Теплопроводность строительных материалов. Теплопроводность основных строительных материалов Теплопроводность строительных материалов таблица в сантиметрах
Так что же такое теплопроводность? С точки зрения физики теплопроводность – это молекулярный перенос теплоты между непосредственно соприкасающимися телами или частицами одного тела с различной температурой, при котором происходит обмен энергией движения структурных частиц (молекул, атомов, свободных электронов).
Можно сказать проще, теплопроводность – это способность материала проводить тепло. Если внутри тела имеется разность температур, то тепловая энергия переходит от более горячей его части к более холодной. Передача тепла происходит за счет передачи энергии при столкновении молекул вещества. Происходит это до тех пор, пока температура внутри тела не станет одинаковой. Такой процесс может происходить в твердых, жидких и газообразных веществах.
На практике, например в строительстве при теплоизоляции зданий, рассматривается другой аспект теплопроводности, связанный с передачей тепловой энергии. В качестве примера возьмем “абстрактный дом”. В “абстрактном доме” стоит нагреватель, который поддерживает внутри дома постоянную температуру, скажем, 25 °С. На улице температура тоже постоянная, например, 0 °С. Вполне понятно, что если выключить обогреватель, то через некоторое время в доме тоже будет 0 °С. Все тепло (тепловая энергия) через стены уйдет на улицу.
Чтобы поддерживать температуру в доме 25 °С, нагреватель должен постоянно работать. Нагреватель постоянно создает тепло, которое постоянно уходит через стены на улицу.
Коэффициент теплопроводности.
Количество тепла, которое проходит через стены (а по научному – интенсивность теплопередачи за счет теплопроводности) зависит от разности температур (в доме и на улице), от площади стен и теплопроводности материала, из которого сделаны эти стены.
Для количественной оценки теплопроводности существует коэффициент теплопроводности материалов . Этот коэффициент отражает свойство вещества проводить тепловую энергию. Чем больше значение коэффициента теплопроводности материала, тем лучше он проводит тепло. Если мы собираемся утеплять дом, то надо выбирать материалы с небольшим значением этого коэффициента. Чем он меньше, тем лучше. Сейчас в качестве материалов для утепления зданий наибольшее распространение получили утеплители из , и различных . Набирает популярность новый материал с улучшенными теплоизоляционными качествами – .
Коэффициент теплопроводности материалов обозначается буквой ? (греческая строчная буква лямбда) и выражается в Вт/(м2*К). Это означает, что если взять стену из кирпича, с коэффициентом теплопроводности 0,67 Вт/(м2*К), толщиной 1 метр и площадью 1 м2., то при разнице температур в 1 градус, через стену будет проходить 0,67 ватта тепловой энергии. Если разница температур будет 10 градусов, то будет проходить уже 6,7 ватта. А если при такой разнице температур стену сделать 10 см, то потери тепла будут уже 67 ватт. Подробней о методике расчета теплопотерь зданий можно посмотреть
Следует отметить, что значения коэффициента теплопроводности материалов указываются для толщины материала в 1 метр. Чтобы определить теплопроводность материала для любой другой толщины, надо коэффициент теплопроводности разделить на нужную толщину, выраженную в метрах.
В строительных нормах и расчетах часто используется понятие “тепловое сопротивление материала”. Это величина обратная теплопроводности. Если, на пример, теплопроводность пенопласта толщиной 10 см – 0,37 Вт/(м2*К), то его тепловое сопротивление будет равно 1 / 0,37 Вт/(м2*К) = 2,7 (м2*К)/Вт.
Ниже в таблице приведены значения коэффициента теплопроводности для некоторых материалов применяемых в строительстве.
