристику, как мощность тепловой отдачи.На рынке отопительных систем можно приобрести радиаторы, изготовленные из чугуна, стали, алюминия и биметалла.
Допустимые значения
Выполняя теплотехнический расчет наружной стены, учитывают также и регион, в котором будет располагаться дом:
- Для южных регионов с теплыми зимами и небольшими перепадами температур можно возводить стены небольшой толщины из материалов со средней степенью теплопроводности – керамический и глиняный обожженный одинарный и двойной, кирпич, пено- и газобетон большой плотности. Толщина стен для таких регионов может быть не более 20 см.
- В то же самое время для северных регионов целесообразнее и экономически выгоднее строить ограждающие стеновые конструкции средней и большой толщины из материалов с большим термическим сопротивлением – оцилиндрованное бревно, газо- и пенобетон средней плотности.
Для таких условий возводят стеновые конструкции толщиной до 50–60 см.
- Для регионов с умеренным климатом и чередующимися по температурному режиму зимами подходят стены из материалов с высоким и средним значением термического сопротивления – газо- и пенобетон, брус, оцилиндрованное бревно среднего диаметра. В таких условиях толщина стеновых ограждающих конструкций с учетом утеплителей составляет не более 40–45 см.
Калькулятор расчёта толщины стены по теплопроводности
На практике подобные данные применяют часто и не только профессиональными проектировщиками. Нет ни одного закона, запрещающего самостоятельно создавать проект своего будущего дома. Главное, чтобы тот соответствовал всем нормативам и СНиПам. Чтобы рассчитать теплопроводность стены, можно воспользоваться специальным калькулятором. Подобное «чудо прогресса» можно как установить к себе на компьютер в качестве приложения, так и воспользоваться услугой онлайн.
Окно расчёта калькулятора
В нём нет премудростей. Просто выбираешь необходимые данные и получаешь готовый результат.
Расчёт толщины стен с использованием глиняного обыкновенного кирпича на цементно-песчаном растворе
Существуют и более сложные калькуляторы расчёта, где учитываются все слои стен, пример подобного расчётного «механизма» показан на фото ниже.
Расчёт проводимости тепла всех прослоек стен
Конечно, теплоэффективность будущего здания – это вопрос, требующий пристального внимания. Ведь от него зависит, насколько тепло будет в доме и насколько экономно будет его отапливать. Для каждого климатического региона существуют свои нормы коэффициентов теплопроводности ограждающих конструкций. Можно рассчитать самостоятельно теплоэффективность, но если возникают проблемы, лучше обратиться за помощью к специалистам.
Предыдущая Строительные материалыИз чего делают цемент: от теории к практике
Следующая Строительные материалыКрепкий пол в каждый дом: ламинат или линолеум – что лучше
Стройматериалы для наружных стен
Стены сегодня возводятся из разных материалов, однако популярнейшими остаются: дерево, кирпич и строительные блоки. Главным образом отличаются плотность и проводимость тепла стройматериалов. Сравнительный анализ позволяет найти золотую середину в соотношении между этими параметрами. Чем плотность больше, тем больше несущая способность материала, а значит, всего сооружения. Но тепловое сопротивление становится меньше, то есть повышаются расходы на энергоносители. Обычно при меньшей плотности есть пористость.
Коэффициент теплопроводности и его плотность.
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.
