Теплопроводность стройматериалов: Теплопроводность строительных материалов — статьи от компании «Доминант»

Теплопроводность материалов. Как считают? Сравнительная таблица

Теплопроводность строительных материалов стала популярной темой в последние годы. Это связано с тем, что люди стали чаще задумываться о том, как сэкономить на отоплении дома зимой, либо сделать их более экологичными (если они отапливаются на угле, мазуте или другом неэкологичном топливе).

Полагаем, многие из вас уже слышали, что одни материалы хорошо проводят тепло, а другие — не очень. Соответственно из одних дома получаются сразу теплыми, а из других — их обязательно нужно утеплять. Но как же все это считают? По каким критериям и формулам? Об этом мы расскажем вам в данной статье.

Коэффициент теплопроводности Лямбда. Что это такое?

Коэффициент λ (лямбда) — это, пожалуй, наиболее важный параметр всех теплоизоляционных материалов. Его значение указывает на то, сколько тепла материал может пропускать через себя. То есть его показатель теплопроводности.

Чем ниже значение коэффициента λ (лямбда), тем меньше проводимость материала и, следовательно, он лучше изолирован от тепловых потерь. Это означает, что при одинаковых условиях больше тепла будет проходить через вещество с большей теплопроводностью.

Как же высчитывается этот коэффициент? Согласно второму закону термодинамики, тепло всегда уходит в область более низкой температуры. Для тела в форме теплопроводного кубоида в стационарных условиях количество передаваемого тепла зависит от вещества, пропорционально поперечному сечению тела, разности температур и времени теплопередачи.

Таким образом формула расчет будет выглядеть так:

Q = λ (S ΔTt / d)

отсюда лямбда:

λ = (Q / t) · (d / S ΔT)

где:

• λ (лямбда) — коэффициент теплопроводности;
• ΔQ — количество тепла, протекающего через тело;
• t — время;
• L — длина тела;
• S — площадь поперечного сечения корпуса;
• ΔT — разность температур в направлении теплопроводности;
• d — толщина перегородки.

За единицу измерения теплопроводности принимается система СИ — [Вт / (м · К)]. Она выражает количество теплового потока через единицу поверхности материала заданной толщины, если разница температур между двумя его сторонами составляет 1 Кельвин. Измеряют все эти показатели в специальных строительных лабораториях.

От чего зависит теплопроводность?

Итак, как мы уже убедились, коэффициент теплопроводности λ (лямбда) характеризует интенсивность теплопередачи через конкретный материал.

Так, например, наиболее теплопроводными являются металлы, а самыми слабыми — газы. Еще все проводники электричества, такие как медь, алюминий, золото или серебро, также хорошо пропускают через себя тепло, в то время как электрические изоляторы (дерево, пластик, резина) наоборот задерживают его.

Что может повлиять на этот показатель, кроме самого материала? Например, температура. Теплопроводность изоляционных материалов увеличивается с повышением температуры, а у металлов — напротив, уменьшается. Еще может повлиять наличие примесей. Сплавы разнородных металлов обычно имеют более низкую теплопроводность, чем их легирующие элементы.

В целом, теплопроводность веществ зависит, в основном, от их структуры, пористости, и прежде всего от их плотности. Поэтому, если производитель заявляет о низком значении лямбда при низкой плотности материала, — эта информация, как правило, не имеет ничего общего с действительностью и просто рекламный ход.

Значения теплопроводности для различных материалов

Сравнить, насколько тот или иной материал может пропускать тепло, вы можете воспользовавшись данной таблицей:

Материал	Теплопроводность [Вт / (м · К)]
Полиуретановая пена	0,025 — 0,045
Воздух	0,03
Минеральная вата	0,031 — 0,045
Пенополистирол	0,032 — 0,045
Войлок, маты и плиты из минеральной ваты	0,042 — 0,045
Дерево	0,16 — 0,3 (сосна и ель), 0,22 — 0,4 (дуб)
Кирпич	0,15 – 1,31
Портландцемент	0,29
Вода	0,6
Обычный бетон	1 — 1,7
Железобетон	1,7
Стекло	0,8
Армированное стекло	1,15
Полиэфирная смола	0,19
Гипсовая штукатурка	0,4 — 0,57
Мрамор	2,07 – 2,94
Нержавеющая сталь	17
Чугун	50

Применение коэффициента теплопроводности в строительстве

В строительстве действует одно простое правило — коэффициенты теплопроводности изоляционных материалов должны быть как можно ниже. Все потому, что чем меньше значение λ (лямбда), тем меньше можно сделать толщину изоляционного слоя, чтобы обеспечить конкретное значение коэффициента теплопередачи через стены или перегородки.