Материал | Коэфф. тепл. Вт/(м2*К) |
Алебастровые плиты | 0,470 |
Алюминий | 230,0 |
Асбест (шифер) | 0,350 |
Асбест волокнистый | 0,150 |
Асбестоцемент | 1,760 |
Асбоцементные плиты | 0,350 |
Асфальт | 0,720 |
Асфальт в полах | 0,800 |
Бакелит | 0,230 |
Бетон на каменном щебне | 1,300 |
Бетон на песке | 0,700 |
Бетон пористый | 1,400 |
Бетон сплошной | 1,750 |
Бетон термоизоляционный | 0,180 |
Битум | 0,470 |
Бумага | 0,140 |
Вата минеральная легкая | 0,045 |
Вата минеральная тяжелая | 0,055 |
Вата хлопковая | 0,055 |
Вермикулитовые листы | 0,100 |
Войлок шерстяной | 0,045 |
Гипс строительный | 0,350 |
Глинозем | 2,330 |
Гравий (наполнитель) | 0,930 |
Гранит, базальт | 3,500 |
Грунт 10% воды | 1,750 |
Грунт 20% воды | 2,100 |
Грунт песчаный | 1,160 |
Грунт сухой | 0,400 |
Грунт утрамбованный | 1,050 |
Гудрон | 0,300 |
Древесина – доски | 0,150 |
Древесина – фанера | 0,150 |
Древесина твердых пород | 0,200 |
Древесно-стружечная плита ДСП | 0,200 |
Дюралюминий | 160,0 |
Железобетон | 1,700 |
Зола древесная | 0,150 |
Известняк | 1,700 |
Известь-песок раствор | 0,870 |
Ипорка (вспененная смола) | 0,038 |
Камень | 1,400 |
Картон строительный многослойный | 0,130 |
Каучук вспененный | 0,030 |
Каучук натуральный | 0,042 |
Каучук фторированный | 0,055 |
Керамзитобетон | 0,200 |
Кирпич кремнеземный | 0,150 |
Кирпич пустотелый | 0,440 |
Кирпич силикатный | 0,810 |
Кирпич сплошной | 0,670 |
Кирпич шлаковый | 0,580 |
Кремнезистые плиты | 0,070 |
Латунь | 110,0 |
Лед 0°С | 2,210 |
Лед -20°С | 2,440 |
Липа, береза, клен, дуб (15% влажности) | 0,150 |
Медь | 380,0 |
Мипора | 0,085 |
Опилки – засыпка | 0,095 |
Опилки древесные сухие | 0,065 |
ПВХ | 0,190 |
Пенобетон | 0,300 |
Пенопласт ПС-1 | 0,037 |
Пенопласт ПС-4 | 0,040 |
Пенопласт ПХВ-1 | 0,050 |
Пенопласт резопен ФРП | 0,045 |
Пенополистирол ПС-Б | 0,040 |
Пенополистирол ПС-БС | 0,040 |
Пенополиуретановые листы | 0,035 |
Пенополиуретановые панели | 0,025 |
Пеностекло легкое | 0,060 |
Пеностекло тяжелое | 0,080 |
Пергамин | 0,170 |
Перлит | 0,050 |
Перлито-цементные плиты | 0,080 |
Песок 0% влажности | 0,330 |
Песок 10% влажности | 0,970 |
Песок 20% влажности | 1,330 |
Песчаник обожженный | 1,500 |
Плитка облицовочная | 1,050 |
Плитка термоизоляционная ПМТБ-2 | 0,036 |
Полистирол | 0,082 |
Поролон | 0,040 |
Портландцемент раствор | 0,470 |
Пробковая плита | 0,043 |
Пробковые листы легкие | 0,035 |
Пробковые листы тяжелые | 0,050 |
Резина | 0,150 |
Рубероид | 0,170 |
Сланец | 2,100 |
Снег | 1,500 |
Сосна обыкновенная, ель, пихта (450…550 кг/куб.м, 15% влажности) | 0,150 |
Сосна смолистая (600…750 кг/куб.м, 15% влажности) | 0,230 |
Сталь | 52,0 |
Стекло | 1,150 |
Стекловата | 0,050 |
Стекловолокно | 0,036 |
Стеклотекстолит | 0,300 |
Стружки – набивка | 0,120 |
Тефлон | 0,250 |
Толь бумажный | 0,230 |
Цементные плиты | 1,920 |
Цемент-песок раствор | 1,200 |
Чугун | 56,0 |
Шлак гранулированный | 0,150 |
Шлак котельный | 0,290 |
Шлакобетон | 0,600 |
Штукатурка сухая | 0,210 |
Штукатурка цементная | 0,900 |
Эбонит | 0,160 |
Одним из важнейших показателей строительных материалов, особенно в условиях российского климата, является их теплопроводность, которая в общем виде определяется как способность тела к теплообмену (то есть распределению тепла от более горячей среды к более холодной).
В данном случае более холодная среда – это улица, а горячая – внутреннее пространство (летом зачастую наоборот). Сравнительная характеристика приведена в таблице:
Коэффициент рассчитывается как количество тепла, которое пройдет через материал толщиной 1 метр за 1 час при разнице температур внутри и снаружи на 1 градус Цельсия. Соответственно, единицей измерения строительных материалов является Вт/ (м*оС) – 1 Ватт, разделенный на произведение метра и градуса.