| В сухом состоянии | При нормальной влажности | При повышенной влажности | |
| Войлок шерстяной | 0,036-0,041 | 0,038-0,044 | 0,044-0,050 |
| Каменная минеральная вата 25-50 кг/м3 | 0,036 | 0,042 | 0,,045 |
| Каменная минеральная вата 40-60 кг/м3 | 0,035 | 0,041 | 0,044 |
| Каменная минеральная вата 80-125 кг/м3 | 0,036 | 0,042 | 0,045 |
| Каменная минеральная вата 140-175 кг/м3 | 0,037 | 0,043 | 0,0456 |
| Каменная минеральная вата 180 кг/м3 | 0,038 | 0,045 | 0,048 |
| Стекловата 15 кг/м3 | 0,046 | 0,049 | 0,055 |
| Стекловата 17 кг/м3 | 0,044 | 0,047 | 0,053 |
| Стекловата 20 кг/м3 | 0,04 | 0,043 | 0,048 |
| Стекловата 30 кг/м3 | 0,04 | 0,042 | 0,046 |
| Стекловата 35 кг/м3 | 0,039 | 0,041 | 0,046 |
| Стекловата 45 кг/м3 | 0,039 | 0,041 | 0,045 |
| Стекловата 60 кг/м3 | 0,038 | 0,040 | 0,045 |
| Стекловата 75 кг/м3 | 0,04 | 0,042 | 0,047 |
| Стекловата 85 кг/м3 | 0,044 | 0,046 | 0,050 |
| Пенополистирол (пенопласт, ППС) | 0,036-0,041 | 0,038-0,044 | 0,044-0,050 |
| Экструдированный пенополистирол (ЭППС, XPS) | 0,029 | 0,030 | 0,031 |
| Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 600 кг/м3 | 0,14 | 0,22 | 0,26 |
| Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 400 кг/м3 | 0,11 | 0,14 | 0,15 |
| Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 600 кг/м3 | 0,15 | 0,28 | 0,34 |
| Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 400 кг/м3 | 0,13 | 0,22 | 0,28 |
| Пеностекло, крошка, 100 – 150 кг/м3 | 0,043-0,06 | ||
| Пеностекло, крошка, 151 – 200 кг/м3 | 0,06-0,063 | ||
| Пеностекло, крошка, 201 – 250 кг/м3 | 0,066-0,073 | ||
| Пеностекло, крошка, 251 – 400 кг/м3 | 0,085-0,1 | ||
| Пеноблок 100 – 120 кг/м3 | 0,043-0,045 | ||
| Пеноблок 121- 170 кг/м3 | 0,05-0,062 | ||
| Пеноблок 171 – 220 кг/м3 | 0,057-0,063 | ||
| Пеноблок 221 – 270 кг/м3 | 0,073 | ||
| Эковата | 0,037-0,042 | ||
| Пенополиуретан (ППУ) 40 кг/м3 | 0,029 | 0,031 | 0,05 |
| Пенополиуретан (ППУ) 60 кг/м3 | 0,035 | 0,036 | 0,041 |
| Пенополиуретан (ППУ) 80 кг/м3 | 0,041 | 0,042 | 0,04 |
| Пенополиэтилен сшитый | 0,031-0,038 | ||
| Вакуум | |||
| Воздух +27°C. | 0,026 | ||
| Ксенон | 0,0057 | ||
| Аргон | 0,0177 | ||
| Аэрогель (Aspen aerogels) | 0,014-0,021 | ||
| Шлаковата | 0,05 | ||
| Вермикулит | 0,064-0,074 | ||
| Вспененный каучук | 0,033 | ||
| Пробка листы 220 кг/м3 | 0,035 | ||
| Пробка листы 260 кг/м3 | 0,05 | ||
| Базальтовые маты, холсты | 0,03-0,04 | ||
| Пакля | 0,05 | ||
| Перлит, 200 кг/м3 | 0,05 | ||
| Перлит вспученный, 100 кг/м3 | 0,06 | ||
| Плиты льняные изоляционные, 250 кг/м3 | 0,054 | ||
| Полистиролбетон, 150-500 кг/м3 | 0,052-0,145 | ||
| Пробка гранулированная, 45 кг/м3 | 0,038 | ||
| Пробка минеральная на битумной основе, 270-350 кг/м3 | 0,076-0,096 | ||
| Пробковое покрытие для пола, 540 кг/м3 | 0,078 | ||
| Пробка техническая, 50 кг/м3 | 0,037 |
Часть информации взята нормативов, которые прописывают характеристики определенных материалов (СНиП 23-02-2003, СП 50. 13330.2012, СНиП II-3-79* (приложение 2)). Те материал, которые не прописаны в стандартах, найдены на сайтах производителей
Так как стандартов нет, у разных производителей они могут значительно отличаться, потому при покупке обращайте внимание на характеристики каждого покупаемого материала
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
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
Зрительно это можно увидеть на фотографии в начале статьи.
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.
Тепловые свойства материалов | Семинар по устойчивому развитию
Каждый материал, используемый в сборке оболочки, обладает фундаментальными физическими свойствами, которые определяют его энергетические характеристики, такими как проводимость, сопротивление и тепловая масса. Понимание этих неотъемлемых свойств поможет вам выбрать правильные материалы для управления тепловыми потоками.
Теплопроводность (k)
Способность материала проводить тепло.
