Опилки в качестве утеплителя для каркасных и кирпичных домов, схемы
Опилки не теряют своей актуальности, их коэффициент теплопроводности выше, чем у минеральной ваты или пенополистирола, но они так же хорошо удерживают тепло в помещении. Особенно часто используют стружечный материал в тех регионах, где есть много лесов и лесопильных предприятий, его можно купить по невысокой цене.
Оглавление:
- Преимущества теплоизоляции
- Описание этапа подготовки
- Технология утепления дома
- Маты и сухие опилки
Особенности и область применения
Используются для чердаков, полов и стен как в кирпичных, так и в каркасных домах.
Положительные качества:
- экологически чистый и безопасный материал;
- низкая стоимость;
- хорошие изоляционные характеристики.
Если правильно провести изоляцию, то в кирпичном или каркасном доме будет тепло в любую зиму. Главное, чтобы была верно рассчитана толщина слоя в зависимости от климата в регионе. Утеплить чердак, стены и пол можно насыпным методом, плитами и смесями с глиной, цементом или гипсом. Главный недостаток – это повышенная степень горючести, как и у любой древесины. Но если их применяют вместе с глиной или цементом, то степень пожароопасности значительно снижается.
Подготовка опилок
Перед тем как делать теплоизоляцию, нужно подготовить материал. Для этого его обрабатывают антисептиками и антипиренами. Сначала перемешивается с антисептическим средством глубокого проникновения, чтобы не гнил и не росла плесень. После того как утеплитель полностью высох, на него наносят антипирен. Перемешивать и сушить нужно под навесом или крышей, главное, чтобы он был защищен от атмосферных осадков, но при этом проветривался.
Дубовые опилки считаются наилучшим вариантом для стен, пола и чердаков в кирпичных или каркасных домах, так как они менее гигроскопичны по сравнению с другими породами древесины и содержат в себе антисептические вещества. Поэтому обрабатывать их антисептиком нет необходимости.
После обработки антисептическим средством и антипиреном засыпается гашеная известка. Пропорция известки к опилкам – 1:5. Для перемешивания материала в больших количествах удобно использовать лопату. Опилки с известью не только хорошо удерживают тепло, но и не дают завестись на чердаке, в досках пола и стен грызунам и насекомым. Утеплитель через время проседает, из-за чего снижаются его изоляционные характеристики. В итоге необходимо досыпать новые порции до нужного количества или заранее замешать другой раствор с гипсом.
Пропорция смеси из гипса, извести и опилок следующая – 5:1:9. После того как все тщательно перемешано, добавляется небольшое количество воды (слегка смачивается). Следует учитывать, что гипс застывает за короткое время, поэтому лучше замешивать раствор маленькими порциями.
Способы утепления пола, стен и перекрытий и основные нюансы
Часто используется смесь опилок с глиной. Этот раствор отлично удерживает тепло и устойчив к конденсату, поэтому его часто применяют для чердачного перекрытия в бане. К тому же глина устойчива к воздействию горячего пара и не растрескивается, а также она снижает степень пожароопасности всей изоляции. Глиняно-опилочный состав отлично удерживает тепло в помещении зимой и прохладу летом.
Смесь готовится по определенным пропорциям. Если ее нарушить, то она будет иметь слабую адгезию. В итоге после высыхания утеплитель может начать отваливаться. Чаще всего глиняно-опилочый состав применяется для полов и перекрытий, так как нанести его на стены непросто. Для вертикальных конструкций лучше изготовить маты.
Если планируется укладка влажного состава, то замешивается в следующих пропорциях – 1 ведро глины (по консистенции похожей на сметану) на 2/3 ведра стружечного материала. Глина должна быть предварительно вымочена не менее суток в пропорциях с водой 1:1. После того как все тщательно перемешано, выкладывается между балками перекрытия.
До укладки чердак или любое другое основание необходимо подготовить. Деревянные поверхности обрабатываются антисептиком. Если между досками большие зазоры, то настилается пергамин. Только после этого проводят утепление опилками с глиной. Ровность кладки проверяется строительным уровнем. После того как состав полностью застынет, по нему можно будет ходить.
Стены утепляют либо с помощью засыпания в опалубку, либо наносят на поверхность. В последнем случае стружечный материал с глиной укладывается мастерком, а выравнивается строительным уровнем. Как только он высохнет, поверхность можно выровнять другим составом и закрыть декоративной штукатуркой.
Если теплоизоляцию планируется проводить с помощью опалубки, то заливать начинают по 1 м. Как только раствор схватывается, переходят на следующую высоту, и так до верха всей стены.
Утепление матами и сухими стружками
Для приготовления матов для пола или других конструкций замешивается состав с равными долями опилок и глины. Также изготавливаются формы нужного размера. По высоте и ширине они должны совпадать с основанием. После того как смесь замешана, ее выкладывают в формы и трамбуют. Сверху его делают абсолютно ровным с помощью строительного уровня. Как только раствор схватился и немного подсох, его аккуратно вытаскивают и оставляют просыхать под навесом в проветриваемом месте. Ставить плиты на солнце ни в коем случае нельзя, так как из-за него они начнут растрескиваться.
Перед укладкой матов перекрытие подготавливается так же, как и для теплоизоляции в виде раствора. Укладывается пергамин или другой подобный материал хорошего качества. Все щели запениваются. После этого устанавливают маты между брусьями. Если где-то остается щель, то ее замазывают этим же составом. Если плитами утепляется стена, то, чтобы их зафиксировать, сверху на брусья приделывается обрешетка. К ней же позже будет монтироваться финишное покрытие. Если толщина матов больше 30 см, то их укладывают точно так же, как и кирпичи. Места стыковки с соседними плитами смазываются глиняно-опилочным раствором.
Теплоизоляция перекрытий стружечным материалом – это одна из самых простых работ. Достаточно лишь подготовить само основание, после чего просто все засыпается готовыми опилками. Толщина слоя зависит от климата. Часто вместо используются опилочные гранулы. Они пожаробезопасные, так как содержат в себе антипирены, а также антисептик. Ими же можно утеплять стены каркасного дома, засыпая их внутрь. Опилки не вызывают аллергических реакций.
Опилки как утеплитель. Балун от ekimov
=
Конденсат в стене
Допустим опилки утрамбованы до плотности 200 кг/м3.
Т.е. в одном квадратном метре стены толщиной 30 см забито 0,3 м3 == 60 кг опилок.
Допустим в начале зимы опилки имели 20% весовой влажности == 4% объемной влажности, т.е. в одном квадратном метре стены толщиной 30 см имелось 12 литров воды.
Какая была теплопроводность опилок в начале зимы и какая станет через три месяца при заданных условиях?
Обратимся к таблице. Супертаблица!
Здесь сухие (0% весовой влажности) опилки плотностью 200 кг/м3 имеют коэффициент теплопроводности 0,05 ккал/м час град.
И прирост коэффициента теплопроводности равен 10% на каждый процент объемной влажности для плотности 200 кг/м3.
Т.е. для 20% весовой, 4% объемной влажности прирост теплопроводности:
0,05 + (0,05 * 0,4)… = 0,07 ккал/м час град. Чтобы перевести в Вт надо умножить на 1,16.
0,07ккал… * 1,16… = 0,08 Вт/м К.
Так вот. Мы посчитали, что при условиях:
Твн. = +25С Фвн. = 50%,
Тн. = -40С ; Фн. = 50%, если весь пар конденсируется, то в 1 м2 стены накопится воды за 3 месяца при -40С:
5,1 г * 24часа * 30суток * 3месяцев = 11 литров.
Т.е. к концу 3 месяцев всего станет 23 литра (12 литров было в начале).
Если в 1 м2 стены == 0,3 м3 окажется 23 литра влаги, то это получается 38% весовых, из них только 32% – сорбируется, а остальное – это будет просто вода – превратится в лед/иней (3,6 литра).
При этом получается максимальная объемная влажность опилок :
200 кг/м3* 0,32 = 64 кг. Объемная влажность 64/1000 = 6,4%
Прирост теплопроводности: 6% * 10…= 60%
0,05 + (0,05 * 0,6)… = 0,08 ккал/м час град. … = 0,093 Вт/м К.
Это максимально возможный коэффициент теплопроводности опилок.
Т. е. катастрофы не будет.
Упрощения в расчетах – в сторону ухудшения ситуации.
Если подсчитать тщательнее, без грубых допущений, картина получается оптимистичнее.
Возьмем для примера условия помягче:
Твн. = +20С Фвн. = 50%
Тн. = -20С Фн. = 50%
Строим графики
Зона конденсации располагается на 18-м сантиметре.
Р = de/Rп
de = 933Па – 82Па = 851Па
Rп = х/М
х = 18 см = 0,18 м.
М = 0,035 г/м*час*мм рт. ст.
Переведем в мг и паскали. 1 мм ртутного столба = 133,3 Па.
М = (0,035/133,3)*1000… = 0,26 мг/м*час*Па.
Rп = 0,18/0,26… = 0,69 м2*час*Па/мг
Р = de/Rп = 851/0,69 = 1233 мг = 1,2 г – столько пройдет пара через метр квадратный стены за час при условиях:
Твн. = +25С Фвн. = 50%
Тн. = -40С ; Фн. = 50%
Тогда за три месяца опилки накопят:
1,2 г * 24часа * 30суток * 3месяцев = 2,6 литров.
Т.е. к концу 3 месяцев в 0,3 м3 накопится всего 14,6 литра.
Получается 24% весовой == 4,9% объемной влажности.
24% меньше максимально возможных 32%. Поэтому всю влагу опилки сорбируют без выпадения конденсата.
Прирост 4,9% * 10 = 49%
тогда коэффициент теплопроводности опилок станет:
0,05 ккал… + (0,05 * 0,49) = 0,075 ккал/м час град… = 0,087 Вт/м К.
Посмотрим более или менее реальную стену.
Внутреннюю сторону стены обошьем фанерой 10 мм, а на внешней стороне стены – оргалит.
Фанера и оргалит выступят в роли паробарьеров.
Rп фанеры = 0,01/0,02… = 0,5…
Rп опилок = 0,69…
Rп оргалита = 0,004/0,08… = 0,05…
Сумма Rп стены = 1,24…
Р = de/Rп = 851/1,24… = 686 мг = 0,7 г
Строим графики. 5.JPG 7.JPG
На фанере резкое снижение парциального давления.
Как оно образовалось:
dе фанеры = Р * Rп фанеры = 686 мг * 0,5… = 343 Па
Снижение парциального давления на одном сантиметре толшины стены (933 – 343 = 590 Па) выглядит как резкий перепад.
На оргалите – тоже небольшой перепад, но уже – увеличение парциального давления. Линия е там приблизилась к линии Е.
Благодаря паробарьеру из фанеры, линия е уже не касается линии Е. Т. е. рельное парциальное давление е нигде в стене не достигает максимально возможного Е!
Т.е. относительная влажность воздуха во всей стене не достигает 100%.
Поэтому во всей стене нет зоны конденсатообразования!
Наглядно видно, что паробарьер на входе может убрать зону конденсации. Или, по крайней мере, сдвинуть ее к внешней стороне стены, т.е. уменьшить объем конденсата.
Также видно, что паробарьер на выходе, наоборот может ухудшить положение – создать условие конденсации у наружной стороны стены.
Если в стене нет условий для конденсатообразования – нет прироста коэффициента теплопроводности опилок?! Да?
Нет, есть! Не все так просто!
Есть такой процесс – СОРБЦИЯ.
Материал стены сорбирует в себя влагу. Количество сорбированной влаги зависит от относительной влажности и температуры воздуха.
Вот график сорбция.JPG
Здесь по горизонтальной оси относительная влажность воздуха, в котором находятся опилки.
По вертикальной оси – процент весовой влажности, которую способно набрать дерево.
Причем, чем холоднее, тем охотнее сорбирует дерево влагу.
А в стене-то как раз в этом смысле – подходящие условия. Там может возникнуть большая относительная влажность. Иногда близко к 100%.
На графике наглядно видно – это когда линия е приближается к Е.
Это зависит от внешних условий и от того, как много пара проходит в стену через паробарьер, например.
Надо считать сколько пара при интересующих нас условиях пройдет в стену.
Соответственно, столько влаги сорбируется в опилки. Это если по максимому. Потому как часть пара все же выйдет насквозь.
Опять же – грубый расчет в сторону ухудшения ситуации.
Кстати, про способность дерева сорбировать.
1 м3 опилок плотностью 200 кг может сорбировать максимум 32% весовой (64 литров), или 6,4% объемной влажности.
Максимальной влажности опилок соответствует максимум коэффициента теплопроводности опилок:
6,4% * 10 == 0,64
0,05 + (0,05 * 0,64) = 0,082 ккал/м час град = 0,095 Вт/м К.
Рассмотрим нормальные условия.
В опилках 15% весовых (30 литров), или 3% объемных влаги.
При этом коэффициент теплопроводности опилок такой нормальной влажности:
3% * 10 == 0,3
0,05 + (0.05 * 0,3) = 0,065 ккал/м час град = 0,075 Вт/м К.
Чтобы в стену меньше проходило пара, нужен небольшой паробарьер изнутри. Например – фанера.
Еще, надо делать вентиляцию в доме. Затраты на обогрев вентилируемого воздуха окупятся за счет меньшего коэффициента теплопроводности более сухих опилок.
Чем и хороши опилки – могут сорбировать много влаги без большого ущерба.
Для плотности 200 кг/м3 в 1м3 может сорбироваться до 64 литров. Т. е. сверх нормальной влажности (30 литра) – еще 34 литров.
В отличии от минваты, например : Сорбция минватой..JPG
Максимум, что может сорбировать 1 м3 минваты такой же плотности 200 кг/м3, это 0,6% весовых. Т. е. 200кг * 0,006 = 1,2 литра.
Сверх этого пар будет конденсироваться в воду. Поэтому для минваты нужна тщательная пароизоляция! Чтобы излишки пара, сверх 1.2 кг/м3 ( в отличии от опилок – 64 кг/м3!) не превратились в воду в стене. Тогда да – будет катастрофа!
Сама минвата замечательный утеплитель и все такое, но свободная вода в ней – это кирдык…
Особое спасибо Виктору за предоставленную супертаблицу.
…продолжение следует.
=
Теплофизические исследования балуна
1. Полезный график-аналоговая таблица.
2. Наблюдения за теплофизикой нашего дома. 6Х6, с мансардой. 50 м2.
Каркасно-засыпной.Тромбовали изо-всех сил сухую стружку из столярки без каких либо добавок.
4 дня обогревались электричеством. Каждый час снимал показания термометров, счетчика.
В доме было +21…+25, на улице от -17 днем до -35 ночью.
Получилось что при средней дельте 46 градусов (+23, -23), уходило в среднем 1,7 кВт в час.
Т. е. 34 Вт/м2 при дельте 46 градусов.
Вентиляция в доме при этом была достаточной. Не смог замерить в м3/час.
