Утеплителей коэффициент теплопроводности: Теплопроводность утеплителей таблица

Содержание

Утеплители | Теплоизоляция

Керамзитовые гранулы

Керамзит изготавливается из чистой глины и является естественным минеральным изолирующим материалом. Керамзит производится путем обжига гранул сырой глины при температуре 1050 – 1300°C во вращающихся барабанах-печах. При воздействии высокой температуры глиняные шарики вспучиваются, образуя овальные и круглые гранулы с пористой и ячеистой структурой. Керамзит является интересным теплоизоляции материалом, поскольку является легким, но очень твердым. Насыпная плотность керамзита меняется в зависимости от размера гранулы (от 0 до 40 мм: от 250 до 800 кг/м3). Гранулы могут быть использованы в качестве засыпного утеплителя, а также в составе облегченных растворов и строительных блоков. Как и в случае с большинством минеральных утеплителей, основным недостатком керамзита является высокая энергоемкость производства, что приводит к высокой степени эмиссии CO2. Другим недостатком керамзита, как утеплителя, является относительно высокий коэффициент теплопроводности (0,07-0,1 Вт/м*°C), что, при строительстве, должно быть компенсировано значительной толщиной изоляционного слоя.

Древесное волокно

Древесина – возобновляемый и вторично перерабатываемый материал с относительно низкой теплопроводностью. Изолирующие свойства массива древесины считаются приемлемыми, однако после переработки (трансформации) дерево может стать очень эффективным утеплителем. Из древесного волокна, полученного путем измельчения отходов деревообрабатывающей промышленности, производят несколько видов утеплителей с разными свойствами: это просто опилки (используется в качестве засыпки), утеплители в виде мягких рулонов или плит, а также жестких и относительно твердых панелей. Рулоны и плиты из мягкого древесного волокна бывают различных толщин (от 40 до 200 мм) и, в основном, используются в качестве внутренней изоляции, тогда как жесткими и твердыми панелями обшивают стены, обустраивают полы, потолки и кровлю. Основным различием между мягкими и твердыми утеплителями из древесного волокна является их плотность: мягкие утеплители имеют плотность от 45 до 55 кг/м3, а жесткие – от 160 до 270 кг/м3, что позволяет последним сочетать в себе такие важные свойства утеплителя как теплоемкость и теплоизоляцию.

Волокна хлопка

Волокна хлопка – это обрезки текстильной промышленности. Неиспользованное в процессе производства текстиля волокно хорошо промывается, отбеливается и превращается в кардочес, из которого и производится утеплитель. Благодаря очень тонким волокнам, хлопок с легкостью удерживает в себе воздух, что позволяет его использовать в качестве отличного природного теплоизолирующего материала. Лямбда утеплителя из хлопка – 0,04 Вт/м*°C. Средняя плотность – около 30 кг/м3, поэтому он считается относительно легким, даже среди «одноклассников». С другой стороны, утеплитель из хлопка имеет высокие показатели гигроскопичности, что обеспечивает прием и прохождение через утеплитель водяного пара без ощутимого ущерба по показателю тепловой эффективности. Утеплитель из хлопка может поставляться как россыпью, так и в рулонах.

Волокна льна

Лен – растение не требующее специального ухода и обработки пестицидами в процессе выращивания. Для теплоизоляции используют короткие льняные волокна. После специальной обработки (иногда включающей в себя обработку боратами для огнестойкости), волокна льна проходят операцию кардочесания, после чего термически скрепляются волокнами полиэстра, который придает утеплителю формостабильность и дополнительную упругость. Льняные утеплители поставляются в трех формах соответствующих плотностей: россыпью, в виде гибких рулонов и в форме плит. В зависимости от плотности, теплоемкость утеплителя из льна варьируется, оставаясь в целом относительно низкой. С другой стороны, льняной утеплитель имеет отличные показатели по теплопроводности: лямбда утеплителя из льна – от 0,037 Вт/м*°C.

Овечья шерсть

Овечья шерсть используется человечеством для защиты от холода с древних времен. Перед использованием в составе утеплителя, овечья шерсть проходит операцию мойки, а также обработку борной солью. Далее, шерсть проходит операцию термоскрепления полиэстром (около 12% состава утеплителя) и кардочесания. Полученный таким образом утеплитель имеет достаточно низкий коэффициент теплопроводности (от 0,035 до 0,050 Вт/м*°C) и отличные свойства по гигроскопичности (может поглощать влагу в количестве до 33% от своего веса без потери своих свойств). Утеплитель из овечьей шерсти может использоваться при утеплении стен, кровли и полов. Наиболее подходящим является выбор теплоизоляции из овечьей шерсти в виде плит. Кроме этого, утеплитель из овечьей шерсти доступен в виде россыпи для использования при задувной технологии утепления.

Минеральные волокна

Утеплители из минеральных волокон на сегодняшний день являются наиболее распространенными. Сырье для изготовления теплоизоляционных материалов из минеральных волокон бывает двух видов: переработанное стекло и кварцевый песок (стекловата) или вулканические породы (минеральная вата). Сырье расплавляется при температурах 1000-1500°C, после чего проходит операцию волокнообразования при помощи центрифуг. Далее, тончайшие волокна обрабатываются специальным связующим и проходят операцию волоконоосаждения, образуя материал в виде «ковра», который подвергается термообработке (для полимеризации связующего) и дальнейшей резке. Новейшие композиции связующего позволяют несколько уменьшить дальнейшую эмиссию формальдегида. Минеральная вата (стекловата) доступны в виде россыпи, в форме гибких рулонов, полужестких плит или композитных панелей, которые имеют неоспоримые показатели по тепловой эффективности при относительно низкой цене. Строительные утеплители на базе минеральных волокон часто критикуются за потерю теплоизолирующих свойств в течение относительно небольшого срока эксплуатации в результате воздействия влаги (потеря объема, осыпание, резкое снижение эффективности во влажной среде).

Вспученный пробковый агломерат

Гранулы пробки, полученные в результате измельчения коры пробкового дуба, нагреваются в автоклаве до 300°C и вспучиваются, замыкая в себе большой объем воздуха. При этом, в результате такого преобразования, гранулы пробки не только приобретают наилучшие теплоизоляционные свойства, но и агрегируются благодаря суберину, содержащемуся в пробке и выполняющему роль связующего вещества. Пробковый агломерат может поставляться как россыпью, так и в виде плит толщиной от 20 до 100мм. Пробка может использоваться во всех теплоизоляционных операциях – россыпью, в стенах каркасных домов, в качестве утепления фундамента и заграждающих конструкций: как изнутри так и снаружи, включая технологию «мокрого фасада». Стоит отметить, что пробка – это материал с низкой паропроницаемостью (в отличие от других природных утеплителей). Тем не менее, пробковый утеплитель участвует в газообмене и обеспечивает комфорт как летом, так и зимой, благодаря своей относительно высокой плотности. Пробка не гниет и может быть использована для утепления оснований стен (цоколя) с внешней стороны.

Целлюлозная вата

Целлюлозная вата или принято еще называть Эковата – это результат переработки макулатуры: макулатура измельчается и проходит специальную процедуру обработки различными соединениями (гипс, бораты, соли натрия, кальция, бокситы, и т. д.) для придания утеплителю биостойкости (плесень, грибы, насекомые) и огнестойкости. Чаще всего встречается рассыпная целлюлозная вата, вдуваемая обученным специалистом с помощью специальной техники «в сухую» (в горизонтальные и наклонные полости) или в увлажненном виде (вертикальные полости). Указанные методы монтажа имеют безусловные преимущества, поскольку целлюлозный утеплитель заполняет собой мельчайшие пустоты, что положительно влияет на эффективность теплоизоляционной оболочки в целом. Существуют также плиты из целлюлозной ваты, предполагающие упрощенный монтаж.

Солома

Солома является наиболее экономичным утеплителем из всех теплоизоляционных материалов (с финансовой точки зрения). Солома – быстро возобновляемый, легко доступный материал, не требующий никакой обработки до того, как стать эффективным утеплителем. Необходимая толщина утепленных соломой стен зависит также от ориентации соломенных волокон в стене – укладывать соломенные блоки рекомендуется так, чтобы волокна были перпендикулярны движению тепла через стену. Стены из соломы, как правило, покрывают каким-нибудь «дышащим» слоем (например, глина с соломой, известь с коноплей и т.д.), который пропускает водяной пар наружу. Кроме этого, стены из соломенного утеплителя могут обшиваться каким-нибудь паропроницаемым плитным материалом (например, плитами Green Board).

7 основных свойств теплоизолятора

КОРОТКО О ГЛАВНОМ

Основные свойства утеплительного материала:

1. Формостабильность, это сохранность с течением времени геометрических параметров материала, – это основной фактор, определяющий качество утепления. И вот почему. По итогам ряда независимых лабораторных испытаний было доказано, что потери тепла через щели между теплоизоляционными плитами либо матами могут составлять до 40%. В то же время испытания на долговечность теплоизоляционных материалов в реальной конструкции показали, что материал с течением времени не изменял своего коэффициента теплопроводности.

На основании этого было сделано заключение, что к критериям качества теплоизоляции, определяющим долговечность материала в конструкции, в первую очередь следует относить именно сохранение геометрических размеров материала. Именно стабильность формы и размеров материала обеспечивает надежную теплоизоляцию сооружения на заданном уровне в течение заданного времени.

2. Теплопроводность. Одно из главных свойств современных утеплителей. Известно, что различные материалы проводят теплоту по-разному: одни – лучше, например, металлы, другие – хуже, как теплоизоляционные материалы. Теплопроводность зависит от средней плотности и химического состава материала, его структуры, пористости, влажности и средней температуры материала. Общая толщина слоя утеплителя, а, следовательно, и количество приобретаемого утеплителя, зависит от его коэффициента теплопроводности, значение которого обязательно указывается на этикетке. Однако известно, что с повышением влажности теплоизоляционных материалов теплопроводность повышается.

Поэтому одним из важных свойств при определении качества теплоизоляции, является cорбционная влажность.

3. Cорбционная влажность, поскольку она влияет на коэффициент теплопроводности материала. К слову, теплоизоляция – это не только защита от холода, но и защита от перегрева. Известно, что затраты на выработку единицы холода в 2 раза выше, чем на выработку единицы тепла.

4. Морозостойкость. Способность материала выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без существенного повышения коэффициента теплопроводности и признаков потери прочности. Показателя морозостойкости для теплоизоляционных материалов пока не существует, хотя, очевидно, что он необходим, особенно для жителей Севера.

5. Возвратимость. Свойство утеплителя восстанавливать первоначальные форму и толщину после снятия нагрузки называется возвратимостью. Оно обусловлено упругими свойствами структуры теплоизоляционного материала и измеряется в процентах. Например, показатель возвратимости 98%, характерный для большинства изделий из войлока, показывает, что после снятия внешней нагрузки конечная толщина изделия будет составлять 98% (от первоначальной).

6. Акустические свойства. Значение этих свойств теплоизоляционных материалов понятно всем. Лучшими звукопоглощающими свойствами обладают изделия из войлока, а конструкции, содержащие эти изделия, обладают наилучшими показателями по звукоизоляции.

7. Гибкость. Еще одно важное свойство теплоизоляционных материалов – способность утеплителя огибать криволинейную поверхность. Гибкие утеплители способны огибать поверхности любого радиуса без разрывов слоя, тогда как жесткие утеплители ломаются при утеплении криволинейных поверхностей даже большого радиуса.

НА ЗАМЕТКУ

Теплоизоляционные материалы с точки зрения обеспечения пожарной безопасности характеризуются свойствами горючести. Существуют негорючие (группа НГ) и горючие материалы, которые в свою очередь, подразделяются на Г1 – слабогорючие, Г2 – умеренногорючие, Г3 – нормальногорючие, Г4 – сильногорючие. У теплоизоляционных материалов признанных производителей группы горючести – НГ и Г1.

По мнению специалистов, группа горючести материала не является основным критерием для выбора утеплителя, поскольку для конструкции важен класс пожарной опасности. А он определяется на основании натурных испытаний. Очень часто, даже горючие материалы позволяют добиться требуемых показателей пожарной опасности конструкции.

Изоляционные материалы – инженерные синтетические системы

Подводное применение

Углеводороды, образующиеся во время подводных операций, склонны к закупорке парафинами или гидратами, которые могут образовываться, когда температура жидкости падает ниже некоторой критической температуры. Поэтому важно сохранить тепло жидкости и предотвратить чрезмерное охлаждение во время производства и периода остановки. Это становится все более серьезной проблемой, поскольку добыча переместилась в более глубокие воды и потребовались более длинные выкидные линии, а также появилось множество различных методов изоляции.

В настоящее время обычно изолируются следующие компоненты: перемычки, мокрые деревья и клапаны, салазки, стояки, коллекторы и выкидные линии.

Хотя требования и нужды специфичны для каждого приложения, существует несколько проблем, которые обычно являются критическими в таких ситуациях. К ним относятся долгосрочные характеристики материала при повышенных температурах, дифференциальное тепловое расширение и сжатие, сложная кривизна, простота установки и совместимость с оборудованием, а также общая стоимость проекта.

Высокая гидростатическая прочность и прочность на сжатие, а также свойства низкой плотности, которые делают синтактическую пену эффективным материалом для плавучести, в сочетании с ее низкой теплопроводностью делают ее естественным выбором в качестве изолятора для подводного применения. В частности, благодаря своей тепловой эффективности и водостойкости синтетическая пена нашла широкое применение для изоляции подводного оборудования.