В настоящее время производители теплоизоляционных материалов (пенополистирол, графитовые плиты или минеральная вата) стремятся минимизировать толщину изделия за счет уменьшения коэффициента λ (лямбда), например, для полистирола он составляет 0,032-0,045 по сравнению с 0,15-1,31 у кирпича.

Что касается строительных материалов, то при их производстве коэффициент теплопроводности не имеет столь большого значения, однако в последние годы наблюдается тенденция к производству строительных материалов с низким показателем λ (например, керамических блоков, структурных изоляционных панелей, блоков из ячеистого бетона). Такие материалы позволяют построить однослойную стену (без утеплителя) или с минимально возможной толщиной утеплительного слоя.

Важно: коэффициент теплопроводности лямбда зависит от плотности материала, поэтому при покупке, к примеру, пенополистирола, обратите внимание на вес продукта. Если вес слишком мал, значит плиты не имеют заявленной теплоизоляции. Добавим, что производитель обязан указывать заявленное значение коэффициента теплопроводности на каждой упаковке.

Какой же строительный материал самый теплый?

В настоящее время это пенополиуретан (ППУ) и его производные, а также минеральная (базальтовая, каменная) вата. Они уже зарекомендовали себя как эффективные теплоизоляторы и сегодня широко применяются в утеплении домов.

Для наглядности о том, насколько эффективны эти материалы, покажем вам следующую иллюстрацию. На ней отображено какой толщины материала достаточно, чтобы удерживать тепло в стене дома:

А как же воздух и газообразные вещества? — спросите вы. Ведь у них коэффициент Лямбда еще меньше? Это верно, Но если мы имеем дело с газами и жидкостями, помимо теплопроводности, здесь надо также учитывать и перемещение тепла внутри них — то есть конвекции (непрерывного движения воздуха, когда более теплый воздух поднимается вверх, а более холодный — опускается).

Подобное явление имеет место в пористых материалах, поэтому они имеют более высокие значения теплопроводности, чем сплошные материалы. Все дело в том, что небольшие частички газа (воздух, углекислый газ) скрываются в пустотах таких материалов. Хотя такое может случится и с другими материалами — в случае если воздушные поры в них будут слишком большими, в них может также начать происходить конвекция.

Разница между теплопроводностью и теплопередачей

Помимо коэффициента теплопроводности Лямбда существует также коэффициент теплопередачи U . Они звучат похоже, но обозначают совершенно разные вещи.

Так, если коэффициент теплопроводности является характеристикой определенного материала, то коэффициент теплопередачи U определяет степень теплоизоляции стены или перегородки. Проще говоря — коэффициент теплопроводности является исходным и напрямую влияет на значение коэффициента теплоотдачи U.

Если вам интересно получить больше информации на эту тему, а также узнать: какими материалами лучше всего утеплить ваш дом, в чем отличия между разными типами утеплителей, мы советуем прочитать эту статью.

теплопроводность строительных материалов

Теплопроводность строительных материалов это своего рода оценка , которая описывает способность того или иного тела проводить тепло. В данной статье пойдет речь именно об этом, а для большего представления о теплопроводности различных материалов и не только, ниже будет приведена таблица.

Как вы понимаете все материалы обладают разными свойствами и соответственно разную теплопроводность, которая в свою очередь влияет на температуру внутри помещения. Если теплопроводность низкая, значит и теплообмен будет низким. Другими словами, дома зимой тепло будет сохраняться, а летом будет прохладно.

Кстати, очень удобно что теперь все обувные интернет-магазины нижнего новгорода (http://rmau.ru/obuv) собраны на одном сайте. Перейдите по указанной ссылке и выберите обувь для себя и близких из очень большого ассортимента с разными ценовыми категориями.

Существует три вида процессов теплообмена

— Первое — конечно теплопроводность,

— Второе — конвекция,

— Третье — будет тепловым излучением.

Говоря о первом виде теплопроводности можно сказать что, это своего рода передача тепла от тела к телу либо частицами находящиеся внутри тела с разной температурой, за счет активного движения молекулы обмениваются энергией наименьших частиц в теле.