Каждый материал имеет характеристическую скорость, с которой через него проходит тепло. Чем быстрее тепло проходит через материал, тем лучше он проводит тепло. Проводимость (k) — это свойство материала, данное для однородных твердых тел в стационарных условиях.
Используется в следующем уравнении:
где
q = результирующий тепловой поток (Вт)
k = теплопроводность материала (Вт/мК).
A = площадь поверхности, через которую проходит тепло (м²)
∆T = разница температур между теплой и холодной сторонами материала (К), и
L = толщина/длина материала (м) BTU*in/h ft ºF : В британской системе проводимость – это количество британских тепловых единиц в час (Btu/h), которое проходит через 1 квадратный фут (ft 2 ) материала толщиной 1 дюйм при разница температур в этом материале составляет 1ºF (в условиях устойчивого теплового потока).
SI – Вт/м ºC или Вт/м K: Эквивалент Международной системы (SI) – это количество ватт, которое проходит через 1 квадратный метр (м 2 ) материала толщиной 1 м при температуре разница в этом материале составляет 1 К (равно 1ºC) в условиях устойчивого теплового потока.
Теплопроводность (C)
Электропроводность на единицу площади для указанной толщины. Используется для стандартных строительных материалов.
В основных строительных материалах тепловой поток обычно измеряется проводимость (C) , не проводимость. Электропроводность – это удельная проводимость материала на единицу площади для толщины объекта (в единицах Вт/м²К для метрических единиц и БТЕ/ч•фут 2 •°F для британских).
Проводимость является свойством объекта и зависит как от материала, так и от его толщины. Многие твердые строительные материалы, такие как обычный кирпич, деревянный сайдинг, изоляция из войлока или плит, а также гипсокартон, широко доступны в стандартной толщине и составе. Для таких распространенных материалов полезно знать скорость теплового потока для этой стандартной толщины, а не скорость на дюйм.
Коэффициент U (U)
Общая проводимость строительного элемента. Используется для многоуровневых строительных конструкций.
В многослойных сборках проводимости объединены в одно число, называемое «U-фактор» (или иногда «U-значение»).
|
|
| Коэффициент U и проводимость переводят проводимость из свойства материала в свойство объекта. |
U общий коэффициент теплопередачи, выраженный в БТЕ/ч фут 2 ºF (в единицах СИ, Вт/м 2 К). Это та же единица измерения, что и проводимость, потому что это мера одного и того же: проводимость используется для определенного материала, U-фактор используется для конкретной сборки. Меньшие U-факторы означают меньшую проводимость, что означает лучшую изоляцию.
Например, общий U-фактор окна включает теплопроводность оконных стекол, воздуха внутри, материала обрамления и любых других материалов различной толщины и расположения. За исключением особых случаев, проводимость материалов не может быть добавлена для определения U-фактора сборки.
Коэффициент U представляет собой общий коэффициент теплопередачи и включает влияние всех элементов в сборке и всех явных видов теплопередачи (теплопроводность, конвекция и излучение), но не скрытую теплопередачу (связанную с влажностью).
Термин U-коэффициент следует использовать только в том случае, если тепловой поток идет от воздуха снаружи оболочки через сборку оболочки к воздуху внутри. Например, его нельзя использовать на стенах подвала.
Термическое сопротивление (значение R = 1/U)
Способность материала сопротивляться тепловому потоку.
Обозначается как R (значение R), тепловое сопротивление указывает, насколько эффективен любой материал в качестве изолятора.
Величина, обратная теплопроводности, R измеряется в часах, необходимых для прохождения 1 БТЕ через 1 фут 2 материала заданной толщины при разнице температур в 1ºF. В имперской системе единицами измерения являются футов 2 •°F•ч/BTU . Единицы СИ: м²K/Вт .
Значения термического сопротивления иногда приводятся в виде таблиц как для единичных толщин, так и для образца материала с известной толщиной. Например, сопротивление сосны может быть указано как 1,0 фут 2 •°F•ч/БТЕ на дюйм, или значения могут быть приведены в таблице для сосновой стойки 2×6 как 5,5 фута 2 •°F•ч/БТЕ. Для однородного материала, такого как дерево, удвоение толщины удвоит значение R. Значения R обычно не указываются для сборок материалов. U-факторы используются для сборок.