Материал | Теплопроводность,Вт/(м·град) | Теплоемкость,Дж/(кг·град) | Плотность,кг/м3 |
Асбестоцемент | 27759 | 1510 | 1500-1900 |
Асбестоцементный лист | 0.41 | 1510 | 1601 |
Асбозурит | 0.14-0.19 | — | 400-652 |
Асбослюда | 0.13-0.15 | — | 450-625 |
Асботекстолит Г (ГОСТ 5-78) | — | 1670 | 1500-1710 |
Асфальт | 0.71 | 1700-2100 | 1100-2111 |
Асфальтобетон (ГОСТ 9128-84) | 42856 | 1680 | 2110 |
Асфальт в полах | 0.8 | — | — |
Ацеталь (полиацеталь,полиформальдегид) POM | 0.221 | — | 1400 |
Береза | 0.151 | 1250 | 510-770 |
Бетон легкий с природной пемзой | 0.15-0.45 | — | 500-1200 |
Бетон на зольном гравии | 0.24-0.47 | 840 | 1000-1400 |
Бетон на каменном щебне | 0.9-1.5 | — | 2200-2500 |
Бетон на котельном шлаке | 0.57 | 880 | 1400 |
Бетон на песке | 0.71 | 710 | 1800-2500 |
Бетон на топливных шлаках | 0.3-0.7 | 840 | 1000-1800 |
Бетон силикатный плотный | 0.81 | 880 | 1800 |
Битумоперлит | 0.09-0.13 | 1130 | 300-410 |
Блок газобетонный | 0.15-0.3 | — | 400-800 |
Блок керамический поризованный | 0.2 | — | — |
Вата минеральная легкая | 0.045 | 920 | 50 |
Вата минеральная тяжелая | 0.055 | 920 | 100-150 |
пенобетон, газо- и пеносиликат | 0.08-0.21 | 840 | 300-1000 |
Газо- и пенозолобетон | 0.17-0.29 | 840 | 800-1200 |
Гетинакс | 0.230 | 1400 | 1350 |
Гипс формованный сухой | 0.430 | 1050 | 1100-1800 |
Гипсокартон | 0.12-0.2 | 950 | 500-900 |
Гипсоперлитовый раствор | 0.140 | — | — |
Глина | 0.7-0.9 | 750 | 1600-2900 |
Глина огнеупорная | 42826 | 800 | 1800 |
Гравий (наполнитель) | 0.4-0.930 | 850 | 1850 |
Гравий керамзитовый (ГОСТ 9759-83) — засыпка | 0.1-0.18 | 840 | 200-800 |
Гравий шунгизитовый (ГОСТ 19345-83) — засыпка | 0.11-0.160 | 840 | 400-800 |
Гранит (облицовка) | 42858 | 880 | 2600-3000 |
Грунт 10% воды | 27396 | — | — |
Грунт песчаный | 42370 | 900 | — |
Грунт сухой | 0.410 | 850 | 1500 |
Гудрон | 0.30 | — | 950-1030 |
Железо | 70-80 | 450 | 7870 |
Железобетон | 42917 | 840 | 2500 |
Железобетон набивной | 20090 | 840 | 2400 |
Зола древесная | 0.150 | 750 | 780 |
Золото | 318 | 129 | 19320 |
Каменноугольная пыль | 0.1210 | — | 730 |
Камень керамический поризованный | 0.14-0.1850 | — | 810-840 |
Картон гофрированный | 0.06-0.07 | 1150 | 700 |
Картон облицовочный | 0.180 | 2300 | 1000 |
Картон парафинированный | 0.0750 | — | — |
Картон плотный | 0.1-0.230 | 1200 | 600-900 |
Картон пробковый | 0.0420 | — | 145 |
Картон строительный многослойный | 0.130 | 2390 | 650 |
Картон термоизоляционный | 0.04-0.06 | — | 500 |
Каучук натуральный | 0.180 | 1400 | 910 |
Каучук твердый | 0.160 | — | — |
Каучук фторированный | 0.055-0.06 | — | 180 |
Кедр красный | 0.095 | — | 500-570 |
Керамзит | 0.16-0.2 | 750 | 800-1000 |
Керамзитобетон легкий | 0.18-0.46 | — | 500-1200 |
Кирпич доменный (огнеупорный) | 0.5-0.8 | — | 1000-2000 |
Кирпич диатомовый | 0.8 | — | 500 |
Кирпич изоляционный | 0.14 | — | — |
Кирпич карборундовый | — | 700 | 1000-1300 |
Кирпич красный плотный | 0.67 | 840-880 | 1700-2100 |
Кирпич красный пористый | 0.440 | — | 1500 |
Кирпич клинкерный | 0.8-1.60 | — | 1800-2000 |
Кирпич кремнеземный | 0.150 | — | — |
Кирпич облицовочный | 0.930 | 880 | 1800 |
Кирпич пустотелый | 0.440 | — | — |
Кирпич силикатный | 0.5-1.3 | 750-840 | 1000-2200 |
Кирпич силикатный с тех. пустотами | 0.70 | — | — |
Кирпич силикатный щелевой | 0.40 | — | — |
Кирпич сплошной | 0.670 | — | — |
Кирпич строительный | 0.23-0.30 | 800 | 800-1500 |
Кирпич трепельный | 0.270 | 710 | 700-1300 |
Кирпич шлаковый | 0.580 | — | 1100-1400 |
Листы пробковые тяжелые | 0.05 | — | 260 |
Магнезия в форме сегментов для изоляции труб | 0.073-0.084 | — | 220-300 |
Мастика асфальтовая | 0.70 | — | 2000 |
Маты, холсты базальтовые | 0.03-0.04 | — | 25-80 |
Маты минераловатные прошивные | 0.048-0.056 | 840 | 50-125 |