Все это проходит благодаря беспорядочному движению атомов и молекул. Так как данный теплообмен может протекать в разных физических телах, которые имеют неравномерное распределение температуры. Теплопередача будет зависеть от состояния тела в конкретный период времени.
Говоря о втором виде теплопроводности, а именно о конвекции, можно сказать что очень часто все виды теплопередачи протекают вместе. В этом процессе обязательно частицы с различными температурами будут соприкасаться, из чего следует, что конвекция сопровождается теплопроводностью. Конвекция происходит от перемещения участков среды с разными температурами. Само тепло переноситься только совместно с данной средой и зависит от нее. Так же данный процесс иногда называют конвективным теплообменом.

Теплоотдачу можно объяснить как конвективный теплообмен проходящий между стеной которая стоит неподвижно и меняющейся средой.

Третий вид тепловое излучение — благодаря которому происходит процесс передачи тепла между телами с участием электромагнитных волн.

Для того чтобы строить различного вида постройки необходимо обязательно знать теплопроводность утеплителей и строительных материалов, чтобы в итоге получить то что планировалось. Теплопроводность стен зависит от материалов из которых эти стены состоят.

Единицей измерения способности к проведению тепла, является коэффициент теплопроводности. Он равен такому количеству тепла которое пройдет через различные материалы или тела с толщиной 1 м и имеющий площадь 1кв.м/сек с одной температурой по периметру.

Интересный факт: теплопроводность кирпича в отличие от дерева ниже. К примеру- для того чтобы получить с помощью кирпича тот же эффект что от дерева, нужно выложить стену из кирпича толщиной в три раза превышающую толщину стены из дерева.

Теплопроводность пенопласта равна 0,31-0,33 Вт/м*К, с плотностью 15 кг/м3- 50 кг/м3

Теплопроводность стали равна 58 Вт/м*К, с плотностью 7850 кг/м3

Для более расширенного представления о теплопроводности разных материалов, обобщим все в таблицу.

---

Если материал был полезен, вы можете отправить донат или поделиться данным материалом в социальных сетях:

---

Тепловые свойства обычных строительных материалов

Связанные ресурсы: теплопередача

Тепловые свойства обычных строительных материалов

Технологии теплопередачи
Гражданское строительство и проектирование

Тепловые свойства обычных строительных материалов 900 05

Одни из самых Важнейшими свойствами строительных материалов являются их прочность, вес, долговечность и расходы. С точки зрения энергосбережения их наиболее важными свойствами являются способность поглощать и передавать тепло. Тепловые свойства материалов определяют скорость теплопередачи между внутренней частью и вне здания, количество тепла, которое может быть сохранено в материале, и количество тепла который поглощается поверхностью за счет теплопроводности и излучения. Скорость теплопередачи через строительные материалы в свою очередь определяет величину потерь и притоков тепла в здании. Эта информация важна для определения правильной и наиболее эффективной конструкции оборудования для обогрева помещений, необходимого для поддержания желаемых условий окружающей среды в помещении.

Плотность		Проводимость	Удельная теплоемкость
Материал	кг/м 3 (фунт/фут 3 )	Вт/м·К (БТЕ/ч фут°F)	Дж/кг К (БТЕ/фунт°F)	Коэффициент излучения
Настенная панель
Фанера из пихты Дугласа	140 (8,7)	0,11 (0,06)	2 720 (0,65)	—
Гипсокартон	1440 (90)	0,48 (0,27)	840 (0,20)	—
ДСП	800 (50)	0,14 (0,08)	1300 (0,31)	—
Каменная кладка
Красный кирпич	1 200 (75)	0,47 (0,27)	900 (0,21)	0,93
Белый кирпич	2000 (125)	1,10 (0,64)	900 (0,21)	—
Бетон	2 400 (150)	2,10 (121)	1050 (0,25)	—
Лиственные породы	—	—	1 630 (0,39)	—
Дуб	704 (44)	0,17 (0,10)	—	0,09 (строганный)
Береза ​​	704 (44)	0,17 (0,10)	—	—
Клен	671 (42)	0,16 (0,09)	—	—
Ясень	642 (40)	0,15 (0,09)	—	—
Хвойные породы	—	—	1 630 (0,39)	—
Дуглас	559 (35)	0,14 (0,08)	—	—
Красное дерево	420 (26)	0,11 (0,06)	—	—
Сосна южная	614 (38)	0,15 (0,09)	—	—
Кедр	375 (23)	0,11 (0,06)	—	—
Сталь (мягкая)	7 830 (489)	45,3 (26,1)	500 (0,12)	0,12 (очищенный)
Алюминий
Сплав 1100	2 740 (171)	221 (127,7)	896 (0,21)	0,09 (коммерческий лист)
Бронза	8 280 (517)	100 (57,8)	400 (0,10)	—
Жесткая изоляция из пеноматериала	32,0 (2,0)	0,033 (0,02)	—	—
Стекло (натриевая известь)	2 470 (154)	1,0 (0,58)	750 (0,18)	0,94 (гладкая)

Источники: ASHRAE Handbook of Fundamentals , 2001; Holman, J. P., 1976.

Теплопроводность строительных материалов – C-Therm Technologies Ltd.

Измерение теплопроводности строительных материалов

Потребность в энергии продолжает расти в результате роста населения и урбанизации. На поддержание комфортной температуры в помещении приходится значительная часть энергопотребления во всем мире, а новые инновационные изоляционные и эффективные материалы для строительных конструкций находятся на переднем крае энергосбережения.

Цемент и бетон играют важную роль в строительной отрасли, и исследователи ищут способы создания более качественных материалов, обеспечивающих высокий уровень изоляции без ущерба для прочности конструкции. Теплопроводность имеет решающее значение при разработке этих материалов, поскольку более низкие значения теплопроводности коррелируют с лучшими изоляционными системами. С Trident измерение теплопроводности бетона упрощается, так как размеры образцов не нужно корректировать, и их можно проверить за считанные секунды. В зависимости от целей тестирования можно использовать датчик переходных процессов как MTPS, так и TPS.

• Trident с датчиками MTPS и FLEX TPS

• Испытание аэрогелевого бетона на теплопроводность с помощью MTPS

• Испытание бетона на теплопроводность с помощью TPS

• Бетон с теплоизоляцией

Основные примеры

Теплопроводность строительных материалов: сравнение измерителя теплового потока, лазерного импульсного анализа и модифицированного плоского источника переходного процесса

Три прибора для измерения теплопроводности, слева направо: тепловой расходомер, лазерный импульсный анализ и C — Прибор для измерения теплопроводности Therm с датчиком MTPS

Ниже приводится выдержка из статьи Измерение теплопроводности строительных материалов и корреляция с измерителем теплового потока, лазерным импульсным анализом и TCi . Теплопроводность различных строительных материалов, таких как деревянный пол, стеновые материалы, фанера и волокно высокой плотности (HDF), измерялась с использованием измерителя теплового потока (HFM), лазерного флэш-анализа (LFA) и прибора теплопроводности C-Therm (TCi). ) с использованием метода модифицированного переходного плоского источника (MTPS).

«Этот эксперимент был проведен для измерения корреляции теплопроводностей, измеренных с использованием TCi <с использованием метода MTPS>, а также HFM (KS L 9016) и LFA (KS L 1604), которые включены в существующий стандарт KS.

Изучение корреляции путем измерения теплопроводности различных материалов с использованием HFM и TCi выявило высокий коэффициент корреляции (R ² ) более 0,9. Соответственно, теплопроводность, измеренная с использованием TCi, может быть принята с уверенностью, так как теплопроводность, измеренная с использованием HFM и TCi, показала высокую корреляцию для деревянного пола, стеновых материалов и фанеры с повышенным массовым процентным содержанием преобразованного графита и HDF.

Теплопроводность, измеренная с использованием LFA и TCi для эпоксидного клея с повышенным массовым процентным содержанием преобразованного графита, показала высокий коэффициент корреляции (R ² ) 0,978. Соответственно, теплопроводность, измеренная с помощью TCi для эпоксидного клея с повышенным массовым процентным содержанием преобразованного графита, может быть принята с уверенностью. Однако теплопроводность, измеренная с помощью LFA и TCi для HDF с повышенным массовым процентным содержанием реформированного графита, показала очень низкий коэффициент корреляции (R ² ) от 0,504, потому что теплопроводность в эксперименте LFA не увеличивалась последовательно. Основываясь на этом результате, значение, полученное с помощью LFA, нельзя принять с уверенностью, поскольку оно не подходит для измерения теплопроводности однородных материалов, таких как HDF. В отличие от существующего метода, TCi может удобно измерять теплопроводность, используя образцы различной формы. Ожидается, что прибор найдет широкое применение и применение в различных областях благодаря своим небольшим размерам, позволяющим удобно измерять теплопроводность даже в местах пространственных ограничений».