Применение пластмасс и композитов

Во многих промышленных процессах традиционные изоляционные материалы, такие как вспененный пенопласт, минеральная вата и аналогичные продукты, не обладают достаточной прочностью, чтобы выдерживать суровые условия обработки. Высокая прочность на сжатие, низкий коэффициент теплового расширения и ударная вязкость некоторых сортов синтаксиса идеально подходят. Кроме того, эти материалы с низкой теплопроводностью обеспечивают лучшую термостойкость, чем композиты на основе стекловолокна, которые нашли применение в последнее время. Это означает лучший контроль температуры и меньшие потери тепла во время процесса. Синтаксис также изотропен и поэтому не требует определенной ориентации для достижения желаемых тепловых или механических свойств. Механическая обработка и обращение с материалом также облегчается за счет исключения стеклянных волокон, которые опасны для операторов и мешают работе технологического оборудования.

Типичные тепловые свойства в диапазоне плотностей:

фунт/фут³ (кг/м3)	БТЕ-дюйм/ч-фут2-⁰F	Вт/м-⁰⁰K	3 BTU-дюйм/час-фут2-⁰F	KJ/m3-⁰K
24 (385)	0. 42	0.061	13.45	895
32 (512)	0.53	0.076	15.37	1026
40 (640)	0,83	0.115	17.29	1157
48 (768)	1.210	0.175	19.21	1287

Thermal Materials

The high loading of hollow glass spheres in syntactic foams gives them как низкая теплопроводность, так и низкая удельная теплоемкость при чрезвычайно высокой прочности. Клиенты часто используют эти свойства для изоляции трубопроводов и подводного оборудования.

Калькулятор коэффициента теплопередачи

Калькулятор коэффициента теплопередачи поможет вам определить общий коэффициент теплопередачи или коэффициент пленки . Этот параметр жизненно важен для большинства расчетов теплопередачи и

изоляции , особенно для стен зданий.

Например, если проектировщик хочет уменьшить теплопередачу через стену здания или теплообменник, он добавляет несколько слоев изоляции .

Этот инструмент использует уравнение коэффициента теплопередачи, предоставляя вам возможность добавить до 10 слоев к вашей стене и возвращая тепловое сопротивление и общий коэффициент теплопередачи для многослойной конструкции.

Теплопередача путем теплопроводности и конвекции в стене.

Коэффициент теплопередачи зависит от толщины стенки, теплопроводности и площади контакта стенки . Инструмент учитывает свободную конвекцию по обеим сторонам стены при выполнении расчетов. Различные типы конвекции и геометрии потока также существуют с использованием числа Нуссельта. Читайте дальше, чтобы понять, что такое коэффициент теплопередачи и как использовать формулу коэффициента теплопередачи. 9\text{th}n-й слой; и

k – Теплопроводность материала слоя.

Знаете ли вы?
ниже значение коэффициента теплопередачи, лучше изоляция , обеспечиваемая конструкцией, и наоборот.

Понятие теплового сопротивления — Это сопротивление материала тепловому потоку или проводимости . Другими словами, термическое сопротивление – это отношение разницы температур и количества тепла, проходящего через среду. Это аналогично сопротивлению тока, которое составляет:

I=V1−V2Re\quad I = \frac{V_1 – V_2}{R_e}I=ReV1−V2

где:

III – Текущий ;
V1-V2V_1 – V_2V1-V2 – Разность напряжений ; и
ReR_eRe – Сопротивление .

Здесь ток представляет собой скорость теплопередачи, QQQ, разность напряжений представляет собой разность температур, T1−T2T_1 – T_2T1−T2 . Электрическое сопротивление соответствует тепловому сопротивлению RtR_tRt . {n} \frac{L_i}{k_i}Rt=A1i=1∑nkiLi

Понятие термического сопротивления при передаче тепла через стены.

Вышеприведенный случай относится только к проводимости -только. Однако когда внутренние и внешние поверхности стен подвергаются воздействию воздуха или любых других жидкостей, необходимо учитывать еще один фактор. В этом случае коэффициент конвективной теплопередачи hhh используется для определения конвективного сопротивления среды. Таким образом, что:

Rconv=1hA\quad R_\text{conv} = \frac{1}{hA}Rconv=hA1

Чтобы узнать общий коэффициент теплопередачи, мы прибавляем конвективное сопротивление к кондуктивному сопротивлению , RtR_tRt: 92) БТЕ/(ч⋅∘F⋅фут2).

Как рассчитать коэффициент теплопередачи или коэффициент пленки

Калькулятор имеет два режима :

Только теплопроводность; и
Проводка с конвекцией с обеих сторон.