Изоляция, препятствующая протеканию тепла через ограждающие конструкции здания, часто измеряется значением R. Более высокое значение R указывает на лучшие изоляционные характеристики. Просматривая листы спецификаций, убедитесь, что вы читаете значение R в правильных единицах, поскольку единицы не всегда указаны явно.
Для получения дополнительной информации о проектировании с изоляцией, включая таблицу общих значений R, тепловых мостов и расчет общих значений R для сборок, см. страницу «Изоляция».
Использование U-факторов и R-значений на практике
Разнообразие терминов, используемых до сих пор для выражения тепловых свойств, потенциально может сбивать с толку. При работе со сложными многоуровневыми строительными конструкциями полезно объединять тепловые свойства в одно общее число для определения критериев проектирования ограждающих конструкций.
Для общей оболочки здания это часто выражается как U-фактор. Тем не менее, окна часто выражаются с помощью U-фактора, а стены часто выражаются с помощью R-значений. Строгого правила нет.
Расчет общего U-фактора начинается с добавления сопротивлений . U-факторы рассчитываются для конкретного элемента (крыши, стены и т. д.) путем нахождения сопротивления каждой составной части, включая воздушные пленки и воздушные пространства, а затем суммирования этих сопротивлений для получения общего сопротивления. Коэффициент U является обратной величиной этой суммы (Σ) сопротивлений: U= 1/ Σ R.
Для получения дополнительной информации о том, как использовать значения R и коэффициенты U для расчета оболочки, см. стоимость и тепловые мосты.
Тепловая масса
Термическая масса — это сопротивление материала изменению температуры при добавлении или удалении тепла, а также ключевой фактор в динамическом взаимодействии теплопередачи внутри здания. Необходимо понимать четыре фактора: плотность, удельная теплоемкость, теплоемкость и тепловое отставание.
Плотность
Плотные материалы обычно накапливают больше тепла.
Плотность – это масса материала на единицу объема. В имперской системе плотность определяется как фунт/фут 9.0046 3 ; в системе СИ это дается как кг/м 3 . Для фиксированного объема материала большая плотность позволит хранить больше тепла.
Удельная теплоемкость
Высокая удельная теплоемкость требует много энергии для изменения температуры.
Удельная теплоемкость – это мера количества тепла, необходимого для повышения температуры данной массы материала на 1º. В имперской системе это выражается как БТЕ/фунт ºF; в системе СИ она выражается в кДж/кг·К. Для повышения температуры материала с низкой удельной теплоемкостью требуется меньше энергии, чем у материала с высокой удельной теплоемкостью.
Например, одному грамму воды требуется одна калория тепловой энергии, чтобы поднять температуру на один градус Цельсия. Вода обладает высокой теплоемкостью и поэтому иногда используется в качестве тепловой массы в зданиях.
| Материал |
Теплоемкость Дж/(г·К) |
| Кирпич | 0,84 |
| Бетон | 0,88 |
| Гранит | 0,79 |
| Гипс | 1,09 |
| Почва | 0,80 |
| Дерево | 1,2-2,3 |
| Вода | 4,2 |
Теплоемкость (тепловая масса)
Плотность x Удельная теплоемкость = Сколько тепла может храниться в единице объема
Теплоемкость – это показатель способности материала сохранять тепло в единице объема . Чем больше теплоемкость материала, тем больше тепла он может сохранить в данном объеме на градус повышения температуры. Теплоемкость материала получается произведением плотности на удельную теплоемкость. Единицы: Дж/К.
Более высокая теплоемкость может (но не всегда) уменьшить поток тепла извне во внутреннюю среду за счет накопления тепла внутри материала. Тепло, попадающее в конструкцию стены в дневное время, например, может сохраняться внутри стены в течение нескольких часов, пока оно не выйдет обратно в прохладный ночной воздух — при соответствующих погодных условиях и достаточной теплоемкости.
Тепловое запаздывание (время запаздывания)
При большой тепловой массе для перехода тепла от одной стороны оболочки к другой могут потребоваться часы.