См. статью здесь: https://ctherm.com/resources/tech-library/building-materials-thermal-conductivity-measurement-and-correlation-with-heat-flow-meter-laser-flash-analysis-and -tci/

Пенобетон, армированный базальтовым волокном, содержащий микрокремнезем: экспериментальное исследование

Выдержка из оригинальной публикации: Пенобетон относится к типу бетона низкой плотности, который, как известно, обладает благоприятными изоляционными и тепловыми характеристиками благодаря к его преднамеренно повышенной пористости. Однако известно, что пенобетон в целом имеет очень низкие физико-механические и прочностные характеристики, в основном из-за его высокой пористости и связности пор, которые могут способствовать проникновению неблагоприятных веществ в бетонную среду. В результате чаще всего пенобетон считается неприменимым для основных несущих элементов конструкций. Чтобы противостоять этой тенденции, в этом исследовании было принято использование базальтовых волокон с микрокремнеземом для повышения структурной целостности пенобетона. Для этого было приготовлено 18 смесей с различным содержанием пенообразователя, базальтового волокна и микрокремнезема. Для оценки физико-механических, долговечность и теплоизоляционные свойства производимых пенобетонов. По результатам получен высокопрочный пенобетон с максимальной прочностью на растяжение при сжатии, изгибе и раскалывании ~ 46, 6,9и 3,07 МПа соответственно. Кроме того, было замечено, что включение микрокремнезема может значительно повлиять на сеть пор и улучшить матрицу волокнистой пасты. Однако было обнаружено, что эффект базальтового волокна в большей степени зависит от использования микрокремнезема, возможно, из-за его низкой интеграции с цементным тестом. Результаты данного исследования значимы и указывают на большие возможности получения высокопрочного и легкого теплоизоляционного пенобетона за счет использования базальтового волокна и микрокремнезема. [1]

Для испытания на теплопроводность использовался анализатор теплопроводности C-therm, TCi с диапазоном теплопроводности от 0 до 500 Вт/мК, соответствующий стандарту ASTM D7984. В этом испытании на поверхность испытуемого образца воздействуют постоянным мгновенным тепловым импульсом, теплоэффузивность определяют по мере увеличения температуры на поверхности материала с течением времени.  [1]

а) теплопроводность и б) теплопроводность в зависимости от веса сухой единицы различных пенобетонов. [1]

[1] Осман Генцел, Мехраб Нодехи, Огужан Явуз Байрактар, Гокхан Каплан, Ахмет Бенли, Алиакбар Голампур, Тогай Озбаккалоглу, Пенобетон, армированный базальтовым волокном, содержащий микрокремнезем: экспериментальное исследование, Строительство и строительные материалы, Том 326, 2022, 126861, ISSN 0950-0618, https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.126861. (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0950061822005475)

Химическая повторная обработка гелеобразного аэрогеля и изоляционные свойства цементосодержащего аэрогеля

Этот случай посвящен исследованиям строительных материалов с более высокими изоляционными свойствами путем смешивания аэрогелей с цементом для улучшения тепловых характеристик. Аэрогель — чрезвычайно изолирующий материал с заявленным значением менее 0,03 Вт/мК в чистом виде.

Результаты теплопроводности смешанных образцов, протестированных с помощью TCi, показаны на графике ниже. Увеличение весового % содержания аэрогеля напрямую связано со снижением теплопроводности отвержденного цементного композита. Обработка 2,0 мас.% аэрогеля показала снижение теплопроводности более чем на 75%.

Испытание теплопроводности легкого бетона методом плоского источника переходного процесса

Теплопроводность легкого бетона измерялась с использованием датчика C-Therm Transient Plane Source (TPS) FLEX.

Гибкий 13-миллиметровый датчик на основе каптона был помещен между нарезанным цилиндром из легкого бетона.

Ссылаясь на стандартные документы ISO и аппроксимацию теплопроводности, подаваемая мощность была выбрана равной 0,5 Вт, а измеренное время испытания равно 40 с. Эксперименты проводились на 10 пробных сегментах.

После десяти измерений со снятием датчика между испытаниями теплопроводность легкого бетона составила 0,52 Вт/мК с воспроизводимостью лучше 5%.