В дополнение к этому, он начинается с одного слоя материала, на котором можно накладывать или удалять слои с помощью кнопки добавить или удалить .

Чтобы найти общий коэффициент теплопередачи и термическое сопротивление:

Выберите режим теплопередачи , скажем, только теплопроводность .
Введите область контакта, AAA.
Вставьте начальную толщину стенки, L0L_0L0.
Введите коэффициент теплопроводности материала стены, k0k_0k0.
Добавьте дополнительные слои с помощью кнопки Добавить в удобное для вас время.
Повторите шаги 3 и 4 для всех слоев.
Калькулятор дает тепловое сопротивление и общий коэффициент теплопередачи согласно конфигурации.

Составные стены
Этот инструмент можно использовать для определения коэффициента теплопередачи и термического сопротивления конструкции путем укладки до 11 слоев.

Пример: Использование калькулятора коэффициента теплопередачи

Найдите общий коэффициент теплопередачи окна, имеющего 2 слоя стекла толщиной 2 мм с зазором 92\cdot\text{K}ho=40 Вт/м2⋅K;

Теплопроводность воздуха, каир=0,026 Вт/м⋅Кк_{воздух} = 0,026 \text{ Вт/м}\cdot\text{К}каир=0,026 Вт/м⋅К; и

Теплопроводность стекла, kglass=0,78 Вт/м⋅Kk_{стекло} = 0,78 \text{ Вт/м}\cdot\text{K}kglass=0,78 Вт/м⋅K.

Чтобы найти термическое сопротивление и общий коэффициент теплопередачи:

Выберите режим теплопередачи , проводимость и конвекцию (в обе стороны) .
2\cdot\text{K}hi=10 Вт/м2⋅K.
Заполните детали начального слоя как L0=2 ммL_0 = 2 \text{ мм}L0=2 мм и k0=0,78 Вт/м⋅Kk_0 = 0,78\text{ Вт/м}\cdot\text{K} k0=0,78 Вт/м⋅К.
Используйте кнопку Добавить , чтобы вставить 2-й слой.
Вставьте свойства 2-го слоя как L1=5 ммL_1 = 5 \text{ мм}L1=5 мм и k1=0,026 Вт/м⋅Kk_1 = 0,026\text{ Вт/м}\cdot\text{K} k1=0,026 Вт/м⋅К.
Используйте кнопку Добавить , чтобы вставить 3-й слой.
Введите свойства 3-го слоя как L2=2 ммL_2 = 2 \text{ мм}L2=2 мм и k2=0,78 Вт/м⋅Kk_2 = 0,78\text{ Вт/м}\cdot\text{K} k2=0,78 Вт/м⋅К. 92\cdot\text{K}ho=40 Вт/м2⋅K.

Использование калькулятора теплового сопротивления:

R=1A[1hi+L0k0+L1k1+L2k2+1ho]R=11,2[110+0,0020,78+0,0050,026+0,0020,78+140]R=0,2687 °C/Вт\quad \скриптсайз \начать{выравнивать*} R &= \frac{1}{A} \left [ \frac{1}{h_i} + \frac{L_0}{k_0} + \frac{L_1}{k_1}+ \frac{L_2}{k_2} + \frac{1}{h_o}\right ] \\\\ R &= \frac{1}{1,2} \Big [ \frac{1}{10} + \frac{0,002}{0,78} + \frac{0,005}{0,026}+ \frac{0,002}{0,78} \ \ &\qquad \quad+ \frac{1}{40}\Big ] \\\\ R &= 0,2687 \ \text{°C/Вт} \end{align*}RRR=A1[hi1+k0L0+k1L1+k2L2+ho1]=1. 21[101+0.780.002 +0,0260,005+0,780,002+401]=0,2687 °C/Вт 92\кдот\текст{К} U=R1=0,26871=3,722 Вт/м2⋅K

Часто задаваемые вопросы

Что такое коэффициент теплопередачи?

Это отношение теплового потока через единицу площади к разности температур . Коэффициент теплопередачи показывает, насколько хорошо конструкция проводит тепло. Если значение этой константы пропорциональности низкое, это означает, что материал является лучшим изолятором.

Как рассчитать коэффициент теплопередачи?

Для расчета коэффициента теплопередачи:

Разделите толщину первого слоя на теплопроводность среды.
Повторите предыдущий шаг для всех слоев и добавьте их вместе.
Найдите обратную величину конвективного теплообмена для внутренней поверхности и , прибавьте к сумме .
Найдите обратную величину конвективной теплопередачи для внешней поверхности и добавьте это к сумме.