=
=
=
Фундамент работает с 2008 года.
Грунт разнообразный. Слои вперемешку. Песок, суглинок, глина. Сверху лесная почва.
Грунтовые воды близко, по весне всегда в нуль.
По одной стороне – проблема весной. Выпирает грунт очень, даже выше нижней доски обшивки…
2014 год. Работает нормально.
Снег сюда не заметает. Сухие листья заметает. Почва становится все рыхлее – теплее.
Решил как-то сделать типа цоколь, подпол. Обернул по периметру ПЭ пленкой. Чтобы под домом стало теплее – в доме теплее.
Это было в первую зиму. Эксперименты ставил.
Тут случилась кратковременная оттепель. Заметил, что оргалит намок изнутри. Понял, что вентзазор забит инеем!
Появились смутные подозрения. Я тогда еще не знал – насколько мощно зимой из земли идет пар.
Отодрал ПЭ пленку. А там!..
На пленке толстенный слой инея. На обвязке.
И дальше пар пошел прямиком в вентзазор. И забил его плотно!
Убрал пленку. Простукал стенку – высыпался иней из зазора. В общем, решил что лучше без подпола – меньше проблем и голова не болит про сырость…
Высохло-выветрелось все быстро и – сухо!
А вот это эксперимент в первую зиму провел. Хоте посмотреть сколько пара идет в чердак.
Верхний чердачек сделал герметичным. За пару недель морозов там столько инея наросло! Сделал вентиляцию.
Чердак должен быть вентилируемым!
Уточню немного.
Этот иней нарос в первую зиму во время эксперимента. Суть которого – посмотреть насколько интенсивно идет пар через чердачное перекрытие. Для этого специально сделал чердачек герметичным, невентилируемым.
Убедился, что пара идет много! ))) Иней нарос толстым слоем на стенках, верхний слой опилок стал очень влажным.
Быстренько закончил эксперимент – прорубил сначала маленькое отверстие. Стало видно дыхание дома.
Потом увеличил отверстие, сделал с обоих фронтонов. Иней выскреб и убрал.
Опилки просохли быстро. Теперь там постоянно сухо, опилки сухие. Наблюдал четыре зимы уже.
Вывод. Если чердачек вентилируется – инея нет, опилки сухие. Без проблем.
В эту зиму чердачек вентилировался только с одного торца. Сухо.
Опилок в чердачном перекрытии? 25 см. Всё собираюсь досыпать потолще…
Букашки, грибочки… прикалываетесь?
Если серьёзно. Опилки, они деревянные. Отчего может гнить дерево? Если – сырость и температура выше +5 С. В стене правильной конструкции нет конденсата-сырости. Тем более опилки – древесина способны много сорбировать, не допуская сырости, грубо говоря.
Про теплофизику в опилках, если интересно, можно почитать в моем дневнике.
Короеды, древоточцы не живут в опилках – им там упереться не во что…
Процесс, в общем-то простой. Пыльно только, нужен респиратор.
Штыковать-трамбовать нелегко. Помогают приспособы.
На фотках все должно быть понятно.
=
Как производится утепление стен опилками с глиной?
Утеплять стены опилками с глиной, конечно можно, но работа эта сложная.
Для начала решите для себя подойдёт ли такой метод утепления для Вашего строения.
Дело в том что слой такого утеплителя должен быть не меньше 15-и см, прибавьте к этим 15-и см слой финишной отделки стены и решите устроит Вас такая толщина, или нет (достаточно ли пространства).
Следующий момент, надо подумать об экономии, если Вы хотите таким способом сэкономить средства, то не получится, под глину с опилками нужен каркас плюс фанера в которую и заливается утеплитель, фанера выступает в роли опалубки (несъёмной).
Если всё устраивает, то можно приступать.
Для начала набиваем , или наклеиваем на стены гидроизоляцию, гидроизоляция готова, теперь делаем каркас из бруса, брус лучше пропитать защитными пропитками.
Шаг, уже смотрите сами, смотрите по своей фанере, что бы удобно было заливать и работать.
Примерный шаг сантиметров от 40-а, до 60-и.
Обрешётка готова, фанера готова, приступаем к глине и опилкам.
Глину залейте водой и оставьте примерно на трое суток, примерно потому что сухость глины разная, воду она набирает медленно, в общем всё индивидуально.
Тут важно знать что хорошо набравшая влагу глина выглядит однородным продуктом, без комков, густота как у сметаны.
Теперь опилки, с ними тоже возни много, в опилках не должно быть крупных кусков, коры, веток и так далее, опилки должны быть мелкими.
Далее смешиваем глину и опилки, пропорции примерно такие, на ведро глины с водой, примерно 2.5, можно три ведра опилок.
Тщательно перемешиваем.
В итоге должна получиться однородная, влажная масса.
Теперь этот “замес” выливаем в вертикальную опалубку, трамбуем и выравниваем, глина не должна трескаться , если треснула, смачиваем и заравниваем глиной.
И так до конца стены шаг за шагом, добавляя новую фанеру-опалубку.
Есть и сухой метод, но он ещё сложней.
Всё тоже самое, но выливаем не в опалубку, а в форму, ждём пока форма застынет и готовым материалом утепляем стену.
Этот метод хуже, высохшая глина с опилками не полностью “забивает” всё пространство, это плохо.
В принципе, вместо фанеры можно сразу набивать вагонку, вагонка и будет финишем (сэкономите пространство).
Теплопроводность и механические свойства композитов древесных опилок / поликарбоната
[1] Информация на http: / www. полимерная обработка. ком / полимеры / ПК. html.
[2] М.Н. Ичазо, К. Альбано, Х. Гонсалес, Р. Перера и М.В. Candal: Композиты полипропилен / древесная мука: обработка и свойства. (2001).
DOI: 10.1016 / s0263-8223 (01) 00089-7
[3] Z.Dominkovics, L. Danyadi и B. Pukanszky: Модификация поверхности древесной муки и ее влияние на свойства композитов PP / древесины. (2007).
DOI: 10.1016 / j.compositesa.2007.04.001
[4] М.А. Хан, Ф. Мина, Л. Drzal: Влияние силановых связующих с различной функциональностью на характеристики джутового поликарбонатного композита. (2000).
[5] П.Threepopnatkul, N. Kaerkitcha и N. Athipongarporn: Влияние обработки поверхности на характеристики композитов из волокна и поликарбоната из листьев ананаса. (2009).
DOI: 10.1016 / j.compositesb.2009.04.008
[6] Информация на http: / www.инженерно-инструментальный ящик. com / теплопроводность-d_429. html.
[7] W. Yamsaengsung и N. Sombatsompop: Влияние химического вспенивателя на структуру ячеек и механические свойства пенопласта EPDM, а также прочность на отслаивание и теплопроводность ламинатов из дерева / композита NR и вспененного EPDM.(2009).
DOI: 10.1016 / j.compositesb.2009.04.003
[8] Л.Даньяди, Дж. Мочо и Б. Пукански: Влияние различных модификаций поверхности древесной муки на свойства композитов ПП / дерево. (2009).
[9] Информация на http: / www.инженерно-инструментальный ящик. com / теплопроводность-d_429. html.
[10] В.Г. Немзер, В.В. Пугач: Теплопроводность жидкостей политилсилоксана при высоких давлениях (1976).
Измерение теплопроводности эпоксидных композитов, наполненных сосновой пылью
Ключевые слова: Аппарат Ли, композит эпоксидно-сосновая древесная пыль, теплопроводность, анализ ошибок
Американский журнал машиностроения , 2014 2 (4),
С. 114-119.
DOI: 10.12691 / ajme-2-4-3
Поступило 14.07.2014 г .; Отредактировано 25 августа 2014 г .; Принята в печать 04 сентября 2014 г.
Авторские права © 2013 Издательство «Наука и образование». Все права защищены.1. Введение
Включение натуральных волокон в полимер в настоящее время является стандартной технологией для улучшения изоляционных и механических свойств полимера.В настоящее время волокна, полученные из древесины, животных, листьев, трав и других природных источников, обычно используются в качестве армирования в композитах, используемых для различных применений, таких как автомобилестроение (интерьер и экстерьер), здания, судоходство, упаковочная промышленность и т. Д., Из-за их необычности. свойства по сравнению с другими синтетическими волокнами. Достижения в технологиях производства композитов, армированных натуральными волокнами, позволили автомобильной промышленности использовать эти композиты для внутренней отделки. Помимо преимуществ для окружающей среды, по сравнению с композитами из стекловолокна, композиты, армированные натуральным волокном, с эквивалентными характеристиками имеют более высокое содержание волокна, что приводит к меньшему загрязнению синтетической полимерной матрицей и гораздо меньшему весу, что снижает количество используемого топлива в автомобилях.В повседневной жизни композиты из натуральных волокон находят множество применений. Например, джут – это обычное армирование композитов в Индии. Джутовые волокна с полиэфирными смолами используются в зданиях, лифтах, трубах и панелях. Композиты из натурального волокна также могут быть очень рентабельным материалом для применения в строительных областях (например, стены, потолок, перегородки, оконные и дверные рамы), устройствах хранения (например, контейнер для биогаза, почтовые ящики и т. Д.), Мебель (например, стул, стол, инструменты и т. д.), электронные устройства (внешнее литье мобильных телефонов), детали интерьера автомобилей и железнодорожных вагонов (внутренние крылья и бамперы), игрушки и другие предметы различного назначения (шлемы, чемоданы). В течение последних нескольких лет был проведен ряд исследовательских работ по замене обычного синтетического волокна композитами из натурального волокна. Что касается растворимого продукта, то конопля, сизаль, сосна, тик, джут, хлопок, лен и веник являются наиболее часто используемыми волокнами для усиления полимеров, таких как полиолефины, полистирол и эпоксидные смолы.Кроме того, такие волокна, как сизаль, джут, кокосовая пальма, масличная пальма, бамбук, жмых, пшеничная и льняная солома, шелковые отходы и бананы, оказались хорошим и эффективным армированием в термореактивных и термопластичных матрицах.
2. Обзор литературы
Эффективная теплопроводность – важная характеристика теплопередающих свойств материалов. Температурное поле в композитных материалах невозможно определить, если не известна теплопроводность среды. Для определения точного значения этого параметра были разработаны многочисленные теоретические и экспериментальные подходы.Russell [1] разработал одну из первых модельных систем, используя электрическую аналогию, предполагая, что дискретная фаза представляет собой изолированные кубики одинакового размера, диспергированные в матричном материале, и что изотермические линии являются плоскостями. Максвелл [2] изучал эффективную теплопроводность гетерогенных материалов. Эффективная теплопроводность случайной суспензии была определена для сферы в сплошной среде путем решения уравнения Лапласа. Baschirow и Selenew [3] разработали уравнение для случая, когда частицы имеют сферическую форму, а две фазы изотропны.В реальном композитном материале изотермические поверхности имеют очень сложную форму и не могут быть определены аналитически. Таким образом, модели, используемые для расчета теплопроводности, являются сильно упрощенными моделями реальных сред. Штайнхаген [4] проанализировал теплопроводность древесины от -40 ° C до 100 ° C и обнаружил, что теплопроводность древесины увеличивается линейно. манера с температурой и плотностью. Было обнаружено небольшое различие между его величиной в тангенциальном и радиальном направлениях.Yu et al. [5] измерил теплопроводность композита полистирол-нитрид алюминия и обнаружил, что теплопроводность композитов была выше для частиц полистирола размером 2 мм, чем для частиц размером 0,5 мм. Fu et al. [6] предсказал эффективную теплопроводность полимерных композитов, армированных короткими волокнами. Было замечено, что теплопроводность композитов увеличивается с увеличением (увеличением или уменьшением) средней длины волокна, но уменьшается со средним углом ориентации волокна по отношению к измеренному направлению.Бехзад и Сайн [7] определили теплопроводность полимерного композита, армированного конопляным волокном, при различных объемных долях волокна. Для подтверждения экспериментальных результатов эксперименты по нагреву моделируются с помощью модели конечных элементов (МКЭ) с использованием значений теплопроводности, полученных в ходе эксперимента, и обнаружено хорошее согласие между полученными результатами и моделями. Han et al. [8] исследовали теплопроводность композитов на основе эпоксидной смолы с добавлением наполнителей из нитрида бора (BN) разного размера.Они пришли к выводу, что при низких и умеренных концентрациях наполнителя размер наполнителя не имеет решающего значения для теплопроводности композитов. Абдул Разак и др. [9] исследовал электрические и термические свойства композитов эпоксидная сажа. Они обнаружили, что композиты эпоксидная смола с углеродной сажей обладают лучшими тепловыми свойствами, чем чистая эпоксидная смола. Singh et al. [10] разработал теоретическую модель для прогнозирования эффективной теплопроводности полимерных композитов с металлическими наполнителями.Наблюдалось хорошее согласие оценочных значений с ранее полученными экспериментальными данными. Также было проведено сравнение предложенной связи с моделями Льюиса и Нейлсена. Mounika et al. [11] экспериментально исследовал теплопроводность методом охраняемого теплового расходомера. Результаты показали, что теплопроводность композита уменьшалась с увеличением содержания волокна, и наблюдалась совершенно противоположная тенденция в отношении температуры. Veiseh et al. [12] использовал искусственные нейронные сети (ИНС) для прогнозирования эффективной теплопроводности пенополистирола с определенной температурой и содержанием влаги.Экспериментальные данные использовались для обучения и тестирования ИНС. Было обнаружено, что результаты, полученные методом ИНС, хорошо согласуются с экспериментальными данными. Qi et al. [13] исследовали теплопроводность композитных панелей, подвергнутых горячему прессованию с различными пропорциями сладкого сорго и полиэтилена высокой плотности (HDPE). Результаты показали, что теплопроводность увеличивается линейно с увеличением температуры и плотности, но нелинейным образом с увеличением содержания HDPE.Prisco [14] экспериментально исследовал теплопроводность древесной муки (WF), наполненной полиэтиленовым композитом высокой плотности (древесно-пластиковый композит, WPC). Результаты экспериментов показали, что теплопроводность композита уменьшается с увеличением содержания наполнителя и содержания WF. Деванган и др. [15] разработал простую трехмерную модель конечных элементов для прогнозирования теплопроводности полиэфирного композита, заполненного микрочастицами рисовой шелухи, которые являются биоразлагаемыми и имеют хороший потенциал естественного армирования.Моделирование сравнивалось с измеренным значением эффективной теплопроводности, полученным из других установленных корреляций, таких как правило смеси, модели Максвелла и модель Рассела. Они также обнаружили, что эффективная теплопроводность полиэфирного композита снижается с увеличением концентрации наполнителя. Редди и др. [16] изучали теплопроводность гибридного стеклополиэфирного композита, наполненного коровьим навозом, в зависимости от содержания порошка коровьего навоза. Было обнаружено, что теплопроводность гибридного стеклополиэфирного компонента, наполненного коровьим навозом, ниже, чем у армированного стекловолокном композита.
3. Объем / цели
Принимая во внимание приведенный выше обзор, в настоящей работе была предпринята попытка разработать композиты на основе эпоксидной смолы с различным содержанием пыли сосновой древесины. Цели расследования:
1. Измерение теплопроводности с помощью прибора Ли
2. Полученные результаты можно сравнить с результатами различных теоретических моделей.
3. Наконец, процент ошибок должен быть оценен для экспериментальных результатов для каждого композита относительно теоретических значений.
4. Модели теплопроводности
Было предложено множество теоретических и эмпирических моделей для предсказания эффективной теплопроводности двухфазных смесей. Для двухкомпонентного композита простейшей альтернативой было бы расположение материалов параллельно или последовательно по отношению к тепловому потоку, что дает верхнюю и нижнюю границы эффективной теплопроводности, как объяснено в уравнениях 1 и 2.
Модель серии (Правило смешивания) :
| (1) |
Где c- композит, m- матрица, f-наполнитель, Φ- объемная доля наполнителя и K-теплопроводность
Параллельная модель :
| (2) |
Где – теплопроводность композита, K м – теплопроводность матрицы, K f – теплопроводность наполнителя и Φ- объемная доля наполнителя.Было обнаружено, что большинство экспериментальных результатов находится между двумя моделями. Однако модель нижней границы обычно ближе к экспериментальным данным по сравнению с правилом смешения, которое сводится к ряду различных моделей, производных от базовой модели серии.
Russel модель :
Russel [1] разработал одну из первых модельных систем, используя электрическую аналогию. Предполагая, что дискретная фаза представляет собой изолированные кубики одинакового размера, диспергированные в матричном материале, и что изотермические линии представляют собой плоскости, уравнение теплопроводности композита было получено с использованием последовательно-параллельной сети.
| (3) |
Модель Максвелла :
Максвелл [2] разработал первую теоретическую модель для двухфазной системы. Эффективная теплопроводность композита определяется путем рассмотрения сферических наполнителей, случайно распределенных в непрерывной матрице. Он предположил, что эти наполнители распределены в матрице, не взаимодействуя друг с другом термически. Полученное уравнение:
| (4) |
Baschirow and Selenew, модель :
Baschirow и Selenew [3] разработали следующее уравнение для случая, когда частицы имеют сферическую форму, а две фазы изотропны:
| (5) |
Где
5.Детали эксперимента
5.1. МатериалыЭпоксидная смола (LY 556) и соответствующий отвердитель (HY 951) были смешаны в соотношении 10: 1 по весу, предоставленном Hindustan Ciba Geigy (India) Ltd. Пыль сосновой древесины была выбрана в качестве наполнителя в основном для его очень низкая теплопроводность (0,068 Вт / м – 0 K) и низкая плотность (0,52 г / куб. см). Он также является возобновляемым, экологически чистым, доступным по низкой цене, нетоксичным и в основном рассматривается как отходы.
5.2.Подготовка композитаДля подготовки образцов композита для измерения теплопроводности с использованием аппарата Ли из листа нержавеющей стали была изготовлена форма диаметром 110 мм и толщиной 5 мм. Эту форму помещали в перевернутом положении на лист майлара, помещенный на дно формы. Форма была покрыта воском, а спрей кремния использовался в качестве смазывающего вещества для легкого удаления образца. Эпоксидную смолу, отверждаемую при низких температурах, и соответствующий отвердитель смешивали в соотношении 10: 1 по весу, как рекомендовано.Частицы сосновой пыли (PWD) со средним размером 150 мкм армировали эпоксидной смолой (плотность 1,1 г / см) для приготовления композитов. Изготовление этих композитных плит производилось традиционным методом ручной укладки. Литой композит отверждали под нагрузкой около 50 кг в течение 24 часов, прежде чем его вынули из формы. Затем гипсовая повязка подвергалась пост-отверждению на воздухе еще в течение 24 часов. Были приготовлены образцы диаметром 110 мм и толщиной 5 мм.
Рис ure 1 . Образцы с различным процентным содержанием древесной пыли
5.3. Экспериментальная установкаИспытание теплопроводности проводится с помощью дискового устройства Ли, как показано на рисунке 2. Никелевый диск (N) подвешивается к подставке с помощью трех струн. Создана нагревательная камера (H) с возможностью входа и выхода пара. Металлический диск (M) помещается наверху камеры нагрева (H). Диск для пробы (S) помещается между металлическим диском и никелевым диском. В никелевом диске (N) и металлическом диске (M) сделаны два отверстия для вставки термометров для измерения температуры.Схема эксперимента также показана на рисунке 3.
Рис ure 2 . Принципиальная схема дискового аппарата Ли.
Рис ure 3 . Экспериментальная установка дискового аппарата Ли
5,4. Порядок работыПервоначально массу никелевого диска (N) измеряли с помощью весов. Диаметр образца определяли с помощью штангенциркуля Vernier, а толщину измеряли с помощью винтового калибра.После этого
• Нагреватель (H) был запущен путем подачи пара через камеру нагрева. Температуры T 1 и T 2 регистрировались с регулярным интервалом в 5 минут, пока они не достигли установившегося состояния.
• Затем прекращали подачу пара и снимали никелевый диск (N) и образец или диск для образцов (S). Тепло подводилось к никелевому диску (N) вместе с образцом (S) с помощью горелки Бунзена (показанной на рисунке 4), так что никелевый диск вместе с образцом нагревается до температуры 10 0 C выше установившегося состояния. температура T 2 .После этого горелку Бунзена сняли и дали никелевому диску (N) остыть. Температуры регистрировались каждые полминуты до тех пор, пока температура не упала примерно на 10 ° C от температуры устойчивого состояния T 2 .
• Изменение температуры никелевого диска в зависимости от времени охлаждения было построено, как показано на рисунке 5. Тангенс проведена при температуре установившегося режима T 2 . Таким образом, наклон этой касательной дает скорость охлаждения при установившейся температуре T 2 .
Рис ure 4 . Подача тепла на диск горелкой Бунзена
6. Измерение теплопроводности
Теплопроводность – это свойство материала, которое описывает скорость, с которой тепло течет внутри тела при заданном изменении температуры.
Скорость передачи тепла через образец или образец составляет
.| (6) |
Где L – толщина образца, A – площадь поперечного сечения образца, K – теплопроводность, Q – скорость теплопередачи и (T 1 -T 2 ) – разница температур.
Скорость потери тепла никелевым диском (N) в окружающую среду в установившемся режиме составляет
| (7) |
Где m – масса никелевого диска (N), c – удельная теплоемкость латунного диска (B) и () – скорость его охлаждения при T 2
Сравнение уравнений 6 и 7
| (8) |
и (T 1 -T 2 ) рассчитывается с использованием дискового аппарата Ли.Зная введенное значение массы никелевого диска (N), удельной теплоемкости никелевого диска, толщины образца и площади поперечного сечения образца, рассчитывается теплопроводность.
7. Результаты и обсуждение
Скорость охлаждения композита в зависимости от кривой время – температура показана на Рисунке 5. Теплопроводность, полученная в результате экспериментального исследования для эпоксидного композита с наполнителем из твердых частиц с различной долей древесной пыли сосны (PWD ) также показан на рисунке 6.Этот рисунок показывает, что добавление древесной пыли сосны приводит к снижению теплопроводности эпоксидной смолы и, следовательно, к улучшению ее изоляционных свойств. Это снижение могло быть связано с воздушными пустотами, образовавшимися при приготовлении композита, а также из-за того, что теплопроводность древесной пыли сосны меньше теплопроводности эпоксидной смолы. Следовательно, увеличение процента сосновой древесной пыли снижает теплопроводность композита. Форма сосновой древесной пыли считается сферической, тогда как на практике она имеет неправильную форму.Хотя предполагается, что пыль сосновой древесины в матрице распределена упорядоченным образом, на самом деле она распределена в смоле почти беспорядочно. При добавлении 6,5 об.%, 11,3 об.%, 26,8 об.% И 35,9 об.% Сосновой древесной пыли теплопроводность эпоксидной смолы снизилась на 39,4%, 43,8%, 54% и 58,1% соответственно. Значения теплопроводности композита, состоящего из двух компонентов, а именно эпоксидной смолы и PWD, приведены в таблице 1.
Рис ure 5 . Скорость охлаждения композита (кривая время – температура)
Рис ure 6 . Зависимость теплопроводности эпоксидных композитов от содержания наполнителя
Таблица 1. Измеренные значения теплопроводности композитов различного состава
Значения эффективной теплопроводности, полученные в результате экспериментальной работы для эпоксидных композитов с наполнителем из твердых частиц с различным содержанием древесной пыли сосны, сравниваются с несколькими моделями теплопроводности, как показано на рисунке 7.Замечено, что экспериментальные результаты и все четыре модели близки друг к другу при низком содержании клетчатки. Также было обнаружено, что значения теплопроводности, полученные из экспериментов и четырех теоретических моделей, показали уменьшение с увеличением объемной доли древесной пыли сосны. Далее следует отметить, что модель Максвелла, модель Рассела и модель Baschirow & Selenew переоценивают значение теплопроводности; Правило смешения завышает значение до 26,8 объемной доли, после чего занижает по отношению к экспериментальному.При сравнении было обнаружено, что ошибки, связанные со всеми вышеупомянутыми четырьмя моделями по сравнению с экспериментальными, лежат в диапазоне от 0,6 до 28,6%, от 53,2 до 58,7%, от 55,45 до 63,47% и от 34,21 до 47,06% соответственно. Значения теплопроводности и процент ошибок, связанных с каждым методом для отдельного композита с двумя компонентами, то есть эпоксидной смолой и древесной пылью сосны, приведены в Таблице 2 и Таблице 3 соответственно.
Рис ure 7 . Сравнение теплопроводности различных моделей с экспериментальными значениями и различным содержанием наполнителя
Таблица 2. Значения теплопроводности композитов, полученных разными методами
Таблица 3. Ошибки в процентах относительно экспериментального значения
8. Выводы
Из приведенного выше анализа
можно сделать следующие выводы.• Экологические отходы, такие как древесная пыль сосны, могут быть эффективно использованы для изготовления композитов.
• Композиты из PWD обладают меньшей теплопроводностью, поэтому их можно использовать в качестве изоляторов.
• Было обнаружено, что теплопроводность композитов из PWD уменьшается с увеличением содержания наполнителя.
• Благодаря улучшенным изоляционным свойствам эти композиты могут использоваться в таких областях, как изоляционные плиты, компоненты самолетов, потолки крыш, автомобильные компоненты и мебель и т. Д.
Список литературы
| [1] | Russell HW.«Принципы теплового потока в пористой изоляции». J Am Ceram Soc. Vol.18 (1), 1935. | ||
| В статье | |||
| [2] | Maxwell JC. «Договоры об электричестве и магнетизме», 3 rd ed. Нью-Йорк: Дувр; 1954. | ||
| В статье | |||
| [3] | Baschirow AB, ManukianAM.Теплопроводность полимеров при различных температурах и давлениях. Мех. Polim 1974; 3: 564. | ||
| В статье | |||
| [4] | Steinhagen HP, «Свойства теплопроводности древесины, зеленой или сухой, от -40 ° C до + 100 ° C: обзор литературы ». В: Gen. Tech. Re FPL-09, Министерство сельского хозяйства США, Лесная служба, Лаборатория лесных продуктов, Мэдисон, штат Висконсин, 1977 г. | ||
| В статье | |||
| [5] | Yu, S.З., Хинг, П., Ху, X., «Теплопроводность композита полистирол-нитрид алюминия», Композиты, Часть A-Appl. Sci. Manuf. Vol. 33 (2), 2002, стр. 289-292. | ||
| В статье | CrossRef | ||
| [6] | Fu, S. Y. и Mai, Y.W., «Теплопроводность смещенных полимерных композитов, армированных короткими волокнами», J. Polymer Sci., Том (88), 2003, стр. 1497-1505. | ||
| В статье | |||
| [7] | Behzad, T.и Саин, М., «Измерение и прогнозирование теплопроводности композитов, армированных пеньковым волокном», Polymer Eng. Sci. Vol. 47 (7), 2007, стр. 977-83. | ||
| В статье | CrossRef | ||
| [8] | Han Z., Wood JW, Herman H., Zhang C. и Stevens GC, «Тепловые свойства композитов, наполненных различными наполнители », IEEE Inter. Symp. EI. Ins., 2008, с. 497-501. | ||
| В статье | |||
| [9] | Абдул Разак А.А., Салах Н. Дж. И Казем В. А., «Электрические и термические свойства эпоксидной смолы, наполненной углеродной сажей», Eng. & Тех. J. Vol. 27, No. 11, 2009. | ||
| В статье | |||
| [10] | Сингх Рамвир и Шарма П.К., «Эффективная теплопроводность полимерных композитов с металлическими наполнителями», Indian Journal чистой и прикладной физики. Vol. 49. 2011. С. 112-116. | ||
| В статье | |||
| [11] | Mounika M., Рамания К., Прасад А.В. Ратна, Рао К. Мохана, Редди К. Хема Чандра, Матер Дж. «Характеристики теплопроводности полиэфирного композита, армированного бамбуковым волокном». Environ. Sci. 3 (6), 2012, с. 1109-1116. | ||
| В статье | |||
| [12] | Вейсе С. и Сефидгар М. «Прогнозирование эффективной теплопроводности увлажненных изоляционных материалов с помощью нейронной сети», Asian Journal of Civil Engineering (Строительство и жилищное строительство) Vol.13 (3), 2012, стр. 319-330. | ||
| В статье | |||
| [13] | Qi Chuseng, Yadama Vikram, Guo Kangquan and Wolcott Michael P., «Теплопроводность сорго-пластиковых панелей. Промышленные культуры и продукты, Vol. 45, 2013, с. 455-460. | ||
| В статье | CrossRef | ||
| [14] | Приско Умберто, «Теплопроводность плоских прессованных древесно-пластиковых композитов при различных температурах и содержании наполнителя», Наука и техника композитов материалы, Vol.0, выпуск 0, 2013 г., стр. 1-8. | ||
| В статье | |||
| [15] | Деванган Куш Кумар, Наик Винод и Агравал Дурга, «Численные расчеты эффективной теплопроводности композита из рисовой шелухи, наполненного полимерными частицами» Журнал IOSR по машиностроению и гражданскому строительству (IOSR-JMCE), 2014 г., стр. 12–16. | ||
| В статье | |||
| [16] | Reddy T.Раджет Кумар, Рао Т. Субба и Суварна Р. Падма, «Исследования термических характеристик гибридных композитов из стекла и полиэфира, наполненных порошком коровьего навоза», Композиты: Часть B, Vol. 56, 2014, с. 670-672. | ||
| В артикуле | CrossRef | ||
% PDF-1.5 % 1 0 объект / MarkInfo> / Метаданные 2 0 R / Контуры 3 0 R / PageLayout / OneColumn / Страницы 4 0 R / StructTreeRoot 5 0 R / Тип / Каталог >> эндобдж 6 0 obj > эндобдж 2 0 obj > транслировать 2019-09-16T15: 20: 29 + 01: 002019-09-16T15: 20: 28 + 01: 002019-09-16T15: 20: 29 + 01: 00Acrobat PDFMaker 15 для Worduuid: 25bdf762-2952-41bc-9c5a- e7bf0a8b4dafuuid: 08b0595a-8277-4203-b8b4-a26dc44f552a
Исследование термических свойств древесной золы и смеси глины и опилок для использования в качестве изоляционных материалов в ракетной печи
РЕФЕРАТ
В последние годы возросла осведомленность о необходимости экономии энергии за счет эффективного использования топлива, энергосберегающих устройств и изоляции от потерь тепла. Следовательно, в этом исследовании была предпринята конструкция ракетной печи и проведены испытания тепловых свойств изоляционных материалов из золы и глиняных опилок, после чего влияние этих изоляционных материалов на тепловой КПД ракетной печи было экспериментально определено с использованием тесты на приготовление пищи (тест на кипячение воды, контрольный тест и тест на кухню).И зола, и глиняные опилки показали возможность использования в качестве изоляторов в ракетной печи; с низкой теплопроводностью (0,2 Вт / м · К и 0,16 Вт / м · К соответственно), высокой удельной теплоемкостью (889 Дж / кг · К и 910 Дж / кг · К соответственно) и низкой температуропроводностью (3,67e-7 / м2 · с и 1,58e-7 / м2 · с соответственно) . При использовании золы и глиняных опилок в ракетной печи тепловой КПД печи составляет 21,6% и 22,28% соответственно (для холодного запуска), 46,34% и 44,06% соответственно (для горячего запуска) и 20.00% и 23,91% соответственно (фаза кипячения). Это показывает значительное улучшение по сравнению с печью без изоляции: 10,86% (холодный запуск), 17,70% (горячий запуск) и 14,50% (кипячение). Скорость горения (5,30 г / мин, 5,24 г / мин для золы и глиняных опилок соответственно, 10,72 г / мин для печи без теплоизоляции), огневая мощь (2,36 Вт и 2,34 Вт для золы и глиняных опилок соответственно, 5,25 Вт для печь без утеплителя) и удельный расход топлива (0,038 и 0,039 для золы и глиняных опилок соответственно, 0.13 для печки без утеплителя) все улучшилось когда была шумоизоляция около ракеты печки. Это показывает, что и золу, и глиняные опилки можно использовать в качестве изоляционного материала в ракетной печи, и они улучшают тепловой КПД ракетной печи. Печь с изоляцией из глиняных опилок работала лучше, чем печь с изоляцией из золы, имея лучшие тепловые свойства, как показано выше, и дала лучшие результаты при проведении испытаний на кипячение воды.
СОДЕРЖАНИЕ
Содержание Страница
ДЕКЛАРАЦИЯ ……………………………………………………………………………………………… II СЕРТИФИКАЦИЯ
……………… …………………………………………………………………………….III
ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ……………………………………………………………………………… IV
РЕЗЮМЕ ………………………………… ………………………………………………………………… .. V
СОДЕРЖАНИЕ ……………………………………………… ………………………………… .. VI
СПИСОК ТАБЛИЦ ………………………………………………………………………………… …………… IX
ПЕРЕЧЕНЬ ФИГУР …………………………………………………………………………………………… X
ПЕРЕЧЕНЬ ТАБЛИЧЕК ………………………………………………………………………………………… .. XII
СПИСОК ПРИЛОЖЕНИЙ ……………………… ………………………………………………………… XIII НОМЕНКЛАТУРА
………………………………………………………………… ……………………. XIV
ГЛАВА ПЕРВАЯ …………………………………………………………………………………………….. 1
ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………………………………… 1
1.1 ПРЕДПОСЫЛКИ ИССЛЕДОВАНИЯ …………… …………………………………………………………… .. 1
1.2 ЗАЯВЛЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ ……………………………………………… ……………………………. 3
1.3 НАСТОЯЩИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ …………………………………………………………………………………… 4
1.4 ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ………………… ………………………………………………………………. 4
1.5 ОБОСНОВАНИЕ ………………………………………………………………………………………… 5
1.6 ОБЪЕМ ИССЛЕДОВАНИЯ …………… ………………………………………………………………………… .. 5
ГЛАВА ВТОРАЯ ………………………………………… …………………………………………………… .. 7
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………………………………… …………………….7
2.1 ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………………………… .. 7
2.2 ВИДЫ ПЕЧЕЙ ……… ……………………………………………………………………… 8
2.3 КОМПОНЕНТЫ РАКЕТНОЙ ПЕЧИ ………………………………………… …………………… .. 10
2.3.1 Камера сгорания …………………………………………………………………………. 10
2.3.2 Топливный магазин ………………………………………………………………………………………………………… .. 11
2.3.3 Седло бака ……… ……………………………………………………………………………………. 12
2.3.4 Решетка ……………………………………………………………………………………………… .. 12
2.4 ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС В ПЕЧЬ …………………………………………………….. 12
2.5 ВИДЫ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПЕЧИ ……………………………………………………………. 13
2.6 ОБЗОР ЛИТЕРАТУР ПО ТЕМЕ ……………………………………………………………. 14
2.7 ПРОБЕЛЫ В ИССЛЕДОВАНИЯХ ……………………………………………………………………………………… .. 21
ГЛАВА ТРЕТЬЯ ……………… ………………………………………………………………………… .. 22
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ……………………………………… ……………………………… .. 22
3.1 ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………………………………… …… 22
vii
3.2 ОПИСАНИЕ ПЕЧИ ………………………………………………………………………… .. 22
3.3 КОНСТРУКЦИЯ …………… ……………………………………………………………….. 23
3.3.1 Соображения ……………………………………………………………………………… .. 23
3.3.2 Выбор материала для изготовления …… …………………………………………………… 23
3.4 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ………………………………………………………………… ………… .. 24
3.5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ СВОЙСТВ ИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ …………. 24
3.5.1 Теплопроводность …………………………………………………………………… .. 24
3.5.2 Удельная теплоемкость ……………… ………………………………………………………. 25
3.5.3 Теплопроводность …………………………………………………………………………………………………… 26
3.6 РАСЧЕТНЫЕ УРАВНЕНИЯ ……………………… ………………………………………………………….26
3.6.1 Площадь камеры сгорания (Ac) ………………………………………………………… .. 26
3.6.2 Периметр камеры сгорания …………… …………………………………… .. 27
3.6.3 Зазор между баком и камерой сгорания (зазор A) ………………………………… 27
3.6.4 Окружность горшка (Cp) ……………………………………………………………………… 27
3.6.5 Зазор на краю емкости (Зазор C) ………… …………………………………………… 27
3.6.6 Зазор между стенкой кастрюли и корпусом печи ……………………………………………………. 27
3.6.7 Высота камеры сгорания …………………………………………………………. 28
3.6.8 Тепловой КПД …………………………………………………………………………. 28
3,6,9 процента от используемого тепла …………………………………………………………………. 28
3.6.10 Скорость горения …………………………………………………………………………………. 29
3.6.11 Удельный расход топлива ……………………………………………………………… 29
3.6.12 Продолжительность фазы ……………………… ……………………………………………………. 30
3.7 ПРОЕКТНЫЕ РАСЧЕТЫ ………………………………………………………………………… 30
3.8 МЕТОДЫ ………………………………… …………………………………………………………… .. 32
3.8.1 Строительство …………………………………………………… ………………………………….. 32
3.8.2 Испытания материалов (испытания на теплопроводность и удельную теплоемкость) ………… .. 33
3.8.3 Испытание на приготовление ……………………………………………………… …………………………… 34
3.8.4 Испытание на кипение воды ………………………………………………………………………………… 35
3.8.5 Контролируемый кулинарный тест (CCT) ………………………………………………………… .. 39
3.8.6 Оценка эффективности кухни ………………… …………………………………. 40
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ ……………………………………………………………………………………………. 41
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ ………………………………………………………………………… 41
4.1 ИСПЫТАНИЕ МАТЕРИАЛА ……………………………… ……………………………………………………….. 41
4.1.1 Результаты испытаний материалов …………………………………………………………………… 41
4.2 ИСПЫТАНИЕ НА КИПЕНИЕ ВОДЫ …………………… …………………………………………………………. 43
4.2.1 Холодный старт ………………………………………………………………………………………. 43
4.2.2 Фаза горячего старта ………………………………………………………………………………. 47
4.2.3 Фаза кипения ……………………………………………………………………………. 50
4.3 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЯ ВОДЯНОГО КИПЕНИЯ …………………………………… .. 55
4.3.1 Процент использованного тепла (PHU) ………………………………… ……………………… .. 55
4.3.2 Огневая мощь ……………………………………………………………………………………… … 56
4.3.3 Скорость горения (г / мин) ………………………………………………………………………… .. 57
4.3.4 Коэффициент регулирования ………… …………………………………………………………………… 59
4.4 ИЗМЕНЕНИЕ ДРУГИХ ПЕРЕМЕННЫХ …………………………………………… ………………………… 60
viii
4.4.1 Различное количество воды …………………………………………………………………. 60
4.4.3 Изменение размеров древесины …………………………………………………………… .. 63
4.5 КОНТРОЛЬНЫЙ ТЕСТ ПРИГОТОВЛЕНИЯ …………………… …………………………………………………… .. 67
4.6 ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ КУХНИ ……………………………………………………… …………. 70
4.6.1 Приемлемость для пользователей ………………………………………………………………………….. 70
4.6.2 Внешняя потребность …………………………………………………………………………………… 70
ГЛАВА ПЯТАЯ ………………… ………………………………………………………………………… 72
РЕЗЮМЕ, ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ ……………………………… 72
5.1 РЕЗЮМЕ ……………………………………………………………………………………………. 72
5.2 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………………………………… 73
5.3 РЕКОМЕНДАЦИИ ………………… ……………………………………………………………… 74
5.4 ВКЛАД В ЗНАНИЯ …………………………………………………… …………… 74
ССЫЛКИ ………………………………………………………………………………………………… 75
ПРИЛОЖЕНИЕ A: УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛО ДЛЯ ОТДЕЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ (КУЛЛА, 2011) ……….78
ПРИЛОЖЕНИЕ B: ВИДЫ ДРЕВЕСИНЫ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ (KULLA, 2011) …………………………………………………………………………………………… …………………. 78
ПРИЛОЖЕНИЕ C: ТАБЛИЦА 1 И 2 ………………………………………………………………………. 79
ПРИЛОЖЕНИЕ D: РАЗЛИЧНЫЕ ВИДЫ РАКЕТНОЙ ПЕЧИ ………………………. 80
РАСЧЕТ РЕЗУЛЬТАТОВ ……………………………………………………………………… .. 81
ГЛАВА ПЕРВАЯ
ВВЕДЕНИЕ
1.1 Предпосылки исследования
В условиях, когда человеческое население в мире превышает шесть миллиардов человек, для приготовления большого количества еды используется много энергии.В промышленно развитом мире эта энергия обычно принимает форму печи, которая нагревается электричеством или сжиганием газообразного топлива, такого как природный газ или сжиженный нефтяной газ (Zube, 2010). В то время как в развивающихся странах устройства для приготовления пищи редко работают от электричества, и гораздо более вероятно, что они будут работать от сжигания сжиженного нефтяного газа, керосина или биомассы, такой как древесина, навоз или древесный уголь. Большое предпочтение древесине в качестве топлива обусловлено тем фактом, что, помимо древесины и угля, другие первичные невозобновляемые источники энергии, такие как нефть, природный газ и сжиженный природный газ, больше не доступны с точки зрения затрат и доступность.Срок службы этих других альтернатив оценивается в диапазоне от 15 лет для природного газа до почти 300 лет для угля (Yawas, 2003). По оценкам, общее количество людей во всем мире, которые используют твердую биомассу в качестве топлива, составляет три миллиарда, или примерно половину мирового населения (Desai et al., 2004). Проблемы, связанные со сжиганием биомассы для приготовления пищи, затрагивают очень большое количество людей, и вряд ли это число существенно уменьшится в ближайшем будущем (Zube, 2010).Даже в тех регионах, где правительства активно пытаются отказаться от использования топлива из биомассы путем субсидирования стоимости электроэнергии, люди продолжают использовать биомассу для приготовления пищи, потому что она, как правило, дешевле, а электричество ценится за ее способность питать телевизоры и другие устройства. устройства, которые не могут работать на дровах (Madubansi and Shackleton, 2007).
Почти 2,7 миллиарда человек используют твердое топливо из биомассы для приготовления пищи в домашних условиях и обогрева на открытом огне и в простых печах (Legros et al., 2009). Пользователи этих печей живут почти
2
целиком в развивающихся странах, и влияние этих небольших кухонных плит, работающих на биомассе, на индивидуум, общество и глобально является значительным. Было подсчитано, что загрязнение воздуха внутри помещений в результате использования твердого топлива является причиной почти 4 миллионов смертей ежегодно и примерно 4% глобального бремени болезней, что составляет вторую ведущую причину смерти женщин во всем мире (Lim et al., 2012). Мелкодисперсные частицы, окись углерода, полициклические ароматические углеводороды и другие выбросы из-за неполного сгорания в плохо вентилируемых помещениях способствуют развитию острых инфекций нижних дыхательных путей, пневмонии и хронической обструктивной болезни легких; а также неблагоприятные исходы беременности и катаракта (Legros et al., 2009). Во многих случаях использование топлива из биомассы для бытовых нужд усугубляется обезлесением и опустыниванием вокруг сообществ, что приводит к увеличению времени и энергии, затрачиваемым на сбор топлива, и представляет собой значительные альтернативные издержки для образования, здравоохранения и деятельности, приносящей доход. в первую очередь для женщин и детей (Rehfuess, 2006). «Порочный круг» энергетической бедности и ухудшения состояния окружающей среды, ухудшения здоровья и альтернативных издержек препятствует возможности перехода от использования энергии для простого удовлетворения базовых потребностей выживания к производительному или приносящему доход использованию энергии.Бедные семьи тратят одну пятую или более своего дохода на древесину и уголь, тратят четверть домашнего труда на сбор топливной древесины, а затем страдают от опасного для жизни загрязнения, вызванного неэффективным сжиганием (Sovacool, 2012).
Программы распространения печей были выполнены с разным успехом (Schreiner, 2011). Как и в случае с любой другой инициативой в области развития, устойчивость исследования усовершенствованных печей определяется не только технологией. Социальные, культурные и экономические факторы оказывают значительное влияние на использование и распространение печей.Наиболее успешные улучшенные печи легко построить в местных условиях с использованием существующих методов и материалов
3
и имеют явные преимущества в отношении экономии топлива, простоты использования, долговечности и чистоты (Barnes, 1994). В печи Rocket, впервые разработанной Виньярски, была введена изоляция вокруг огня для повышения термической эффективности печи (Bryden, 2010). Rocket Stove – это печь с гибкой конструкцией, которая практически не производит дыма и потребляет очень мало топлива. Ракетные печи оснащены «изогнутыми» топливными хранилищами, которые производят более чистое и полное сгорание, и изолированными камерами сгорания, которые поддерживают высокие температуры приготовления.Ракетные печи – это небольшие эффективные печи, которые могут производить горячее пламя с помощью всего лишь нескольких небольших кусков дерева. Причина, по которой ее называют ракетной печью, заключается в том, что при добавлении дров в огонь пламя создает внутреннюю тягу. Когда создается тяга, огонь начинает производить струю огня, проходящую через печную трубу. Ракетная печь стала широко признанным мировым лидером в области высокоэффективных печей промежуточной технологии (Скотт, 2006). Изоляторы из-за своей низкой теплопроводности способны задерживать поток тепловой энергии.Существуют разновидности изоляционных материалов, которые бывают различных форм, таких как сыпучий наполнитель, жесткие плиты, трубы и пенопласт. Правильный выбор изоляционного материала для использования основан на тепловых свойствах, которые включают теплопроводность, удельную теплоемкость и температуропроводность.
1.2 Постановка проблемы
Поскольку большая часть населения мира использует дровяные печи для приготовления пищи, древесное топливо будет по-прежнему пользоваться высоким спросом. Вырубка деревьев наносит вред окружающей среде, и есть много проблем для здоровья, связанных с приготовлением пищи из дров.Открытый огонь часто на 90% эффективен в превращении древесины в энергию, но лишь небольшая часть (от 10% до 40%) высвобождаемой энергии попадает в котел (теплообменник), следовательно, сжигается больше древесины (Bryden, 2010) . Следовательно, эффективность сгорания существенно не помогает печи расходовать меньше топлива. Теплопередача в настоящее время недостаточно используется как средство повышения тепловой эффективности печи
4
, и существуют возможности, которые могут это изменить. Следовательно, это область исследований, предлагающая наибольший потенциал для повышения производительности и предоставления большему количеству людей улучшенных способов приготовления пищи (Ebiega, 2012).
Кроме того, у большинства усовершенствованных печей есть проблема поглощения некоторого количества тепла, выделяемого корпусом печи, тем самым уменьшая тепло, достигающее теплообменника, даже если они могут иметь низкий удельный расход топлива.
1.3 Настоящее исследование
Настоящее исследование экспериментально исследовало тепловые свойства древесной золы и смеси глиняных опилок для использования в качестве изоляторов в ракетной печи с целью повышения эффективности теплопередачи в ракетной печи и изучало, как они влияют на тепловую эффективность. ракетной печи, и печь была испытана в различных условиях, чтобы определить наилучшие условия для ее использования.
1.4 Цель и задачи
Целью данного исследования является экспериментальное исследование термических свойств изоляционных материалов из смеси древесной золы и глины и опилок и определение их влияния на тепловой КПД ракетной печи. Конкретными целями данной исследовательской работы являются:
i. разработать изоляционные материалы из древесной золы и смеси глины и опилок и испытать их термические свойства: теплопроводность, удельную теплоемкость и температуропроводность.
ii. построить три прототипа запроектированной ракетной печи с использованием смеси древесной золы и глиняных опилок в качестве изоляционных материалов для двух печей и одной без изоляции.
5
iii. экспериментально определить влияние каждого изоляционного материала на эффективность печей.
iv. провести контрольные варочные испытания на плитах.
1.5 Обоснование
Поскольку более 2 миллиардов населения мира ежедневно используют биомассу для приготовления пищи, возможность улучшения печей, помогающих смягчить последствия изменения климата, привлекает все большее внимание. Лабораторные результаты показали, что некоторые усовершенствованные печи с ракетным сжиганием или с помощью вентилятора могут снизить общее тепловое воздействие от продуктов неполного сгорания (ПОС) на 50-65% (Karekezi, 1992).Использование изоляторов является одним из способов повышения эффективности теплопередачи, поскольку потери тепла в корпус печи, что является серьезной проблемой в улучшенных печах, значительно сокращается, следовательно, больше тепла достигает теплообменника. Следовательно, если производительность печи может быть улучшена с использованием местных материалов, таких как древесная зола и смесь глины и опилок в качестве изоляционных материалов, тогда здоровье, экономические и экологические проблемы в Нигерии будут значительно уменьшены. Достаточно изоляторов для ракетной печи, это будет экономически выгодно, так как люди смогут заняться производством печей, и проблемы со здоровьем и окружающей средой в конечном итоге будут уменьшены, а количество этих материалов (древесная зола и глиняные опилки) будет большим.
1.6 Объем исследования
Настоящее исследование сосредоточено на создании уже спроектированной ракетной печи. Тепловые свойства изоляционных материалов были определены экспериментально, и были проведены испытания на кипячение воды и кулинарные испытания, чтобы выявить влияние теплового свойства
6
смеси древесной золы и глины-опилок на тепловой КПД ракетной печи.
7
ПОЛУЧИТЬ ПРОЕКТ »
ЕСЛИ ВЫ НЕ МОЖЕТЕ НАЙТИ СВОЮ ТЕМУ, НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ НАЙТИ ПИСАТЕЛЯ »
Основной материал на основе древесных опилок для экологически чистых панелей с вакуумной изоляцией (VIP) – Университет Брайтона
@inproceedings {88393540581c410e94f74695faac6bd0,
title = «Материал основы на основе древесных опилок для экологически чистых панелей с вакуумной изоляцией (VIP3)»
abstract = “В этом исследовании представлен альтернативный материал сердцевины, разработанный с использованием порошка опилок для экологически чистых панелей с вакуумной изоляцией (VIP).Этот альтернативный материал для сердцевины VIP был приготовлен с использованием местных опилок деревообрабатывающей промышленности. Три образца, содержащие различные массовые соотношения опилок и коллоидного кремнезема, были охарактеризованы с точки зрения пористости, размера пор, плотности и теплопроводности. Образцы VIP размером 150 × 150 мм были приготовлены с использованием нового альтернативного материала сердцевины при давлении 0,5 мбар. Значения теплопроводности в центре панели образцов VIP были измерены сразу после изготовления и после семи дней хранения при комнатной температуре.Результаты испытаний показали, что значения теплопроводности (в центре панели) увеличиваются с увеличением содержания опилок в сердцевине VIP. Уменьшение массового процента опилок в образце керна VIP с 85% до 30% привело к примерно 73% снижению теплопроводности VIP-центра панели с 21,12 мВт / мК до 5,52 мВт / мК. Измеренная теплопроводность (в центре панели) VIP, содержащих 30% опилок, 55% коллоидного диоксида кремния и 15% SiC, составила 5,52 мВт / мК, что сопоставимо с коммерчески доступными VIP-фильтрами из дымчатого диоксида кремния. Результаты по теплопроводности показывают, что опилки в сердцевине VIP предлагают потенциально недорогой экологически чистый альтернативный материал сердцевины за счет частичной замены коллоидного кремнезема, который является основным фактором воздействия VIP на окружающую среду.”,
keywords =” Вакуумная изоляционная панель, Материал сердечника, Опилки, коллоидный диоксид кремния, Теплопроводность “,
author =” Махмуд Алам и Харджит Сингх “,
год =” 2019 “,
месяц = сен,
day = “19”,
language = “English”,
isbn = “9784600002183”,
pages = “7-10”,
editor = “Atsushi Iwamae и Daisuke Ogura and Masaru Abuku”,
booktitle = “Труды 14-го Международного симпозиума по вакуумной изоляции (IVIS2019)”,
publisher = “Kindai University”,
address = “Japan”,
note = “14-й Международный симпозиум по вакуумной изоляции (IVIS2019); Дата конференции: с 19.09.2019 по 20.09.2019 “,
}
Хорошая изоляция из опилок? – SidmartinBio
Хорошая изоляция из опилок?
Опилки как изоляция Сухие опилки или строгальная стружка, правильно уложенные в стены и чердаки зданий, обеспечивают отличную теплоизоляцию.Они давно используются для этой цели, хотя, судя по всему, не очень широко.
Опилки являются хорошим проводником тепла?
Опилки – это порошкообразные вещества древесины, производимые деревом. Они считаются плохими проводниками тепла, потому что тепло очень медленно распространяется в опилках. Это не позволяет правильно смешивать кислород и топливо.
Как изолируют опилки?
Хотя добавление теплоизоляции в известковую растворную смесь окажет лишь минимальное влияние на коэффициент теплоизоляции стены, добавленные опилки будут иметь еще два важных эффекта.Во-первых, удерживая влагу внутри смеси, крошечные частицы древесины помогают матрице медленнее застывать, что приводит к более прочной стене.
Опилки – это проводник или изолятор?
Поскольку опилки плохо проводят тепло, льду требуется больше времени, чтобы поглотить необходимую тепловую энергию. Это позволяет льду оставаться в твердом состоянии дольше, когда его упаковывают в опилки.
Каков показатель R у опилок?
Re: Изоляция опилок Изоляция массивной древесины составляет R1 на дюйм толщины, поэтому мы можем принять значение R равным 1.5 иш для сыпучих опилок. это означает, что в стене толщиной 4 дюйма (фактическое 3 1/2) вы получите значение R, равное 5,25.
Почему стружка лучше изолирует?
Существует такая большая разница, потому что в древесной стружке есть воздушные карманы, а в массивной древесине их может не быть: воздух – лучший изолятор, следовательно, стружка будет лучшим изолятором. а) Конвекция не может происходить в твердых телах, потому что частицы должны удаляться друг от друга, а это не может происходить в твердых телах.
Препятствуют ли опилки теплопроводности?
Было обнаружено, что образец глины с опилками дает наименьшую теплопроводность, подходит для изготовления глиняной печи и хорошего изолятора.Наименьшее значение теплопроводности 0,06 Вт / м · К было получено при добавлении 30% опилок.
Используются ли опилки для покрытия ледяных блоков?
Один из лучших изоляторов – опилки. Поскольку воздух задерживается между частицами опилок, он предотвращает растапливание льда внешним воздухом, поэтому опилки используются для его покрытия при хранении.
Пыль – это изолятор?
Line of Dust – Органический материал обычно изолирует, как и наша кожа (если она не нужна для влаги, которая нужна, знаете ли, для жизни), бумага, текстиль, волосы и так далее.Таким образом, основная составляющая домашней пыли не проводит электричество.
Опилки – проводник электричества?
Полный ответ: Ртуть также является металлическим проводником, по которому может передаваться тепло и электричество. Дерево, воздух, картон, пластик, шерсть и опилки – все они плохо проводят тепло и электричество или их также можно назвать изоляторами.
Почему стружка изолирует лучше, чем цельная древесина?
Какой утеплитель лучше всего сохранит тепло в доме зимой?
Изоляция из стекловолокна – это экономичный, энергосберегающий продукт, который повышает энергоэффективность и снижает количество сжигаемого ископаемого топлива, необходимого для обогрева и охлаждения здания.
Какой изолятор лучше для дерева или опилок?
Опилки как изоляция Сухие опилки или строгальная стружка, правильно уложенные в стены и чердаки зданий, обеспечивают отличную теплоизоляцию. Они давно используются для этой цели, хотя, судя по всему, не очень широко. дерево лучше изолятор, чем пенополистирол?
В чем разница между опилками и пенополистиролом?
Пенополистирол обычно легче большинства опилок, потому что в нем больше воздуха.Воздух не может проходить через пенополистирол так же легко, как через опилки, поэтому опилки могут иметь больший конвекционный компонент теплопроводности, чем пенополистирол.
Можно ли использовать опилки в солнечном водонагревателе?
На основании этих исследований, недорогие и широко доступные опилки также могут быть успешно использованы в качестве изоляционного материала в солнечных водонагревателях для удержания горячей воды до следующего вечера.
Можно ли использовать опилки для изоляции известкового раствора?
Теплопроводность опилок по таблице.Теплопроводность основных строительных материалов. Сравнительная характеристика теплопроводности строительных материалов
Долговечный и теплый дом – это главное требование к проектировщикам и строителям. Поэтому еще на стадии проектирования здания в конструкцию включаются два вида строительных материалов: конструкционный и теплоизоляционный. Первые обладают повышенной прочностью, но высокой теплопроводностью, и именно их чаще всего используют при возведении стен, перекрытий, фундаментов и фундаментов.Второй – материалы с низкой теплопроводностью. Их основное предназначение – покрытие конструкционных материалов с целью снижения их теплопроводности. Поэтому для облегчения расчетов и выбора используется таблица теплопроводности строительных материалов.
Читайте в статье:
Что такое теплопроводность
Законы физики определяют один постулат, который гласит, что тепловая энергия стремится от окружающей среды с высокой температурой к среде с низкой температурой.При этом, проходя через строительный материал, тепловая энергия тратит некоторое время. Переход не состоится только в том случае, если температура по разные стороны от строительного материала одинакова.
То есть получается, что процесс передачи тепловой энергии, например, через стену, есть время проникновения тепла. И чем больше на это будет потрачено времени, тем ниже теплопроводность стены. Вот соотношение. Например, теплопроводность различных материалов:
- бетон – 1.51 Вт / м × К;
- кирпич – 0,56;
- дерево – 0,09-0,1;
- песок – 0,35;
- керамзит – 0,1; сталь
- – 58.
Чтобы было понятно, о чем идет речь, необходимо указать, что бетонная конструкция ни под каким предлогом не будет пропускать тепловую энергию, если ее толщина находится в пределах 6 м. Понятно, что в жилищном строительстве это просто невозможно. Это значит, что вам придется использовать другие материалы с более низким показателем, чтобы снизить теплопроводность.И облицовываем их бетонной конструкцией.
Что такое коэффициент теплопроводности
Коэффициент теплопередачи или теплопроводность материалов, который также указан в таблицах, является характеристикой теплопроводности. Он обозначает количество тепловой энергии, проходящей через толщину строительного материала за определенный период времени.
В принципе, коэффициент обозначает именно количественный показатель. И чем он меньше, тем лучше теплопроводность материала.Из сравнения выше видно, что стальные профили и конструкции имеют самый высокий коэффициент. Это значит, что они практически не согревают. Из теплосодержащих строительных материалов, которые используются при возведении несущих конструкций, это древесина.
Но есть еще один момент, на который следует обратить внимание. Например, все та же сталь. Этот прочный материал используется для отвода тепла там, где требуется его быстрая передача. Например, радиаторы отопления. То есть высокая теплопроводность – не всегда плохо.
Что влияет на теплопроводность строительных материалов
Есть несколько параметров, которые сильно влияют на теплопроводность.
- Структура самого материала.
- Его плотность и влажность.