Это замедление потока тепла называется «термической задержкой» (или временной задержкой) и измеряется как разница во времени между пиковой температурой на внешней поверхности строительного элемента и пиковой температурой на внутренней поверхности. Некоторые материалы, такие как стекло, не имеют значительного теплового отставания. Но тепловая задержка может достигать восьми или девяти часов для конструкций с высокой тепловой массой, таких как стены из двойного кирпича или утрамбованные земляные стены.
|
Время отставания и замедление температуры из-за тепловой массы |
Например, если солнце выходит из-за облаков и ударяет по оболочке здания с высокой теплоемкостью в 10:00, температура наружной поверхности быстро повысится. Однако может пройти несколько часов, прежде чем этот температурный «всплеск» будет виден на внутренней поверхности стены. Причина в том, что часть тепла накапливается в материале стены. Это тепло сохраняется в материале стены до тех пор, пока оно не поглотит столько, сколько может (насыщение). Затем тепло будет течь внутрь в зависимости от проводимости материала.
Одним из примеров крупномасштабного теплового отставания является тот факт, что самые жаркие месяцы в большинстве частей северного полушария — июль или август, хотя самое яркое солнце в году приходится на июнь.
Свойства остекления
| Теплопередача и излучение от окна |
При работе с прозрачными поверхностями нужно учитывать еще больше.
Теплопередача через окно включает все три вида теплопередачи; теплопроводность, конвекция и излучение. Преобладающий способ теплопередачи всегда меняется и зависит от времени, температуры окружающей среды и помещения, скорости наружного ветра, а также количества и угла солнечного излучения, падающего на окно. Изоляционные способности окон обычно измеряются их U-фактором; см. таблицу на странице «Свойства остекления». U-фактор для окна — это прежде всего метрика, используемая для расчета кондуктивной части теплопередачи через окно.
Поскольку окна («остекление») пропускают свет и излучение, существует множество свойств, которые необходимо учитывать для оптимизации их тепловых и визуальных характеристик. Например, упрощенная метрика, используемая для определения лучистой теплопередачи через окно, когда солнечная энергия попадает на окно, называется коэффициентом притока солнечного тепла (SHGC). SHGC представляет собой значение от 0 до 1,0 и является мерой того, насколько большая будет передача лучистого тепла по отношению к незастекленному проему.
Подробнее о свойствах остекления
Что такое теплопроводность? Как это измеряется? – TAL
Автор: Джон Клиффорд, стажер-химик
Что такое теплопроводность?
Рисунок 1: Теплопередача за счет теплопроводности плоской стенки, показывающая важность теплопроводности в теплопередаче
Теплопроводность — это свойство, описывающее способность материала проводить тепло. Часто обозначается как k и имеет единицы СИ Вт/м·К (Ватт на метр по Кельвину). Теплопроводность является ключевым параметром при измерении кондуктивной теплопередачи.
Тепло может передаваться тремя способами: теплопроводностью, конвекцией и излучением. Весь теплообмен происходит, когда между двумя областями существует разница температур; проводимость отличается тем, что теплота «проходит через тело самого вещества» [1]. Внутри твердых тел конвекция отсутствует, а излучение обычно незначительно, а это означает, что проводимость чрезвычайно важна для описания теплового поведения.
Поскольку проводимость происходит через вещество, она может происходить либо внутри объекта, либо через два контактирующих материала. Определяющая формула кондуктивной теплопередачи описывается законом теплопроводности Фурье: градиент температуры (К/м), к – коэффициент теплопроводности [2]. Это математически демонстрирует, что теплопередача линейно пропорциональна градиенту температуры, а теплопроводность материала представляет собой константу пропорциональности. Это означает, что он может иметь большое влияние на скорость теплопередачи.
Поскольку теплопроводность является физическим свойством, она будет меняться в зависимости от типа, структуры и состояния материала. Точно так же это также функция температуры, которую важно учитывать в приложениях, где температура может сильно варьироваться, например, в электронном управлении температурой [3]. Точно так же обратной величиной теплопроводности является тепловое удельное сопротивление, которое является внутренним свойством, указывающим на эффективность материала в качестве изолятора [1].
Электропроводность твердых тел может сильно различаться. Например, металлы обычно очень теплопроводны из-за делокализованного движения электронов в металлической связи. Это способствует более быстрому нагреву металлов, чем другие материалы, такие как пластик или стекло.
Рисунок 2: Медные листы, металл с высокой теплопроводностью, часто используемый в промышленности
Однако все твердые тела, включая металлы, проводят тепло за счет вибрации между соседними атомами. Некоторые твердые вещества, такие как пенополистирол, имеют низкое значение k и действуют как изоляторы. Частично это связано с низким значением k для воздуха, который содержится в пустотах этих материалов [4]. Для получения дополнительной информации о теории теплопроводности см. видео ниже: