|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
spb.ru
..1800
Сравнительная таблица теплопроводности современных строительных материалов
Строительство любого дома, будь то коттедж или скромный дачный домик, должно начинаться с разработки проекта.
На этом этапе закладывается не только архитектурный облик будущего строения, но и его конструктивные и теплотехнические характеристики.
Схема теплопроводности и толщины материалов.
Основной задачей на этапе проекта будет не только разработка прочных и долговечных конструктивных решений, способных поддерживать наиболее комфортный микроклимат с минимальными затратами. Помочь определиться с выбором может сравнительная таблица теплопроводности материалов.
Понятие теплопроводности
В общих чертах процесс теплопроводности характеризуется передачей тепловой энергии от более нагретых частиц твердого тела к менее нагретым. Процесс будет идти до тех пор, пока не наступит тепловое равновесие. Другими словами, пока не сравняются температуры.
Коэффициент теплопроводности кирпичей.
Применительно к ограждающим конструкциям дома (стены, пол, потолок, крыша) процесс теплопередачи будет определяться временем, в течение которого температура внутри помещения сравняется с температурой окружающей среды.
Чем более продолжителен по времени будет этот процесс, тем помещение будет более комфортным по ощущениям и экономичным по эксплуатационным расходам.
Численно процесс переноса тепла характеризуется коэффициентом теплопроводности. Физический смысл коэффициента показывает, какое количество тепла за единицу времени проходит через единицу поверхности. Т.е. чем выше значение этого показателя, тем лучше проводится тепло, значит, тем быстрее будет происходить процесс теплообмена.
Соответственно, на этапе проектных работ необходимо спроектировать конструкции, теплопроводность которых должна иметь по возможности наименьшее значение.
Вернуться к оглавлению
Факторы, влияющие на величину теплопроводности
Теплопроводность материалов, используемых в строительстве, зависит от их параметров:
Зависимость теплопроводности газобетона от плотности.
- Пористость — наличие пор в структуре материала нарушает его однородность. При прохождении теплового потока часть энергии передается через объем, занятый порами и заполненный воздухом.
Принято за отсчетную точку принимать теплопроводность сухого воздуха (0,02 Вт/(м*°С)). Соответственно, чем больший объем будет занят воздушными порами, тем меньше будет теплопроводность материала. - Структура пор — малый размер пор и их замкнутый характер способствуют снижению скорости теплового потока. В случае использования материалов с крупными сообщающимися порами в дополнение к теплопроводности в процессе переноса тепла будут участвовать процессы передачи тепла конвекцией.
- Плотность — при больших значениях частицы более тесно взаимодействуют друг с другом и в большей степени способствуют передаче тепловой энергии. В общем случае значения теплопроводности материала в зависимости от его плотности определяются либо на основе справочных данных, либо эмпирически.
- Влажность — значение теплопроводности для воды составляет (0,6 Вт/(м*°С)). При намокании стеновых конструкций или утеплителя происходит вытеснение сухого воздуха из пор и замещение его каплями жидкости или насыщенным влажным воздухом. Теплопроводность в этом случае значительно увеличится.
- Влияние температуры на теплопроводность материала отражается через формулу:
Принято за отсчетную точку принимать теплопроводность сухого воздуха (0,02 Вт/(м*°С)). Соответственно, чем больший объем будет занят воздушными порами, тем меньше будет теплопроводность материала.
Теплопроводность в этом случае значительно увеличится.λ=λо*(1+b*t), (1)
где, λо — коэффициент теплопроводности при температуре 0 °С, Вт/м*°С;
b — справочная величина температурного коэффициента;
t — температура.
Вернуться к оглавлению
Практическое применение значения теплопроводности строительных материалов
Из понятия теплопроводности напрямую вытекает понятие толщины слоя материала для получения необходимого значения сопротивления теплового потока. Тепловое сопротивление — нормируемая величина.
Упрощенная формула, определяющая толщину слоя, будет иметь вид:
Таблица теплопроводности утеплителей.
H=R/λ, (2)
где, H — толщина слоя, м;
R — сопротивление теплопередаче, (м2*°С)/Вт;
λ — коэффициент теплопроводности, Вт/(м*°С).
Данная формула применительно к стене или перекрытию имеет следующие допущения:
- ограждающая конструкция имеет однородное монолитное строение;
- используемые стройматериалы имеют естественную влажность.
При проектировании необходимые нормируемые и справочные данные берутся из нормативной документации:
- СНиП23-01-99 — Строительная климатология;
- СНиП 23-02-2003 — Тепловая защита зданий;
- СП 23-101-2004 — Проектирование тепловой защиты зданий.
Вернуться к оглавлению
Теплопроводность материалов: параметры
Принято условное разделение материалов, применяемых в строительстве, на конструкционные и теплоизоляционные.
Конструкционные материалы применяются для возведения ограждающих конструкций (стен, перегородок, перекрытий). Они отличаются большими значениями теплопроводности.
Значения коэффициентов теплопроводности сведены в таблицу 1:
Таблица 1
| Материал | Коэффициент теплопроводности, Вт/(м*°С). |
| Пенобетон | (0,08 — 0,29) — в зависимости от плотности |
| Древесина ели и сосны | (0,1 — 0,15) — поперек волокон 0,18 — вдоль волокон |
| Керамзитобетон | (0,14-0,66) — в зависимости от плотности |
| Кирпич керамический пустотелый | 0,35 — 0,41 |
| Кирпич красный глиняный | 0,56 |
| Кирпич силикатный | 0,7 |
| Железобетон | 1,29 |
Подставляя в формулу (2) данные, взятые из нормативной документации, и данные из Таблицы 1, можно получить требуемую толщину стен для конкретного климатического района.
При выполнении стен только из конструкционных материалов без использования теплоизоляции их необходимая толщина (в случае использования железобетона) может достигать нескольких метров. Конструкция в этом случае получится непомерно большой и громоздкой.
http://ostroymaterialah.ru/youtu.be/iTAN9cIP7Ns
Допускают возведение стен без использования дополнительного утепления, пожалуй, только пенобетон и дерево. И даже в этом случае толщина стены достигает полуметра.
Теплоизоляционные материалы имеют достаточно малые величины значения коэффициента теплопроводности.
Основной их диапазон лежит в пределах от 0,03 до 0,07 Вт/(м*°С). Наиболее распространенные материалы — это экструдированный пенополистирол, минеральная вата, пенопласт, стекловата, утепляющие материалы на основе пенополиуретана. Их использование позволяет значительно снизить толщину ограждающих конструкций.
Читайте также: Опилкобетонный блок
Пено и газоблоки
О размерах пенобетонного блока — читайте здесь.
Вернуться к оглавлению
Теплопроводность при строительстве
Схема сравнения теплопроводности стен из газобетона и кирпича.
При проектировании и производстве строительных работ необходимо учитывать возможные пути теплопотерь:
- 30-40% потерь тепла приходится на поверхность стен;
- 20-30% — через межэтажные перекрытия и крышу;
- около 20% потерь приходится на поверхность, занимаемую оконными и дверными проемами;
- приблизительно 10% тепла уходит из помещения через плохо утепленные полы.
Важным фактором при учете теплопроводности в строительстве является обеспечение надлежащей ветро- и пароизоляции. В наибольшей степени это справедливо для пористых утеплителей. Т.е. при ограничении доступа влаги внутрь конструкций (как извне, так и снаружи) сопротивление теплопередачи будет выше. Утеплитель будет более эффективно работать, соответственно, потребуется меньшая толщина конструкций.
В идеале стены и перекрытия должны выполняться из теплоизоляционных материалов.
Однако они обладают низкой конструкционной прочностью, что ограничивает широту их применения. Возникает необходимость выполнять основные несущие конструкции из кирпича, дерева, пенобетонных блоков и т.п.
Наиболее распространенным вариантом конструкций домов, встречающимся на практике, является комбинация несущей конструкции и теплоизоляции.
Здесь можно различить:
Сравнение теплопроводности соломобетонных блоков с другими материалами.
- Каркасный вариант строительства — основной каркас, обеспечивающий пространственную жесткость, выполняется из деревянных досок или брусьев. Утеплитель укладывается в межстоечное пространство. В некоторых случаях для достижения требуемых показателей по энергоэффективности осуществляется дополнительное утепление снаружи каркаса.
- Возведение стен дома из кирпича, пористых бетонных блоков, дерева — утепление осуществляется по наружной поверхности. Слой утеплителя компенсирует избыточную теплопроводность основного стенового материала. С другой стороны материал основной стены несет на себе нагрузки, компенсируя малую механическую прочность утеплителя.
С другой стороны материал основной стены несет на себе нагрузки, компенсируя малую механическую прочность утеплителя.Аналогичные закономерности будут справедливы при возведении межэтажных перекрытий и кровельных конструкций.
http://ostroymaterialah.ru/youtu.be/IkBtZSqC6Nc
Таким образом, используя комбинацию материалов с требуемыми значениями коэффициентов теплопроводности, можно получить оптимальные по свойствам и толщине ограждающие конструкции здания.
Теплопроводность – Проектирование зданий
Мы используем файлы cookie, чтобы обеспечить вам максимально удобные условия пользования нашим веб-сайтом. Вы можете узнать о наших файлах cookie и о том, как отключить файлы cookie, в нашей Политике конфиденциальности. Если вы продолжите использовать этот веб-сайт без отключения файлов cookie, мы будем считать, что вы довольны их получением. Закрывать.
Редактировать эту статью
Последняя редакция 25 Сен 2020
См. вся история
Теплопроводность (иногда называемая значением k или лямбда-значением (λ)) — это мера скорости, с которой разница температур передается через материал.
Чем ниже теплопроводность материала, тем медленнее скорость, с которой разница температур передается через него, и, следовательно, тем эффективнее он как изолятор. В широком смысле, чем ниже теплопроводность ткани здания, тем меньше энергии требуется для поддержания комфортных условий внутри.
Теплопроводность является основным свойством материала, не зависящим от толщины. Измеряется в ваттах на метр-кельвин (Вт/мК).
Термическое сопротивление слоев ткани здания (R измеряется в м²K/Вт) можно рассчитать исходя из толщины каждого слоя / теплопроводность этого слоя.
Значение U элемента здания может быть рассчитано как сумма термических сопротивлений (значения R) слоев, из которых состоит элемент, плюс сопротивление его внутренней и внешней поверхности (Ri и Ro).
Значение U = 1 / (ΣR + Ri + Ro)
Значения U (иногда называемые коэффициентами теплопередачи или коэффициентами теплопередачи) используются для измерения того, насколько эффективно элементы строительной ткани являются изоляторами.
Стандартами для измерения теплопроводности являются BS EN 12664, BS EN 12667 и BS EN 12939. В отсутствие значений, предоставленных производителями продуктов после испытаний теплопроводности , данные теплопроводности получены из BS EN 12524 Строительные материалы и изделия. Гигротермические свойства.
Значения теплопроводности типичных строительных материалов показаны ниже.
| Материал | Вт/мК |
| Блоки (светлые) | 0,38 |
| Блоки (средние) | 0,51 |
| Блоки (плотные) | 1,63 |
| Кирпич (открытый) | 0,84 |
| Кирпич (защищенный) | 0,62 |
| ДСП | 0,15 |
| Бетон (пористый) | 0,16 |
| Бетон (плотный) | 1,4 |
| одеяло из стекловолокна | 0,033 |
| стекло | 1,05 |
| пеностеклянный заполнитель (сухой) | 0,08 |
| пеньковые плиты | 0,40 |
| конопляный бетон | 0,25 |
| минеральная вата | 0,038 |
| раствор | 0,80 |
| фенольная пена (PIR) | 0,020 |
| гипс (гипс) | 0,46 |
| гипсокартон (гипс) | 0,16 |
| пенополистирол | 0,032 |
| пенополиуретан (PUR) | 0,025 |
| штукатурка (песок/цемент) | 0,50 |
| стяжка (цемент/песок) | 0,41 |
| сталь | 16 – 80 |
| камень (известняк) | 1,30 |
| камень (песчаник) | 1,50 |
| камень (гранит) | 1,7 – 4,0 |
| каменная крошка | 0,96 |
| тюк соломы | 0,09 |
| лесоматериалы (хвойные породы) | 0,14 |
| древесина (лиственная древесина – обычно используется) | 0,14 – 0,17 |
| древесноволокнистая плита | 0,11 |
- Условные обозначения для расчета коэффициентов линейной теплопередачи и температурных коэффициентов.
- г-значение.
- Теплопередача.
- Изоляция.
- k-значение.
- Ограничение параметров ткани.
- Значение R.
- Термический допуск.
- Термическая масса.
- Значение U.
- Условные обозначения U-значения на практике: рабочие примеры с использованием BR 443.
- Поделиться
- Добавить комментарий
- Отправьте нам отзыв
- Посмотреть история комментариев
Термическое сопротивление
Тепловое сопротивление
Тепловой поток через строительную конструкцию зависит от разницы температур на ней, проводимости используемых материалов и толщины материалов. Конечно, разница температур является внешним фактором. Толщина и проводимость являются свойствами материала. Большая толщина означает меньший тепловой поток и, следовательно, более низкую проводимость. В совокупности эти параметры формируют термическое сопротивление конструкции.
Термическое сопротивление пропорционально толщине слоя конструкции и обратно пропорционально его проводимости. Строительный слой с высоким термическим сопротивлением (например, минеральная вата) является хорошим изолятором; материал с низким тепловым сопротивлением (например, бетон) является плохим изолятором.
Сопротивление против удельного сопротивления
Удельное сопротивление — это свойство материала, которое относится к способности этого материала сопротивляться потоку тепла. С другой стороны, сопротивление является свойством объекта и зависит как от удельного сопротивления материала, так и от его общей толщины внутри этого конкретного объекта.
Поскольку удельное сопротивление является обратной величиной проводимости, а значения проводимости для большинства строительных материалов гораздо легче получить, чем удельное сопротивление, можно рассчитать сопротивление материала, используя проводимость, следующим образом:
R = л/к
Где:
R = тепловое сопротивление на единицу площади куска материала (м²K/Вт),
l = представляет толщину материала (м), и
k = представляет проводимость материала (Вт/мК).
Общее тепловое сопротивление
Строительная конструкция обычно состоит из ряда различных материалов, которые могут считаться действующими: меньше энергии для данной разницы температур. Примером этого является пустотелая кирпичная стена, с двумя слоями кирпича, воздушным зазором и гипсокартоном 12 мм – все последовательно.
Параллельно
Когда материалы размещаются параллельно, их коэффициенты теплопроводности складываются, и общий поток энергии увеличивается для заданной разницы температур. Примером этого может быть полая кирпичная стена с вставленным в нее окном.
Общее сопротивление элемента включает все сопротивления отдельных материалов, из которых он состоит, а также внутреннее и внешнее сопротивление воздушной пленки. Его единицы обратны проводимости.
то есть: м²K/Вт.
Сопротивление воздушной пленки
Сопротивление воздушной пленки возникает в результате конвекционных потоков на поверхности материала. Когда поверхность нагревается или остывает, это влияет на температуру непосредственно прилегающего воздуха.
Затем он начинает расти или падать в зависимости от того, жарче или холоднее. Это имеет тот же эффект, что и увеличение сопротивления материала потоку тепла.
Композитные строительные материалы
Для композитного строительного элемента, состоящего из нескольких слоев различных материалов, его общее сопротивление определяется как:
Rt = Rso + ∑Rn + Rsi
где сопротивление n-го слоя:
Rn = ln/kn
Rt = общее общее сопротивление элемента (м²K/Вт),
Rn = сопротивление n-го материала в составном элементе (м²K/ Вт),
(м²K/Вт)
Rso и Rsi — внешнее и внутреннее поверхностное сопротивление соответственно (м²K/Вт)
ln = толщина n-го материала в композитном элементе (м), а n-го материала в композитном элементе (Вт/м·К).
К счастью, о различных материалах известно достаточно, чтобы можно было рассчитать общие тепловые характеристики для наиболее распространенных строительных систем фиксированных размеров, чтобы можно было получить общее сопротивление (или проводимость).