Какая лучше теплопроводность: Какая теплопроводность лучше

alexxlab | 18.01.2023 | 0 | Разное

Теплопроводность материалов. Как считают? Сравнительная таблица

Дмитрий Крылов

Эксперт по частным домам. Опыт загородного проживания: 30 лет.

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.

Была ли эта статья для вас полезной? Пожалуйста, поделитесь ею в соцсетях:

Не забудьте добавить сайт Недвио в Закладки. Рассказываем о строительстве, ремонте, загородной недвижимости интересно, с пользой и понятным языком.

Как выбрать теплоизоляцию | СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Тепло-изоляция… Оградить и сохранить тепло Вашего дома, изолировать его от полярной стужи – работа у теплоизоляции очень ответственная!  В серии статей про выбор теплоизоляции, ее монтаж и работу в конструкции, мы поможем Вам сэкономить трижды:

• при покупке,
• на затратах на отопление,
• на отсутствии необходимости переделок.

Чтобы оперативно получать уведомления о публикации информации, подпишитесь на нашу группу ВК https://vk.com/stroymag89

1. Теплопроводность
2. Плотность теплоизоляции. Мифы и практика.
3. Физические свойства теплоизоляции, сжимаемость, прочность на отрыв – где это нужно, а где бесполезно
4. Паропроницаемость теплоизоляции.

1. Теплопроводность

Коэффициент теплопроводности – самая главная характеристика теплоизоляционных материалов. Коэффициент теплопроводности обозначается буквой

λ (лямбда). Казалось бы, чего проще – бери «лямбду», сравнивай и решай, что теплее. Тем более что благодаря маркетологам (ох уж эти маркетологи!) многие производители одно время включали значение лямбды в название продукции. Например «Маты КНАУФ Инсулейшн TR 037» — вроде указан коэффициент теплопроводности 0.037 Вт/м*С° ?

Но на практике для характеристики теплоизоляции определяются несколько коэффициентов теплопроводности, соответствующих разным условиям. Например:  λ₁₀, λ₂₅, λ_А, λ_Б – означают теплопроводность для разных условий влажности. Из этого перечня лямбда с индексом 10 (ее еще называют «сухая») будет обладать наименьшим значением. Ее обычно и закрепляют в названии продукции.

В названии теплоизоляции существуют различные «моды».

Например,  лет 10 назад в название теплоизоляции включали цифры, означающие плотность. Например, ППЖ-200, Маты УРСА М-11, ПСБС-25. Про особенности суждений о свойствах теплоизоляции по ее плотности у нас есть отдельная статья.
Затем пошла «мода» на включение в название теплоизоляционных материалов значения лямбды «ИЗОВЕР КТ-40», УРСА Терра 34»
Сейчас — «мода» на названия по сфере применения. Причем один вид продукции, сошедшей с конвейера, может попасть в разные упаковки – одна подчеркнет его шумоизолирующие свойства, другая — что его можно применить в каркасную стену, а третья — в мансарду. Хотя по факту это — один и тот же материал.

Но в реальных теплотехнических расчетах для зданий в ЯНАО, как и во многих других регионах нашей страны, используется коэффициент λ_Б. А он будет существенно ниже – например, для указанных матов «КНАУФ Инсулейшн TR 037» λ

Б равен 0,042 Вт/м*С° – отличается от «сухой» лямбды на 13%!

Отличие сухой лябмды от реальной будет тем больше, чем больше материал адсорбирует влаги из воздуха. Меньше всего адсорбируют влагу «закрытопористые» материалы – например, экструдированный пенополистирол, либо с обработкой гидрофобными материалами (например, KNAUF пишет Aquastatic, URSA – индекс Г – гидрофобизатор)

Сравним два родственных материала: Обычный белый «пенопласт» пенополистирольные блоки ПСБС и экструдированный пенополистирол (выпускается под марками URSA XPS, Пеноплекс и др.).
Разница между сухой лямбдой (0,036-0,041 Вт/м*С° — для разной плотности) и λБ (0,044-0,050 Вт/м*С°) у обычного пенопласта составляет 18%.
А у экструдии – 0,031 и 0,033 – всего 6%.

Исходное сырье одно. Но экструдия — «закрытопористый» материал и плохо пропускает пары воды. А ПСБС воду «любит», и гидрофобной обработки у него нет. Поэтому и такая разница.

 

Всегда ищите лямбду Б — λ_Б! Она указана у всех производителей, но не всегда на виду.

Приводим коэффициент λ_Б а популярные в Салехарде материалы.

 

материал	λБ
URSA XPS N-III-G4	0,033
RW ВЕНТИ БАТТС оптима	0,038
URSA GEO П-30	0,039
Техновент Стандарт	0,039
URSA GEO П-20	0,040
RW ВЕНТИ БАТТС, ВБД	0,040
RW ЛАЙТ БАТТС СКАНДИК	0,041
URSA PureOne 34PN	0,041
URSA КАРКАС	0,042
URSA GEO М-25	0,042
KNAUF TR 037, TS037	0,043
URSA GEO M-11	0,046
ПСБС-25	0,044-0,050
конструктивные материалы
Сосна (поперек волокон)	0,180
Газобетон D600	0,260

 

2. Как рассчитать нужную толщину теплоизоляции!

Зная «правильную лямбду» — λ_Б,  вы сможете самостоятельно рассчитать нужную толщину теплоизоляции. Есть очень важная величина – «Сопротивление теплопередаче R» ограждающей конструкции (стены, перекрытий).

R=δ_/  λ_Б, где δ– толщина материала, в метрах;

Зачем она нужна? Чтобы рассчитать нужную толщину утепления.

δ = R _*  λ_Б, где δ– толщина материала, в метрах;

Требуемое сопротивление теплопередаче определено для каждого региона. Для Салехарда они следующие:

Ограждающая конструкция	Требуемое сопротивление теплопередаче Rreq, м2°С/Вт
Стены	4,61
Покрытия и перекрытия над проездами	6,03
Перекрытия чердачные, над неотапливаемыми подпольями и подвалами	6,78

 

Упрощенный расчет не сложен:

Например, стены сложены из газобетона толщиной 30 см.

Какая толщина теплоизоляции Роквул Венти Баттс Оптима нужна для утепления стены?

1. Расчет сопротивления теплопередаче стены из газобетона:

Толщина 0,3м, коэффициент теплопроводности λ_Б 0,26

R (газобетон)=0,3 /0,26 = 1,154 м2°С/Вт

 

2. Расчет толщины слоя теплоизоляции для достижения необходимого сопротивления теплопередаче

коэффициент теплопроводности минплиты Роквул Венти Баттс Оптима  λ_Б =0,038 Вт/м*С°

Требумое сопротивление для стены = 4,61

Требуется добавить за счет теплоизоляции сопротивление (4,61-1,154)= 3,456

 

Толщина теплоизоляции δ = 3,456*0,038 = 0,13м = 130мм.

С учетом того, что теплоизоляцию толщиной 130 мм надо производить под заказ, и с учётом наших упрощений в расчете, примем нужную толщину 150мм.

В таком расчете есть несколько упрощений. Специалисты бы взяли коэффициент теплопроводности не конкретно газосиликатного блока, а кладки. Т.е. учли бы мостики холода из цементного раствора, которым скрепляются блоки. Для слоя теплоизоляции добавили бы теплопотери через дюбели для крепления минплиты и через металлические кронштейны для сайдинга. Но мы для сравнительных расчетов можем обойтись без этого.

 

Т.е. стену из газобетона толщиной 30 см, нужно утеплить 150мм теплоизоляции типа Венти Баттс Оптима.

Мы подскажем вам способ сделать это дешевле. Надо на фасаде первый слой толщиной 100мм сделать из минплиты URSA П-30 (λ_Б =0,039), а второй слой — из минплиты толщиной 50мм Венти Баттс Оптима. Такой вариант будет на 35% дешевле. А тепло будет держать так же.