Что касается структуры, то существует огромное разнообразие: однородная плотная, волокнистая, пористая, конгломератная (бетонная), рыхлая и др. Поэтому необходимо указать, что чем более неоднородна структура материала, тем ниже его теплопроводность.Все дело в том, что пройти через вещество, в котором поры занимают большой объем разного размера, тем труднее пройти через него энергии. Но в данном случае тепловая энергия – это излучение. То есть проходит не равномерно, а начинает менять направление, теряя прочность внутри материала.
Теперь о плотности. Этот параметр указывает расстояние между частицами материала внутри него. Исходя из предыдущей позиции, можно сделать вывод: чем меньше это расстояние, а значит, больше плотность, тем выше теплопроводность.Наоборот. Тот же пористый материал имеет меньшую плотность, чем однородный.
Влага – это вода с плотной структурой. А его теплопроводность составляет 0,6 Вт / м * К. Достаточно высокий показатель, сравнимый с коэффициентом теплопроводности кирпича. Поэтому, когда он начинает проникать в структуру материала и заполнять поры, это увеличение теплопроводности.
Коэффициент теплопроводности строительных материалов: как он применяется на практике и таблица
Практическое значение коэффициента – это правильный расчет толщины несущих конструкций с учетом используемого утеплителя.Следует отметить, что возводимое здание состоит из нескольких ограждающих конструкций, через которые происходит утечка тепла. И у каждого из них свой процент потерь тепла.
- до 30% общей тепловой энергии излучается через стены.
- Через перекрытия – 10%.
- Сквозные окна и двери – 20%.
- Через крышу – 30%.
То есть получается, что если неправильно рассчитать теплопроводность всех заборов, то людям, живущим в таком доме, придется довольствоваться лишь 10% тепловой энергии, которую излучает система отопления… 90% – это, как говорится, зря потраченные деньги.
Экспертное заключение
Инженер-проектировщик ОВК (отопление, вентиляция и кондиционирование) ООО «АСП Северо-Запад»
Спросите у специалиста«Идеальный дом должен быть построен из теплых теплоизоляционных материалов, в которых все 100% тепла останется внутри. Но по таблице теплопроводности материалов и утеплителей вы не найдете того идеального строительного материала, из которого можно было бы возвести такую конструкцию. Потому что пористая структура – это конструкции с низкой несущей способностью.Исключением может быть дерево, но оно тоже не идеально. “
Поэтому при строительстве домов стараются использовать разные строительные материалы, которые дополняют друг друга по теплопроводности. В этом случае очень важно соотносить толщину каждого элемента в общей конструкции здания … В этом плане идеальным домом можно считать каркасный дом, на его деревянной основе уже можно говорить о теплом доме и обогревателях, которые закладываются между элементами каркасной конструкции… Конечно, учитывая среднюю температуру по региону, придется точно рассчитать толщину стен и других ограждающих элементов. Но, как показывает практика, внесенные изменения не настолько значительны, чтобы можно было говорить о крупных капитальных вложениях.
Рассмотрим несколько широко используемых строительных материалов и сравним их теплопроводность по толщине.
Теплопроводность кирпича: таблица по сортам
| Фото | Тип кирпича | Теплопроводность, Вт / м * К |
|---|---|---|
| Керамика полнотелая | 0,5-0,8 | |
| Керамика с прорезями | 0,34-0,43 | |
| пористый | 0,22 | |
| Силикатный полнотелый | 0,7-0,8 | |
| Силикатный щелевой | 0,4 | |
| Клинкер | 0,8-0,9 |
Теплопроводность древесины: таблица по породам
Теплопроводность бальзы самая низкая из всех пород древесины.Именно пробку часто используют в качестве теплоизоляционного материала при проведении теплоизоляционных мероприятий.
Теплопроводность металлов: таблица
Этот показатель для металлов изменяется в зависимости от температуры, при которой они применяются. А здесь соотношение следующее – чем выше температура, тем ниже коэффициент. В таблице показаны металлы, которые используются в строительной отрасли.
Теперь по поводу взаимосвязи с температурой.
- Алюминий при температуре -100 ° C имеет теплопроводность 245 Вт / м * К.А при температуре 0 ° С – 238. При + 100 ° С – 230, при + 700 ° С – 0,9.
- Для меди: при -100 ° С –405, при 0 ° С – 385, при + 100 ° С – 380, при + 700 ° С – 350.
Таблица теплопроводности других материалов
В основном нас будет интересовать таблица теплопроводности изоляционных материалов. Следует отметить, что если для металлов этот параметр зависит от температуры, то для нагревателей – от их плотности. Поэтому показатели будут располагаться в таблице с учетом плотности материала.
| Теплоизоляционный материал | Плотность, кг / м³ | Теплопроводность, Вт / м * К |
|---|---|---|
| Минеральная вата (базальт) | 50 | 0,048 |
| 100 | 0,056 | |
| 200 | 0,07 | |
| Стекловата | 155 | 0,041 |
| 200 | 0,044 | |
| Пенополистирол | 40 | 0,038 |
| 100 | 0,041 | |
| 150 | 0,05 | |
| Экструдированный пенополистирол | 33 | 0,031 |
| Пенополиуретан | 32 | 0,023 |
| 40 | 0,029 | |
| 60 | 0,035 | |
| 80 | 0,041 |
А таблица теплоизоляционных свойств строительных материалов.Основные из них уже рассмотрены, обозначим те, которые не вошли в таблицы, и которые относятся к категории часто используемых.
| Строительный материал | Плотность, кг / м³ | Теплопроводность, Вт / м * К |
|---|---|---|
| Бетон | 2400 | 1,51 |
| Железобетон | 2500 | 1,69 |
| Керамзитобетон | 500 | 0,14 |
| Керамзитобетон | 1800 | 0,66 |
| Пенобетон | 300 | 0,08 |
| Пеностекло | 400 | 0,11 |
Коэффициент теплопроводности воздушного зазора
Всем известно, что воздух, оставленный внутри строительного материала или между слоями строительных материалов, является отличной изоляцией.Почему это происходит, ведь воздух как таковой не может содержать тепла. Для этого необходимо учитывать саму воздушную прослойку, отгороженную двумя слоями стройматериалов. Один из них контактирует с зоной положительных температур, другой – с зоной отрицательных температур.
Тепловая энергия движется от плюса к минусу и встречает на своем пути слой воздуха. Что происходит внутри:
- Конвекционный теплый воздух внутри прослойки.
- Тепловое излучение материала с положительной температурой.
Следовательно, сам тепловой поток представляет собой сумму двух факторов с добавлением теплопроводности первого материала. Сразу отметим, что большую часть теплового потока занимает излучение. Сегодня все расчеты термического сопротивления стен и других несущих ограждающих конструкций проводятся на онлайн-калькуляторах. Что касается воздушного зазора, то такие расчеты провести сложно, поэтому взяты значения, которые были получены лабораторными исследованиями в 50-х годах прошлого века.
В них четко указано, что если разница температур между стенками, ограниченными воздухом, составляет 5 ° C, то излучение увеличивается с 60% до 80%, если толщина прослойки увеличивается с 10 до 200 мм. То есть общий объем теплового потока остается прежним, излучение увеличивается, а значит, теплопроводность стенки уменьшается. И разница значительная: от 38% до 2%. Правда, конвекция увеличивается с 2% до 28%. Но поскольку пространство закрытое, движение воздуха внутри него никак не влияет на внешние факторы.
Расчет толщины стенки по теплопроводности вручную с помощью формул или калькулятора
Расчет толщины стенки – непростая задача. Для этого сложите все коэффициенты теплопроводности материалов, из которых была возведена стена. Например, штукатурный раствор снаружи, плюс наружная облицовка, если таковая будет использоваться. Внутренние выравнивающие материалы, это могут быть те же листы штукатурки или гипсокартона, другие плиты или панельные покрытия. Если есть воздушный зазор, то это учитывается.
За основу берется так называемая удельная теплопроводность по регионам. Так что рассчитанное значение не должно быть больше конкретного. Удельная теплопроводность указана в таблице ниже по городам.
То есть чем дальше на юг, тем ниже общая теплопроводность материалов. Соответственно, можно уменьшить и толщину стены. Что касается онлайн-калькулятора, мы предлагаем посмотреть видео ниже, в котором объясняется, как правильно использовать такой сервис расчета.
Если у вас есть вопросы, ответы на которые, как вам показалось, вы не нашли в этой статье, напишите их в комментариях. Наши редакторы постараются на них ответить.
Из чего построить дом? Его стены должны обеспечивать здоровый микроклимат без лишней влаги, плесени, холода. Это зависит от их физических свойств: плотности, водостойкости, пористости. Самое главное – это теплопроводность строительных материалов, а значит их способность пропускать через себя тепловую энергию при разнице температур.Для количественной оценки этого параметра используется коэффициент теплопроводности.
Чтобы кирпичный дом был таким же теплым, как деревянный сруб (из сосны), толщина его стен должна быть в три раза больше толщины стен сруба.
Что такое коэффициент теплопроводности?
Это физическая величина, равная количеству тепла (измеряемому в килокалориях), проходящему через материал толщиной 1 м за 1 час. В этом случае перепад температур по противоположным сторонам его поверхности должен быть равен 1 ° С.Теплопроводность рассчитывается в Вт / м · град (ватт, деленный на произведение метра и градуса).
Использование данной характеристики продиктовано необходимостью правильного выбора типа фасада для создания максимальной теплоизоляции … необходимого условия для комфорта людей, проживающих или работающих в здании. Также теплопроводность строительных материалов учитывается при выборе дополнительного утеплителя дома. В этом случае особенно важен его расчет, так как ошибки приводят к неправильному смещению точки росы и, как следствие, намокают стены, в доме сыро и холодно.
Сравнительная характеристика теплопроводности строительных материалов
Коэффициент теплопроводности материалов разный. Например, для сосны этот показатель составляет 0,17 Вт / м град, для пенобетона – 0,18 Вт / м град: то есть по способности удерживать тепло они примерно идентичны. Коэффициент теплопроводности кирпича составляет 0,55 Вт / м град, а обычного (сплошного) – 0,8 Вт / м град. Из всего этого следует, что для того, чтобы кирпичный дом был таким же теплым, как деревянный каркас (из сосны), толщина его стен должна быть в три раза больше толщины стен каркаса.
Практическое использование материалов с низкой теплопроводностью
Современные технологии производства теплоизоляционных материалов открывают широкие возможности для строительной отрасли. Сегодня совсем не обязательно строить дома с толстыми стенами: можно удачно комбинировать различные материалы для строительства энергоэффективных построек. Не очень высокую теплопроводность кирпича можно компенсировать применением дополнительного внутреннего или внешнего утеплителя, например, пенополистирола, теплопроводность которого всего 0.03 Вт / м град.
Вместо дорогих кирпичных и малоэффективных с точки зрения энергосбережения домов монолитные и каркасно-панельные дома из тяжелого и плотного бетона теперь строят из газобетона … Его параметры такие же, как у дерева: в доме из этого материала стены не промерзают даже в самые холодные зимы.
Теплопотери дома в процентах.
Эта технология позволяет возводить более дешевые дома.Это связано с тем, что низкий коэффициент теплопроводности строительных материалов упростил строительство минимальными затратами на финансирование. Время, затрачиваемое на строительные работы … Для более легких конструкций не требуется устройство тяжелого глубоко заглубленного фундамента: в некоторых случаях достаточно легкой полосы или столбчатой формы.
Такой принцип строительства стал особенно привлекательным при возведении легких каркасных домов … Сегодня все больше и больше коттеджей, супермаркетов, складских помещений и промышленных зданий… Такие постройки можно использовать в любой климатической зоне.
Принцип технологии каркасно-панельного строительства заключается в том, что между тонкими листами фанеры или плит OSB помещается теплоизолятор. Это может быть минеральная вата или пенополистирол. Толщина материала подбирается с учетом его теплопроводности. Тонкие стены вполне справятся с задачей теплоизоляции. Крыша устроена таким же образом. Эта технология позволяет в короткие сроки возвести здание с минимальными финансовыми затратами.
Сравнение параметров популярных материалов для утепления и строительства домов
Пенополистирол и минеральная вата заняли лидирующие позиции в утеплении фасадов. Мнения специалистов разделились: некоторые утверждают, что вата накапливает конденсат и пригодна для использования только при одновременном использовании с паронепроницаемой мембраной. Но тогда стены теряют воздухопроницаемость, и качественное использование вызывает сомнения. Другие утверждают, что создание вентилируемых фасадов решает эту проблему.При этом пенополистирол имеет низкую теплопроводность и хорошо дышит. Для него это пропорционально зависит от плотности листов: 40/100/150 кг / м3 = 0,03 / 0,04 / 0,05 Вт / м * ºC.
Еще одна важная характеристика, которую необходимо учитывать при строительстве, – паропроницаемость. Имеется в виду способность стен пропускать влагу изнутри. При этом нет потери температуры в помещении и нет необходимости проветривать помещение. Низкая теплопроводность и высокая паропроницаемость стен обеспечивают идеальный микроклимат для проживания человека в доме.
Исходя из этих условий, можно определить наиболее эффективные дома для проживания людей. Пенобетон имеет самую низкую теплопроводность (0,08 Вт
м * ºC) при плотности 300 кг / м3. Этот строительный материал также имеет одну из самых высоких степеней паропроницаемости (0,26 Мг / м * ч * Па). На втором месте по праву стоит древесина, в частности – сосна, ель, дуб. Их теплопроводность довольно низкая (0,09 Вт / м * ºC) при условии, что древесина обрабатывается поперек волокон.И паропроницаемость у этих разновидностей самая высокая (0,32 Мг / м * ч * Па). Для сравнения: при использовании сосны, обработанной вдоль волокон, тепловыделение увеличивается до 0,17-0,23 Вт / м * ºC.
Таким образом, пенобетон и дерево лучше всего подходят для возведения стен, так как они имеют наилучшие параметры для обеспечения экологической чистоты и хорошего микроклимата в помещении. Для утепления фасада подходят пенополиуретан, пенополистирол, минеральная вата. Отдельно стоит сказать о пакле.Его укладывают для исключения мостиков холода при кладке сруба. Повышает и без того прекрасные свойства деревянного фасада: коэффициент теплопроводности пакли самый низкий (0,05 Вт / м * ºC), а паропроницаемость – самый высокий (0,49 Мг / м * ч * Па).
Строительство каждого объекта лучше начинать с планирования проекта и тщательного расчета теплотехнических параметров. Точные данные позволят получить таблицу теплопроводности строительных материалов.Правильное строительство построек способствует достижению оптимальных климатических параметров в помещении. А таблица поможет правильно выбрать сырье, которое будет использовано для строительства.