Нейлон | 0.17-0.24 | 1600 | 1300 |
Опилки древесные | 0.07-0.093 | — | 200-400 |
Пакля | 0.05 | 2300 | 150 |
Панели стеновые из гипса | 0.29-0.41 | — | 600-900 |
Парафин | 0.270 | — | 870-920 |
Паркет дубовый | 0.420 | 1100 | 1800 |
Паркет штучный | 0.230 | 880 | 1150 |
Паркет щитовой | 0.170 | 880 | 700 |
Пемза | 0.11-0.16 | — | 400-700 |
Пемзобетон | 0.19-0.52 | 840 | 800-1600 |
Пенобетон | 0.12-0.350 | 840 | 300-1250 |
Пенопласт резопен ФРП-1 | 0.041-0.043 | — | 65-110 |
Пенополиуретановые панели | 0.025 | — | — |
Пеносиликальцит | 0.122-0.320 | — | 400-1200 |
Пеностекло легкое | 0.045-0.07 | — | 100..200 |
Пеностекло или газо-стекло | 0.07-0.11 | 840 | 200-400 |
Пенофол | 0.037-0.039 | — | 44-74 |
Пергамент | 0.071 | — | — |
Песок 0% влажности | 0.330 | 800 | 1500 |
Песок 10% влажности | 0.970 | — | — |
Песок 20% влажности | 12055 | — | — |
Плита пробковая | 0.043-0.055 | 1850 | 80-500 |
Плитка облицовочная, кафельная | 42856 | — | 2000 |
Полиуретан | 0.320 | — | 1200 |
Полиэтилен высокой плотности | 0.35-0.48 | 1900-2300 | 955 |
Полиэтилен низкой плотности | 0.25-0.34 | 1700 | 920 |
Поролон | 0.04 | — | 34 |
Портландцемент (раствор) | 0.470 | — | — |
Прессшпан | 0.26-0.22 | — | — |
Пробка гранулированная | 0.038 | 1800 | 45 |
Пробка минеральная на битумной основе | 0.073-0.096 | — | 270-350 |
Пробка техническая | 0.037 | 1800 | 50 |
Пробковое покрытие для полов | 0.078 | — | 540 |
Ракушечник | 0.27-0.63 | 835 | 1000-1800 |
Раствор гипсовый затирочный | 0.50 | 900 | 1200 |
Резина пористая | 0.05-0.17 | 2050 | 160-580 |
Рубероид (ГОСТ 10923-82) | 0.17 | 1680 | 600 |
Стекловата | 0.03 | 800 | 155-200 |
Стекловолокно | 0.040 | 840 | 1700-2000 |
Туфобетон | 0.29-0.64 | 840 | 1200-1800 |
Уголь каменный обыкновенный | 0.24-0.27 | — | 1200-1350 |
Шлакопемзобетон (термозитобетон) | 0.23-0.52 | 840 | 1000-1800 |
Штукатурка гипсовая | 0.30 | 840 | 800 |
Щебень из доменного шлака | 0.12-0.18 | 840 | 400-800 |
Эковата | 0.032-0.041 | 2300 | 35-60 |
Сравнение теплопроводности строительных материалов, а также их плотности и паропроницаемости представлено в таблице.
Жирным шрифтом выделены наиболее эффективные материалы, применяющиеся в строительстве домов.
Ниже представлена наглядная схема, из которой легко увидеть, какую толщину должна иметь стена из разных материалов, чтобы она удерживала одинаковое количество тепла.
Очевидно, что по этому показателю преимущество за искусственными материалами (например, пенополистиролом).
Примерно такую же картину можно увидеть, если составить диаграмму строительных материалов, которые наиболее часто применяются в работе.
При этом большое значение имеют условия окружающей среды. Ниже приведена таблица теплопроводности строительных материалов, которые эксплуатируются:
- в обычных условиях (А);
- в условиях повышенной влажности (Б);
- в условиях засушливого климата.
Данные взяты на основе соответствующих строительных норм и правил (СНиП II-3-79), а также из открытых интернет-источников (веб-страницы производителей соответствующих материалов). Если данные по конкретным условиям эксплуатации отсутствуют, то поле в таблице не заполнено.
Чем больше показатель, тем больше тепла он пропускает при прочих равных условиях. Так, у некоторых видов пенополистирола этот показатель равен 0,031, а у пенополиуретана – 0,041. С другой стороны, у бетона коэффициент на порядок выше – 1,51, следовательно, он пропускает тепло значительно лучше, чем искусственные материалы.
Сравнительные потери тепла через разные поверхности дома можно увидеть на схеме (100% — общие потери).
Очевидно, что большая часть уходит именно из стен, поэтому отделка этой части помещения – наиболее важная задача, особенно в условиях северного климата.
Видео для справки
Применение материалов с небольшой теплопроводностью в утеплении домов
В основном сегодня используются искусственные материалы – пенопласт, минеральная вата, пенополиуретан, пенополистирол и другие. Они очень эффективны, доступны по цене и достаточно легко монтируются, не требуя особых навыков работы.
- при возведении стен (требуется меньшая их толщина, поскольку основную нагрузку по сбережению тепла берут на себя именно теплоизоляционные материалы);
- при обслуживании дома (тратится меньше ресурсов на отопление).
Пенопласт
Это один из лидеров в своей категории, который широко используется в утеплении стен как снаружи, так и внутри. Коэффициент составляет примерно 0,052-0,055 Вт/(оС*м).
Как выбрать качественный утеплитель
При выборе конкретного образца важно обращать внимание на маркировке – именно она содержит все основные сведения, влияющие на свойства.
Например, ПСБ-С-15 означает следующее:
Минеральная вата
Еще один довольно распространенный утеплитель, который применяется как во внутренней, так и в наружной отделке помещений, – это минеральная вата.
Материал достаточно долговечный, недорогой и несложен в монтаже. Вместе с тем, в отличие от пенопласта, она хорошо впитывает влагу, поэтому при ее использовании необходимо применять и гидроизоляционные материалы, что удорожает монтажные работы.
Теплопроводность - способность материала передавать тепло от одной своей части к другой в силу теплового движения молекул. Передача тепла в материале осуществляется кондукцией (путем контакта частиц материала), конвекцией (движением воздуха или другого газа в порах материала) и лучеиспусканием.
Теплопроводность зависит от средней плотности материала, его структуры, пористости, влажности и средней температуры слоя материала. С увеличением средней плотности материала, теплопроводность возрастает. Чем выше пористость, т.е. меньше средняя плотность материала, тем ниже теплопроводность. С увеличением влажности материала теплопроводность резко возрастает, при этом понижаются его теплоизоляционные свойства. Поэтому все теплоизоляционные материалы в теплоизоляционной конструкции защищают от попадания влаги покровным слоем - пароизоляция.
Сравнительные данные строительных материалов с одинаковой теплопроводностью
Коэффициент теплопроводности материалов
Материал |
Коэффициент теплопроводности, Вт/м*К |
Алебастровые плиты | 0,47 |
Асбест (шифер) | 0,35 |
Асбест волокнистый | 0,15 |
Асбестоцемент | 1,76 |
Асбоцементные плиты | 0,35 |
Бетон термоизоляционный | 0,18 |
Битум | 0,47 |
Бумага | 0,14 |
Вата минеральная легкая | 0,045 |
Вата минеральная тяжелая | 0,055 |
Вата хлопковая | 0,055 |
Вермикулитовые листы | 0,1 |
Войлок шерстяной | 0,045 |
Гипс строительный | 0,35 |
Глинозем | 2,33 |
Гравий (наполнитель) | 0,93 |
Гранит, базальт | 3,5 |
Грунт 10% воды | 1,75 |
Грунт 20% воды | 2,1 |
Грунт песчаный | 1,16 |
Грунт сухой | 0,4 |
Грунт утрамбованный | 1,05 |
Гудрон | 0,3 |
Древесина - доски | 0,15 |
Древесина - фанера | 0,15 |
Древесина твердых пород | 0,2 |
Древесно-стружечная плита ДСП | 0,2 |
Зола древесная | 0,15 |
Ипорка (вспененная смола) | 0,038 |
Камень | 1,4 |
Картон строительный многослойный | 0,13 |
Каучук вспененный | 0,03 |
Каучук натуральный | 0,042 |
Каучук фторированный | 0,055 |
Керамзитобетон | 0,2 |
Кирпич кремнеземный | 0,15 |
Кирпич пустотелый | 0,44 |
Кирпич силикатный | 0,81 |
Кирпич сплошной | 0,67 |
Кирпич шлаковый | 0,58 |
Кремнезистые плиты | 0,07 |
Опилки - засыпка | 0,095 |
Опилки древесные сухие | 0,065 |
ПВХ | 0,19 |
Пенобетон | 0,3 |
Пенопласт | 0,037 |
Пенополистирол ПС-Б | 0,04 |
Пенополиуретановые листы | 0,035 |
Пенополиуретановые панели | 0,025 |
Пеностекло легкое | 0,06 |
Пеностекло тяжелое | 0,08 |
Пергамин | 0,17 |
Перлит | 0,05 |
Перлито-цементные плиты | 0,08 |
Песок | |
0% влажности | 0,33 |
10% влажности | 0,97 |
20% влажности | 1,33 |
Песчаник обожженный | 1,5 |
Плитка облицовочная | 105 |
Плитка термоизоляционная | 0,036 |
Полистирол | 0,082 |
Поролон | 0,04 |
Пробковая плита | 0,043 |
Пробковые листы легкие | 0,035 |
Пробковые листы тяжелые | 0,05 |
Резина | 0,15 |
Рубероид | 0,17 |
Сосна обыкновенная, ель, пихта (450...550 кг/куб.м, 15% влажности) | 0,15 |
Сосна смолистая (600...750 кг/куб.м, 15% влажности) | 0,23 |
Стекло | 1,15 |
Стекловата | 0,05 |
Стекловолокно | 0,036 |
Стеклотекстолит | 0,3 |
Толь бумажный | 0,23 |
Цементные плиты | 1,92 |
Цемент-песок раствор | 1,2 |
Чугун | 56 |
Шлак гранулированный | 0,15 |
Шлак котельный | 0,29 |
Шлакобетон | 0,6 |
Штукатурка сухая | 0,21 |
Штукатурка цементная | 0,9 |
Эбонит | 0,16 |
Эбонит вспученный | 0,03 |
Липа, береза, клен, дуб (15% влажности) | 0,15 |
Процесс передачи энергии от более нагретой части тела к менее нагретой называется теплопроводностью. Числовое значение такого процесса отражает коэффициент теплопроводности материала. Это понятие является очень важным при строительстве и ремонте зданий. Правильно подобранные материалы позволяют создать в помещении благоприятный микроклимат и сэкономить на отоплении существенную сумму.
Понятие теплопроводности
Теплопроводность - процесс обмена тепловой энергией, который происходит за счет столкновения мельчайших частиц тела. Причем этот процесс не прекратится, пока не наступит момент равновесия температур. На это уходит определенный промежуток времени. Чем больше времени затрачивается на тепловой обмен, тем ниже показатель теплопроводности.
Данный показатель выражают как коэффициент теплопроводности материалов. Таблица содержит уже измеренные значения для большинства материалов. Расчет производится по количеству тепловой энергии, прошедшей сквозь заданную площадь поверхности материала. Чем больше вычисленное значение, тем быстрее объект отдаст все свое тепло.
Факторы, влияющие на теплопроводность
Коэффициент теплопроводности материала зависит от нескольких факторов:
- При повышении данного показателя взаимодействие частиц материала становится прочнее. Соответственно, они будут передавать температуру быстрее. А это значит, что с повышением плотности материала улучшается передача тепла.
- Пористость вещества. Пористые материалы являются неоднородными по своей структуре. Внутри них находится большое количество воздуха. А это значит, что молекулам и другим частицами будет сложно перемещать тепловую энергию. Соответственно, коэффициент теплопроводности повышается.
- Влажность также оказывает влияние на теплопроводность. Мокрые поверхности материала пропускают большее количество тепла. В некоторых таблицах даже указывается расчетный коэффициент теплопроводности материала в трех состояниях: сухом, среднем (обычном) и влажном.
Выбирая материал для утепления помещений, важно учитывать также условия, в которых он будет эксплуатироваться.
Понятие теплопроводности на практике
Теплопроводность учитывается на этапе проектирования здания. При этом берется во внимание способность материалов удерживать тепло. Благодаря их правильному подбору жильцам внутри помещения всегда будет комфортно. Во время эксплуатации будут существенно экономиться денежные средства на отопление.
Утепление на стадии проектирования является оптимальным, но не единственным решением. Не составляет трудности утеплить уже готовое здание путем проведения внутренних или наружных работ. Толщина слоя изоляции будет зависеть от выбранных материалов. Отдельные из них (к примеру, дерево, пенобетон) могут в некоторых случаях использоваться без дополнительного слоя термоизоляции. Главное, чтобы их толщина превышала 50 сантиметров.
Особенное внимание следует уделить утеплению кровли, оконных и дверных проемов, пола. Сквозь эти элементы уходит больше всего тепла. Зрительно это можно увидеть на фотографии в начале статьи.
Конструкционные материалы и их показатели
Для строительства зданий используют материалы с низким коэффициентом теплопроводности. Наиболее популярными являются:
- Железобетон, значение теплопроводности которого составляет 1,68Вт/м*К. Плотность материала достигает 2400-2500 кг/м 3 .
- Древесина, издревле использующаяся как строительный материал. Ее плотность и теплопроводность в зависимости от породы составляют 150-2100 кг/м 3 и 0,2-0,23Вт/м*К соответственно.
Еще один популярный строительный материал - кирпич. В зависимости от состава он обладает следующими показателями:
- саманный (изготовленный из глины): 0,1-0,4 Вт/м*К;
- керамический (изготовленный методом обжига): 0,35-0,81 Вт/м*К;
- силикатный (из песка с добавлением извести): 0,82-0,88 Вт/м*К.
Материалы из бетона с добавлением пористых заполнителей
Коэффициент теплопроводности материала позволяет использовать последний для постройки гаражей, сараев, летних домиков, бань и других сооружений. В данную группу можно отнести:
- Керамзитобетон, показатели которого зависят от его вида. Полнотелые блоки не имеют пустот и отверстий. С пустотами внутри изготавливают которые менее прочные, нежели первый вариант. Во втором случае теплопроводность будет ниже. Если рассматривать общие цифры, то составляет 500-1800кг/м3. Его показатель находится в интервале 0,14-0,65Вт/м*К.
- Газобетон, внутри которого образуются поры размером 1-3 миллиметра. Такая структура определяет плотность материала (300-800кг/м 3). За счет этого коэффициент достигает 0,1-0,3 Вт/м*К.
Показатели теплоизоляционных материалов
Коэффициент теплопроводности теплоизоляционных материалов, наиболее популярных в наше время:
- пенополистирол, плотность которого такая же, как и у предыдущего материала. Но при этом коэффициент передачи тепла находится на уровне 0,029-0,036Вт/м*К;
- стекловата. Характеризуется коэффициентом, равным 0,038-0,045Вт/м*К;
- с показателем 0,035-0,042Вт/м*К.
Таблица показателей
Для удобства работы коэффициент теплопроводности материала принято заносить в таблицу. В ней кроме самого коэффициента могут быть отражены такие показатели как степень влажности, плотность и другие. Материалы с высоким коэффициент теплопроводности сочетаются в таблице с показателями низкой теплопроводности. Образец данной таблицы приведен ниже:
Использование коэффициента теплопроводности материала позволит возвести желаемую постройку. Главное: выбрать продукт, отвечающий всем необходимым требованиями. Тогда здание получится комфортным для проживания; в нем будет сохраняться благоприятный микроклимат.
Правильно подобранный снизит по причине чего больше не нужно будет «отапливать улицу». Благодаря этому финансовые затраты на отопление существенно снизятся. Такая экономия позволит в скором времени вернуть все деньги, которые будут затрачены на приобретение теплоизолятора.
Одной из важнейших характеристик бетона, безусловно, является его теплопроводность. Меняться этот показатель у разных видов материала может в значительных пределах. Зависит п режде всего, от вида использованного в нем наполнителя. Чем легче материал, тем лучшим изолятором от холода он является.
Что такое теплопроводность: определение
При возведении зданий и сооружений могут использоваться разные материалы. Жилые и производственные постройки в условиях российского климата обычно утепляются. То есть, при их строительстве применяются специальные изоляторы, основным назначением которых является поддержание комфортной температуры внутри помещений. При расчете необходимого количества минеральной ваты или пенополистирола в обязательном порядке принимается во внимание теплопроводность использованного для возведения ограждающих конструкций основного материала.
Очень часто здания и сооружения в нашей стране строятся из разных видов бетона. Также для этой цели использу ю тся кирпич и дерево. Собственно самой теплопроводностью называется способность вещества к переносу энергии в своей толще в силу движения молекул. Идти подобный процесс может, как в твердых частях материала, так и в его порах. В первом случае он называется кондукцией, во втором — конвекцией. Остывание материала гораздо быстрее идет в его твердых частях. Воздух, заполняющий поры, задерживает тепло, конечно же, лучше.
От чего зависит показатель
Выводы из всего вышесказанного можно сделать следующие. Зависит т еплопроводность бетона, дерева и кирпича, как и любого другого материала, от их :
- плотности;
- пористости;
- влажности.
С увеличением повышается и степень его теплопроводности. Чем больше в материале пор, тем лучшим изолятором от холода он является.
Виды бетона
В современном строительстве могут использоваться самые разные типы этого материала. Однако все существующие на рынке бетоны можно классифицировать на две большие группы:
- тяжелые;
- легкие пенистые или с пористым наполнителем.
Теплопроводность тяжелого бетона: показатели
Такие материалы также делятся на две основные группы. В строительстве могут использоваться бетоны:
- тяжелые;
- особо тяжелые.
При производстве второй разновидности материала применяются такие наполнители, как металлический скрап, гематит, магнетит, барит. Используются особо тяжелые бетоны обычно только при строительстве объектов, основным назначением которых является защита от радиации. В эту группу входят материалы с плотностью от 2500 кг/м 3 .
Обычные тяжелые бетоны изготавливают с применением таких видов наполнителя, как гранит, диабаз или известняк, изготовленные на базе горного щебня. В строительстве зданий и сооружений используется подобный 1600-2500 кг/м 3 .
Какая же может быть в данном случае теплопроводность бетона? Таблица, представленная ниже, демонстрирует показатели, характерные для разных типов тяжелого материала.
Теплопроводность ячеистого бетона легкого
Такой материал также классифицируется на две основные разновидности. Очень часто в строительстве используются бетоны на основе пористого наполнителя. В качестве последнего применяется керамзит, туф, шлак, пемза. Во второй группе легких бетонов наполнитель используется обычный. Но в процессе замеса такой материал вспенивается. В результате после созревания в нем остается много пор.
Т еплопроводность бетона легкого очень низкая. Но при этом и по прочностным характеристикам такой материал тяжелому уступает . Используют легкие бетоны чаще всего для возведения разного рода жилых и хозяйственных построек, не подвергающихся серьезным нагрузкам.
Классифицируют не только по способу изготовления, но и по назначению. В этом плане существуют материалы:
- теплоизоляционные (с плотностью до 800 кг/м3);
- конструкционно-теплоизоляционные (до 1400 кг/м3);
- конструкционные (до 1800 кг/м3).
Теплопроводность ячеистого бетона легкого разных видов представлена в таблице.
Теплоизоляционные материалы
Такие обычно используют для обкладки стен, собранных из кирпича или залитых из цементного раствора. Как видно из таблицы, теплопроводность бетон а этой группы может варьироваться в достаточно большом диапазоне.
Бетоны этой разновидности чаще всего используются как утепляющие материалы. Но иногда из них возводят и разного рода незначимые ограждающие конструкции.
Конструкционно-теплоизоляционные и конструкционные материалы
Из этой группы в строительстве чаще всего используются пенобетон, шлакопемзобетон, шлакобетон. Некоторые типы керамзитобетона плотностью свыше 0,29 Вт/(м°С) также могут быть отнесены к этой разновидности.
Очень часто такой бетон с низкой теплопроводностью используется непосредственно в качестве строительного материала. Но иногда его применяют и как изолятор, не пропускающий холода.
Как зависит теплопроводность от влажности
Всем известно, что практически любой сухой материал изолирует от холода гораздо лучше влажного. Связано это, прежде всего, с очень низкой степенью теплопроводности воды. Защищают бетонные стены, полы и потолки помещения от пониженных уличных температур , как мы выяснили, в основном благодаря наличию в материале пор, заполненных воздухом. При намокании последний вытесняется водой. А, следовательно, и значительно повышается В холодное время года попавшая в поры материала вода замерзает. Результатом становится то, что теплосохраняющие качества стен, пола и потолков снижаются еще больше.
Степень влагопроницаемости у разных видов бетона может быть неодинаковой. По этому показателю материал классифицируются на несколько марок.
Дерево как изолятор
И «холодный» тяжелый, и легкий бетон, теплопроводность к оторого низкая, конечно же, очень популярны е и востребованные вид ы строител ьных материал ов . В любом случае, фундаменты большинства зданий и сооружений возводятся именно из цементного раствора в смеси с щебнем или бутовым камнем .
Применяют б етонную смесь или же изготовленные из нее блоки и для возведения ограждающих конструкций. Но достаточно часто для сборки пола, потолков и стен используются и другие материалы, к примеру, дерево. Брус и доска отличаются, конечно же, гораздо меньшей прочностью, чем бетон. Однако и степень теплопроводности у дерева, разумеется, намного ниже. У бетона этот показатель, как мы выяснили, составляет 0,12-1,74 Вт/(м°С). У дерева коэффициент теплопроводности зависит, в том числе и от данной конкретной породы.
У других пород этот показатель может быть иным. Считается, что в среднем теплопроводность древесины поперек волокон равна 0,14 Вт/(м°С) . Лучше всего изолирует пространство от холода кедр. Его показатель теплопроводности составляет всего 0,095 Вт/(м С).
Кирпич как изолятор
Далее для сравнения рассмотрим характеристики в отношении теплопроводности и этого популярного строительного материала. По прочностным качествам кирпич не только не уступает бетону, но зачастую и превосходит его. То же самое касается и плотности этого строительного камня. Весь используемый сегодня при возведении зданий и сооружений кирпич к лассифицируется на керамический и силикатный.
Обе этих разновидности камня в свою очередь могут быть:
- полнотелыми;
- с пустотами;
- щелевыми .
Конечно же, полнотелые кирпичи задерживают тепло хуже пустотных и щелевых.
Теплопроводность бетона и кирпича, т аким образом, практически одинакова. Как силикатный, так и изолируют помещения от холода довольно-таки слабо. Поэтому дома, возведенные из такого материала, следует дополнительно утеплять. В качестве изоляторов при обшивке кирпичных стен так же, как и залитых из обычного тяжелого бетона, чаще всего применяются пенополистирол или минеральная вата. Можно использовать для этой цели и пористые блоки.
Как рассчитывается коэффициент теплопроводности
Определяется этот показатель у разных материалов, в том числе и у бетона, по специальным формулам. Всего может быть использовано две методики. Теплопроводность бетона определяется по формуле Кауфмана. Выглядит она следующим образом:
0,0935х(m) 0,5х2,28m + 0,025, где m — масса раствора.
Для влажных (более 3%) растворов используется формула Некрасова: (0,196 + 0,22 m2) 0,5 - 0,14.
К ерамзитобетон плотностью 1000 кг/м3 имеет массу 1 кг. Соответственно, к примеру, по Кауфману в данном случае получится коэффициент 0,238. Определяется теплопроводность бетонов при температуре смеси С. У холодных и разогретых материалов ее показатели могут немного меняться.