Теплопроводность материалов влияет на толщину стен
Теплопроводность – это мера передачи тепловой энергии от нагретых объектов в помещении к объектам с более низкой температурой. Процесс теплообмена идет, пока температурные показатели не уравняются. Для обозначения тепловой энергии используется специальный коэффициент теплопроводности строительных материалов.Таблица поможет вам увидеть все необходимые значения. Параметр обозначает, сколько тепловой энергии проходит через единицу площади за единицу времени. Чем больше это обозначение, тем лучше будет теплопередача. При строительстве зданий необходимо использовать материал с минимальной теплопроводностью.
Коэффициент теплопроводности – это такое значение, которое равно количеству тепла, проходящего через метр толщины материала в час. Использование такой характеристики обязательно для создания лучшей теплоизоляции… Теплопроводность следует учитывать при выборе дополнительных изоляционных конструкций.
Что влияет на показатель теплопроводности?Теплопроводность определяется такими факторами:
- пористость определяет неоднородность структуры. Когда тепло проходит через такие материалы, процесс охлаждения незначителен;
- повышенное значение плотности влияет на тесный контакт между частицами, что способствует более быстрой передаче тепла;
- высокая влажность увеличивает этот показатель.
Материалы представлены в конструкционных и теплоизоляционных разновидностях. Первый тип имеет высокую теплопроводность. Их используют для устройства полов, заборов и стен.
По таблице определены возможности их теплопередачи. Чтобы этот показатель был достаточно низким для нормального климата в помещении, стены из некоторых материалов должны быть особенно толстыми.Чтобы этого не произошло, рекомендуется использовать дополнительные теплоизоляционные компоненты.
Показатели теплопроводности готовых зданий. Виды утеплителяПри создании проекта нужно учитывать все способы утечки тепла. Он может выходить через стены и крышу, а также через полы и двери. Если вы неправильно проведете проектные расчеты, то придется довольствоваться только тепловой энергией, получаемой от отопительных приборов… Здания, построенные из стандартного сырья: камня, кирпича или бетона, необходимо дополнительно утеплять.
В каркасных зданиях проводится дополнительная теплоизоляция. При этом деревянный каркас придает конструкции жесткость, а в пространство между стойками укладывается изоляционный материал. В зданиях из кирпича и шлакоблоков утепление проводится вне конструкции.
При выборе утеплителей необходимо обращать внимание на такие факторы, как уровень влажности, влияние высоких температур и тип конструкции.Рассмотрим некоторые параметры теплоизоляционных конструкций:
- показатель теплопроводности влияет на качество процесса теплоизоляции;
- влагопоглощение имеет большое значение при утеплении внешних элементов; Толщина
- влияет на надежность утеплителя. Тонкий утеплитель помогает сохранить полезную площадь помещения;
- Воспламеняемость важна. Качественное сырье обладает способностью самозатухать;
- термическая стабильность отражает способность выдерживать перепады температур;
- экологичность и безопасность;
- звукоизоляция защищает от шума.
В качестве утеплителей используются следующие типы:
- пена – легкий материал с хорошими изоляционными свойствами. Он прост в установке и влагоустойчив. Рекомендован для использования в нежилых постройках;
- базальтовая вата в отличие от минеральной отличается лучшими показателями влагостойкости;
- Пеноплекс устойчив к влаге, высоким температурам и огню. Обладает отличной теплопроводностью, прост в установке и долговечен; Пенополиуретан
- известен такими качествами, как негорючесть, хорошие водоотталкивающие свойства и высокая огнестойкость;
- экструдированный пенополистирол в процессе производства проходит дополнительную обработку.Имеет однородную структуру;
- пенофол – многослойный изоляционный слой. В составе есть вспененный полиэтилен. Поверхность пластины покрыта фольгой для обеспечения отражения.
Для теплоизоляции можно использовать сыпучие виды сырья. Это бумажные пеллеты или перлит. Они устойчивы к воздействию влаги и огня. А из органических разновидностей можно рассматривать волокна из дерева, льна или пробкового покрытия … При выборе особое внимание обращайте на такие показатели, как экологичность и пожаробезопасность.
Примечание! При проектировании теплоизоляции важно учитывать установку гидроизоляционного слоя. Это позволит избежать повышенной влажности и повысит сопротивление теплопередаче.Таблица теплопроводности строительных материалов: особенности показателей
Таблица теплопроводности строительных материалов содержит показатели различных видов сырья, используемого в строительстве. Используя эту информацию, вы легко сможете рассчитать толщину стен и количество утеплителя.
Как пользоваться таблицей теплопроводности материалов и утеплителя?В таблице сопротивления теплопередаче материалов указаны наиболее популярные материалы. При выборе конкретного варианта теплоизоляции важно учитывать не только физические свойства, но и такие характеристики, как долговечность, цена и простота монтажа.
Знаете ли вы, что проще всего установить пенопласт и пенополиуретан. Они стелятся по поверхности в виде пены.Такие материалы легко заполняют полости конструкций. Сравнивая жесткий и поролоновый варианты, следует подчеркнуть, что поролон не образует стыков.
Значения коэффициентов теплоотдачи материалов в таблицеПри проведении расчетов следует знать коэффициент сопротивления теплопередаче. Это значение представляет собой отношение температур с обеих сторон к количеству теплового потока. Для определения термического сопротивления определенных стен используется таблица теплопроводности.
Вы можете сами произвести все расчеты. Для этого толщину слоя теплоизолятора делят на коэффициент теплопроводности. Это значение часто указывается на упаковке, если это изоляция. Хозяйственные материалы измеряются самостоятельно. Это касается толщины, а коэффициенты можно найти в специальных таблицах.
Коэффициент сопротивления помогает выбрать конкретный тип изоляции и толщину слоя материала. Информацию о паропроницаемости и плотности можно найти в таблице.
При правильном использовании табличных данных можно выбрать качественный материал для создания благоприятного микроклимата в помещении.
Теплопроводность строительных материалов (видео)Вам также может быть интересно:
Как сделать отопление в частном доме из полипропиленовых труб своими руками Гидрострела: назначение, принцип работы, расчеты Отопительный контур с принудительной циркуляцией двухэтажного дома – решение проблемы с тепло
Таблица теплопроводности строительных материалов необходима при проектировании защиты здания от теплопотерь по нормам СНиП 2003 г. под № 23-02.Эти меры обеспечивают сокращение операционного бюджета, поддержание круглогодичного комфортного микроклимата в помещениях. Для удобства пользователей все данные сведены в таблицы, параметры приведены для нормальной работы, условий повышенной влажности, так как некоторые материалы при увеличении этого параметра резко ухудшают свойства.
Теплопроводность – один из способов потери тепла в жилых помещениях. Эта характеристика выражается количеством тепла, которое может проникнуть через единицу площади материала (1 м 2) в секунду при стандартной толщине слоя (1 м).Физики объясняют выравнивание температур различных тел и объектов посредством теплопроводности естественной тенденцией к термодинамическому равновесию всех материальных веществ.
Таким образом, каждый индивидуальный застройщик, обогревая помещение зимой, получает потери тепловой энергии, покидая жилище через наружные стены, полы, окна, крышу. Чтобы снизить энергозатраты на обогрев помещений при сохранении в них комфортного микроклимата, необходимо еще на этапе проектирования рассчитать толщину всех ограждающих конструкций.Это снизит бюджет строительства.
Таблица теплопроводности строительных материалов позволяет использовать точные коэффициенты для конструкционных материалов стен. Нормы СНиП регламентируют сопротивление фасадов коттеджей передаче тепла холодному воздуху улицы в пределах 3,2 единицы. Умножая эти значения, вы можете получить необходимую толщину стенки для определения количества материала.
Например, при выборе газобетона с коэффициентом 0.12 единиц, достаточно кладки в одном блоке длиной 0,4 м. Используя более дешевые блоки из того же материала с коэффициентом 0,16 ед., Потребуется сделать стену толще – 0,52 м. Коэффициент теплопроводности сосны, ели 0,18 ед. Следовательно, для соблюдения условия сопротивления теплопередаче 3.2 потребуется 57 см бруса, которого в природе не существует. При выборе кирпичной кладки с коэффициентом 0,81 единицы толщина наружных стен грозит увеличиться до 2.6 м, железобетонные конструкции – до 6,5 м.
На практике стены делают многослойными, укладывая внутри слой утеплителя или обшивая внешнюю поверхность теплоизолятором. Эти материалы имеют гораздо меньший коэффициент теплопроводности, что позволяет во много раз уменьшить толщину. Конструкционный материал обеспечивает прочность здания, утеплитель снижает теплопотери до приемлемого уровня. Современные облицовочные материалы, применяемые на фасадах и внутренних стенах, также устойчивы к потерям тепла.Поэтому при расчетах учитываются все слои будущих стен.
Приведенные выше расчеты будут неточными, если не учитывать наличие светопрозрачных конструкций в каждой стене коттеджа. Таблица теплопроводности строительных материалов в нормах СНиП обеспечивает удобный доступ к коэффициентам теплопроводности этих материалов.
Пример расчета толщины стены по теплопроводности
При выборе типового или индивидуального проекта застройщик получает комплект документации, необходимой для возведения стен.Силовые конструкции обязательно рассчитываются на прочность с учетом ветровых, снеговых, эксплуатационных, конструктивных нагрузок. Толщина стен учитывает особенности материала каждого слоя, поэтому потери тепла гарантированно будут ниже допустимых норм СНиП. В этом случае заказчик может предъявить претензию организации, которая занималась проектированием, при отсутствии необходимого эффекта при эксплуатации жилища.
Однако при строительстве дачи, садового домика многие собственники предпочитают сэкономить на покупке проектной документации.В этом случае расчеты толщины стен можно произвести самостоятельно. Специалисты не рекомендуют пользоваться услугами на сайтах компаний по продаже стройматериалов, утеплителей. Многие из них завышают значения теплопроводности стандартных материалов в калькуляторах, чтобы представить свою продукцию в выгодном свете. Точно так же ошибки в расчетах чреваты для застройщика снижением комфортности интерьера в холодный период.
Самостоятельный расчет не составляет труда, используется ограниченное количество формул, стандартные значения:
- тепловое сопротивление стены – 3.5 и более (согласно СНиП), – это сумма термических сопротивлений всех слоев, составляющих несущую стену
- коэффициент теплопроводности строительных материалов – это указывает каждый производитель конструкционного материала, светопрозрачных конструкций, утеплителя без выходят из строя, однако лучше дополнительно проверить таблицу в нормах СНиП
- тепловое сопротивление отдельного слоя стены – рассчитывается умножением толщины слоя (м) на теплопроводность материала
Например, чтобы привести толщину кирпичной стены в соответствие со стандартным термическим сопротивлением, необходимо умножить коэффициент для этого материала, взятый из таблицы, на стандартное термическое сопротивление:
0.76 x 3,5 = 2,66 м
Такая крепость излишне дорогая для любого застройщика, поэтому толщину кладки следует уменьшить до приемлемых 38 см за счет добавления утеплителя:
- облицовка полукирпичом 12,5 см
- внутренняя стена из кирпича 25 см
Термическое сопротивление кирпичной кладки в этом случае составит 0,38 / 0,76 = 0,5 ед. Вычитая полученный результат из стандартного параметра, получаем необходимое термическое сопротивление изоляционного слоя:
3.5 – 0,5 = 3 единицы
При выборе базальтовой ваты с коэффициентом 0,039 единиц получаем слой толщиной:
3 x 0,039 = 11,7 см
Отдав предпочтение экструдированному пенополистиролу с коэффициентом 0,037 единиц уменьшаем слой утеплителя до:
3 x 0,037 = 11,1 см
На практике для гарантированного запаса можно выбрать 12 см, а можно обойтись и 10 см с учетом внешняя, внутренняя облицовка стен, также обладающая термическим сопротивлением.Необходимый инвентарь можно получить без применения строительных материалов или утеплителей, изменив конструкцию кладки. Замкнутые пространства воздушных пространств внутри некоторых видов легкой кладки также обладают термическим сопротивлением.
Их теплопроводность можно найти по таблице ниже, находящейся в СНиП.
В последние годы при строительстве дома или его ремонте большое внимание уделяется энергоэффективности.При уже существующих ценах на топливо это очень важно. Более того, похоже, что дальнейшая экономия будет становиться все более важной. Чтобы правильно подобрать состав и толщину материалов в круге ограждающих конструкций (стены, пол, потолок, крыша) необходимо знать теплопроводность строительных материалов. Эта характеристика указывается на упаковках с материалами, и она необходима еще на этапе проектирования. Ведь необходимо определиться, из какого материала строить стены, чем их утеплить, какой толщины должен быть каждый слой.
Что такое теплопроводность и термическое сопротивление
При выборе стройматериалов для строительства необходимо обращать внимание на характеристики материалов. Одна из ключевых позиций – теплопроводность. Это отображается коэффициентом теплопроводности. Это количество тепла, которое конкретный материал может проводить за единицу времени. То есть, чем ниже этот коэффициент, тем хуже материал проводит тепло. И наоборот, чем выше число, тем лучше отвод тепла.
Материалы с низкой теплопроводностью используются для изоляции, с высокой – для передачи или рассеивания тепла. Например, радиаторы изготавливаются из алюминия, меди или стали, так как хорошо передают тепло, то есть имеют высокий коэффициент теплопроводности. Для утепления используются материалы с низким коэффициентом теплопроводности – они лучше сохраняют тепло. Если объект состоит из нескольких слоев материала, его теплопроводность определяется как сумма коэффициентов всех материалов.При расчете рассчитывается теплопроводность каждой из составляющих «пирога», найденные значения суммируются. В целом получаем теплоизоляционную способность ограждающей конструкции (стены, пол, потолок).
Еще есть термическое сопротивление. Он отражает способность материала предотвращать прохождение тепла через него. То есть это величина, обратная теплопроводности. И, если вы видите материал с высоким термическим сопротивлением, его можно использовать для теплоизоляции.Примером теплоизоляционных материалов может служить популярная минеральная или базальтовая вата, пенопласт и т. Д. Материалы с низким термическим сопротивлением необходимы для рассеивания или передачи тепла. Например, для отопления используют алюминиевые или стальные радиаторы, так как они хорошо отдают тепло.
Таблица теплопроводности теплоизоляционных материалов
Чтобы в доме было тепло зимой и прохладно летом, теплопроводность стен, пола и крыши должна быть не менее определенного значения, которое рассчитывается для каждого региона.Состав «пирога» стен, пола и потолка, толщина материалов взяты так, чтобы общий показатель был не меньше (или лучше – хотя бы немного больше) рекомендованного для вашего региона.
При выборе материалов следует учитывать, что некоторые из них (не все) намного лучше проводят тепло в условиях повышенной влажности. Если в процессе эксплуатации такая ситуация может возникать в течение длительного времени, в расчетах используется теплопроводность для этого состояния. Коэффициенты теплопроводности основных материалов, используемых для утепления, приведены в таблице.
| Название материала | Коэффициент теплопроводности Вт / (м ° C) | ||
|---|---|---|---|
| Сухой | При нормальной влажности | При высокой влажности | |
| Войлок шерстяной | 0,036-0,041 | 0,038-0,044 | 0,044–0,050 |
| Минеральная вата 25-50 кг / м3 | 0,036 | 0,042 | 0,045 |
| Минеральная вата 40-60 кг / м3 | 0,035 | 0,041 | 0,044 |
| Минеральная вата 80-125 кг / м3 | 0,036 | 0,042 | 0,045 |
| Минеральная вата 140-175 кг / м3 | 0,037 | 0,043 | 0,0456 |
| 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 (полистирол, ППС) | 0,036-0,041 | 0,038-0,044 | 0,044–0,050 |
| Экструдированный пенополистирол (EPS, XPS) | 0,029 | 0,030 | 0,031 |
| Пенобетон, пенобетон на цементном растворе, 600 кг / м3 | 0,14 | 0,22 | 0,26 |
| Пенобетон, пенобетон на цементном растворе, 400 кг / м3 | 0,11 | 0,14 | 0,15 |
| Пенобетон, пенобетон 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 с поперечными связями | 0,031-0,038 | ||
| Вакуум | 0 | ||
| Воздух + 27 ° С.1 атм | 0,026 | ||
| Ксенон | 0,0057 | ||
| Аргон | 0,0177 | ||
| Аэрогель (Aspen aerogels) | 0,014-0,021 | ||
| Шлак | 0,05 | ||
| Вермикулит | 0,064-0,074 | ||
| Вспененный каучук | 0,033 | ||
| Пробковые листы 220 кг / м3 | 0,035 | ||
| Пробковые листы 260 кг / м3 | 0,05 | ||
| Маты, полотна базальтовые | 0,03-0,04 | ||
| Буксирный | 0,05 | ||
| Перлит, 200 кг / м3 | 0,05 | ||
| Вспученный перлит, 100 кг / м3 | 0,06 | ||
| Плиты изолирующие льняные, 250 кг / м3 | 0,054 | ||
| Полистиролбетон, 150-500 кг / м3 | 0,052-0,145 | ||
| Гранулированная пробка, 45 кг / м3 | 0,038 | ||
| Минеральная пробка на битумной основе, 270-350 кг / м3 | 0,076-0,096 | ||
| Пробковое напольное покрытие, 540 кг / м3 | 0,078 | ||
| Заглушка техническая, 50 кг / м3 | 0,037 | ||
Часть информации взята из стандартов, прописывающих характеристики тех или иных материалов (СНиП 23-02-2003, СП 50.13330.2012, СНиП II-3-79 * (Приложение 2)). Те материалы, которые не прописаны в стандартах, можно найти на сайтах производителей. Так как стандартов нет, у разных производителей они могут существенно отличаться, поэтому при покупке обращайте внимание на характеристики каждого покупаемого материала.
Таблица теплопроводности строительных материалов
Стены, потолок, пол можно делать из разных материалов, но так сложилось, что теплопроводность строительных материалов обычно сравнивают с кирпичной кладкой… Этот материал знают все, с ним легче ассоциироваться. Самыми популярными являются схемы, которые четко показывают разницу между различными материалами … В предыдущем абзаце есть одна такая картинка, вторая – сравнение кирпичной стены и стены из бревен показаны ниже. Поэтому для стен из кирпича и другого материала с высокой теплопроводностью выбирают теплоизоляционные материалы … Для облегчения выбора теплопроводность основных строительных материалов сведена в таблицу.
| Название материала, плотность | Коэффициент теплопроводности | ||
|---|---|---|---|
| сухой | при нормальной влажности | при высокой влажности | |
| ЦПР (цементно-песчаный раствор) | 0,58 | 0,76 | 0,93 |
| Известково-песчаный раствор | 0,47 | 0,7 | 0,81 |
| Гипсовая штукатурка | 0,25 | ||
| Пенобетон, пенобетон на цементе, 600 кг / м3 | 0,14 | 0,22 | 0,26 |
| Пенобетон, пенобетон на цементе, 800 кг / м3 | 0,21 | 0,33 | 0,37 |
| Пенобетон, пенобетон на цементе, 1000 кг / м3 | 0,29 | 0,38 | 0,43 |
| Пенобетон, газобетон на извести, 600 кг / м3 | 0,15 | 0,28 | 0,34 |
| Пенобетон, газобетон на извести, 800 кг / м3 | 0,23 | 0,39 | 0,45 |
| Пенобетон, газобетон на извести, 1000 кг / м3 | 0,31 | 0,48 | 0,55 |
| Оконное стекло | 0,76 | ||
| Арболит | 0,07-0,17 | ||
| Бетон с натуральным щебнем, 2400 кг / м3 | 1,51 | ||
| Легкий бетон с натуральной пемзой, 500-1200 кг / м3 | 0,15-0,44 | ||
| Бетон на гранулированном шлаке, 1200-1800 кг / м3 | 0,35-0,58 | ||
| Котельный шлакобетон, 1400 кг / м3 | 0,56 | ||
| Щебень бетонный, 2200-2500 кг / м3 | 0,9-1,5 | ||
| Бетон на топливном шлаке, 1000-1800 кг / м3 | 0,3-0,7 | ||
| Пористый керамический блок | 0,2 | ||
| Вермикулитбетон, 300-800 кг / м3 | 0,08-0,21 | ||
| Керамзитобетон, 500 кг / м3 | 0,14 | ||
| Керамзитобетон, 600 кг / м3 | 0,16 | ||
| Керамзитобетон, 800 кг / м3 | 0,21 | ||
| Керамзитобетон, 1000 кг / м3 | 0,27 | ||
| Керамзитобетон, 1200 кг / м3 | 0,36 | ||
| Керамзитобетон, 1400 кг / м3 | 0,47 | ||
| Керамзитобетон, 1600 кг / м3 | 0,58 | ||
| Керамзитобетон, 1800 кг / м3 | 0,66 | ||
| Подушечка керамическая полнотелая на КПП | 0,56 | 0,7 | 0,81 |
| Кирпич керамический пустотелый для ЦП, 1000 кг / м3) | 0,35 | 0,47 | 0,52 |
| Кладка из пустотелого керамического кирпича на центральном диспетчерском пункте, 1300 кг / м3) | 0,41 | 0,52 | 0,58 |
| Кладка из пустотелого керамического кирпича на центральном диспетчерском пункте, 1400 кг / м3) | 0,47 | 0,58 | 0,64 |
| Кирпич силикатный полнотелый для ЦП, 1000 кг / м3) | 0,7 | 0,76 | 0,87 |
| Кладка из пустотелого силикатного кирпича на КПП, 11 пустот | 0,64 | 0,7 | 0,81 |
| Кладка из пустотелого силикатного кирпича на КПП, 14 пустот | 0,52 | 0,64 | 0,76 |
| Известняк 1400 кг / м3 | 0,49 | 0,56 | 0,58 |
| Известняк 1 + 600 кг / м3 | 0,58 | 0,73 | 0,81 |
| Известняк 1800 кг / м3 | 0,7 | 0,93 | 1,05 |
| Известняк 2000 кг / м3 | 0,93 | 1,16 | 1,28 |
| Песок строительный, 1600 кг / м3 | 0,35 | ||
| Гранит | 3,49 | ||
| Мрамор | 2,91 | ||
| Керамзит, гравий, 250 кг / м3 | 0,1 | 0,11 | 0,12 |
| Керамзит, гравий, 300 кг / м3 | 0,108 | 0,12 | 0,13 |
| Керамзит, гравий, 350 кг / м3 | 0,115-0,12 | 0,125 | 0,14 |
| Керамзит, гравий, 400 кг / м3 | 0,12 | 0,13 | 0,145 |
| Керамзит, гравий, 450 кг / м3 | 0,13 | 0,14 | 0,155 |
| Керамзит, гравий, 500 кг / м3 | 0,14 | 0,15 | 0,165 |
| Керамзит, гравий, 600 кг / м3 | 0,14 | 0,17 | 0,19 |
| Керамзит, гравий, 800 кг / м3 | 0,18 | ||
| Гипсокартон, 1100 кг / м3 | 0,35 | 0,50 | 0,56 |
| Гипсокартон, 1350 кг / м3 | 0,23 | 0,35 | 0,41 |
| Глина, 1600-2900 кг / м3 | 0,7-0,9 | ||
| Глина огнеупорная, 1800 кг / м3 | 1,4 | ||
| Керамзит, 200-800 кг / м3 | 0,1-0,18 | ||
| Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией, 800-1200 кг / м3 | 0,23-0,41 | ||
| Керамзитобетон, 500-1800 кг / м3 | 0,16-0,66 | ||
| Керамзитобетон на перлитовом песке, 800-1000 кг / м3 | 0,22-0,28 | ||
| Клинкерный кирпич, 1800 – 2000 кг / м3 | 0,8-0,16 | ||
| Кирпич облицовочный керамический, 1800 кг / м3 | 0,93 | ||
| Кладка из щебня средней плотности, 2000 кг / м3 | 1,35 | ||
| Листы гипсокартона, 800 кг / м3 | 0,15 | 0,19 | 0,21 |
| Листы гипсокартона, 1050 кг / м3 | 0,15 | 0,34 | 0,36 |
| Фанера клееная | 0,12 | 0,15 | 0,18 |
| ДВП, ДСП, 200 кг / м3 | 0,06 | 0,07 | 0,08 |
| ДВП, ДСП, 400 кг / м3 | 0,08 | 0,11 | 0,13 |
| ДВП, ДСП, 600 кг / м3 | 0,11 | 0,13 | 0,16 |
| ДВП, ДСП, 800 кг / м3 | 0,13 | 0,19 | 0,23 |
| ДВП, ДСП, 1000 кг / м3 | 0,15 | 0,23 | 0,29 |
| Линолеум ПВХ на теплоизоляционной основе, 1600 кг / м3 | 0,33 | ||
| Линолеум ПВХ на теплоизоляционной основе, 1800 кг / м3 | 0,38 | ||
| Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1400 кг / м3 | 0,2 | 0,29 | 0,29 |
| Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1600 кг / м3 | 0,29 | 0,35 | 0,35 |
| Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1800 кг / м3 | 0,35 | ||
| Листы плоские асбестоцементные, 1600-1800 кг / м3 | 0,23-0,35 | ||
| Ковер, 630 кг / м3 | 0,2 | ||
| Поликарбонат (листы), 1200 кг / м3 | 0,16 | ||
| Полистиролбетон, 200-500 кг / м3 | 0,075-0,085 | ||
| Ракушечник, 1000-1800 кг / м3 | 0,27-0,63 | ||
| Стекловолокно, 1800 кг / м3 | 0,23 | ||
| Бетонная плитка, 2100 кг / м3 | 1,1 | ||
| Плитка керамическая, 1900 кг / м3 | 0,85 | ||
| Черепица ПВХ, 2000 кг / м3 | 0,85 | ||
| Штукатурка известняковая, 1600 кг / м3 | 0,7 | ||
| Цементно-песчаная штукатурка, 1800 кг / м3 | 1,2 | ||
Дерево – один из строительных материалов с относительно низкой теплопроводностью.В таблице приведены примерные данные по разным породам … При покупке обязательно смотрите на плотность и коэффициент теплопроводности. Не все они соответствуют предписаниям нормативных документов.
| Наименование | Коэффициент теплопроводности | ||
|---|---|---|---|
| Сухой | При нормальной влажности | При высокой влажности | |
| Сосна, ель поперек волокон | 0,09 | 0,14 | 0,18 |
| Сосна, ель вдоль волокон | 0,18 | 0,29 | 0,35 |
| Дуб вдоль волокон | 0,23 | 0,35 | 0,41 |
| Дуб поперечный | 0,10 | 0,18 | 0,23 |
| Пробковое дерево | 0,035 | ||
| Береза | 0,15 | ||
| Кедр | 0,095 | ||
| Натуральный каучук | 0,18 | ||
| Клен | 0,19 | ||
| Липа (влажность 15%) | 0,15 | ||
| Лиственница | 0,13 | ||
| Опилки | 0,07-0,093 | ||
| Буксирный | 0,05 | ||
| Паркет дубовый | 0,42 | ||
| Паркет штучный | 0,23 | ||
| Панельный паркет | 0,17 | ||
| Пихта | 0,1-0,26 | ||
| Тополь | 0,17 | ||
Металлы очень хорошо проводят тепло.Они часто являются мостом холода в конструкции. И это тоже нужно учитывать, чтобы исключить прямой контакт с помощью теплоизоляционных слоев и прокладок, что называется термическим разрывом. Теплопроводность металлов сведена в другую таблицу.
| Наименование | Коэффициент теплопроводности | Наименование | Коэффициент теплопроводности | |
|---|---|---|---|---|
| Бронза | 22-105 | Алюминий | 202-236 | |
| Медь | 282-390 | Латунь | 97-111 | |
| Серебро | 429 | Утюг | 92 | |
| Олово | 67 | Сталь | 47 | |
| Золото | 318 |
Как рассчитать толщину стенки
Чтобы в доме было тепло зимой и прохладно летом, необходимо, чтобы ограждающие конструкции (стены, пол, потолок / крыша) имели определенное термическое сопротивление.Это значение отличается для каждого региона. Это зависит от средней температуры и влажности в конкретной местности.
Термическое сопротивление ограждающих конструкций
для регионов России
Чтобы счета за отопление не были слишком большими, стройматериалы и их толщину нужно выбирать так, чтобы их суммарное термическое сопротивление было не меньше указанного в таблице.
Расчет толщины стен, толщины утеплителя, отделочных слоев
Для современного строительства типична ситуация, когда стена многослойная.кроме несущей конструкции есть утеплитель, отделочные материалы. Каждый из слоев имеет свою толщину. Как определить толщину утеплителя? Расчет прост. По формуле:
Р – термическое сопротивление;
p – толщина слоя в метрах;
к – коэффициент теплопроводности.
Для начала нужно определиться с материалами, которые вы будете использовать при строительстве. Причем нужно точно знать, из какого материала стены, утеплителя, отделки и т. Д.будет. Ведь каждый из них способствует теплоизоляции, а при расчете учитывается теплопроводность строительных материалов.
Термическое сопротивление считается первым конструкционным материалом (из которого будут построены стена, пол и т. Д.), Затем толщина выбранного утеплителя подбирается «по остаточному» принципу. Также можно учитывать теплоизоляционные характеристики отделочных материалов, но обычно они идут «в плюс» к основным.Так закладывается определенный запас «на всякий случай». Этот запас позволяет сэкономить на отоплении, что впоследствии положительно сказывается на бюджете.
Пример расчета толщины утеплителя
Возьмем пример. Стену будем строить кирпичную – полтора кирпича, утеплим минеральной ватой. Согласно таблице тепловое сопротивление стен для региона должно быть не менее 3,5. Расчет для этой ситуации показан ниже.
Если бюджет ограничен, минеральной ватой можно взять 10 см, а недостающее будет покрыто отделочными материалами .