Что будет если утеплить минплитой толщиной 100мм? Тогда для достижения комфортной температуры вам нужно будет потратить больше энергии, реже сможете проветривать помещения.

Еще несколько расчетов:

Сопротивление  теплопередаче деревянной стены толщиной 150мм (брус «капиталка»): R (брус «капиталка»)=0,15 /0,18 = 0,83 м2°С/Вт – всего 18% от требуемого сопротивления для стены 4. 61. Сопротивление  теплопередаче СИП-панели 200мм с пенопластом: R (СИП панель)=0,2 /0,047 = 4,255 м2°С/Вт – 92% от требуемого сопротивления. С учетом теплопотерь через массивный деревянный каркас, обязательно требуется дополнительное утепление.

 

Расчет толщины теплоизоляции на цокольное или чердачное перекрытие (по деревянным лагам): Необходимое R = 6.78 м2°С/Вт маты УРСА GEO М-11:   6.78*0.046=0.312 м  нужен слой толщиной минимум 350мм плиты УРСА Terra34: 6.78*0.040=0.271 м нужен слой толщиной минимум 300мм

 

Подписывайтесь на нашу группу VK/stroymag89, чтобы не пропустить интересную информацию.

Руководство по покупке термопасты – Newegg Insider

Не все термопасты одинаковы

Поскольку термопасты являются высокорентабельным продуктом, неудивительно, что рынок настолько переполнен. Но важно отметить, что продукты не все одинаковы. Верхний температурный предел жидкометаллической термопасты может достигать 150°C, хотя на рынке есть пасты, которые утверждают, что способны выдерживать температуры до 300°C и даже выше.

Состав соединения определяет его тепло- и электропроводность, долговечность и вязкость. Пасты изготавливаются из широкого спектра ингредиентов, включая:

• Оксид цинка
• Силиконовое масло
• Керамика
• Алюминий
• Медь
• Серебро
• Графит
• Углеродные наночастицы
• И различные антиоксиданты

Компьютерные энтузиасты могут выбрать термопасту на основе металла, кремния, углерода или керамики, но крайне важно выбрать ту, которая обладает идеальными свойствами для удовлетворения их конкретных потребностей.

Например, геймер с процессором, который разгоняется с головокружительной скоростью, должен быть уверен, что все тепло эффективно отводится от внутренних компонентов компьютера, поэтому он может выбрать металлическую пасту с лучшими свойствами теплопроводности.

Металлические термопасты

Это наиболее эффективные проводники тепла, но они также обладают высокой электропроводностью. Это означает, что при нанесении пасты на металлические контакты материнской платы необходимо соблюдать крайнюю осторожность.

Керамические термопасты

Не содержат металлов, что означает, что они не являются проводящими. Они значительно дешевле, безопаснее в использовании и дают отличные результаты. Вот почему они так популярны. Однако они не дадут такого сильного снижения температуры, как жидкометаллическая термопаста.

Силиконовые термопасты

Они предварительно наносятся на термопрокладки, которые затем помещаются между процессором и радиатором. Силиконовые термопасты очень просты в использовании, но они не обладают такой же эффективностью, как другие типы составов.

Лучше избегать клейкой пасты для теплоотвода, так как она постоянно прилипает к любым компонентам, на которых она используется. Так что, если когда-нибудь возникнет необходимость заменить, например, кулер, с этим возникнут проблемы.

На что обратить внимание при покупке термопасты

Использование неподходящей пасты не только повысит температуру ПК, но и ухудшит его производительность. Адекватное применение правильного термогеля будет поддерживать охлаждение процессора/графического процессора без разгона или перегрева.

Вот несколько факторов, которые компьютерные энтузиасты должны учитывать перед покупкой термопасты, которая будет лучше всего работать для улучшения температуры, а также производительности их ПК.

Наконечник вала с открытой втулкой

Плунжер с ручным толканием и круглым концом

Цилиндр для определения теплопроводности 4 г

Теплопроводность

Вторым фактором, который следует учитывать, является теплопроводность пасты. Важно выбрать пасту с надлежащим уровнем теплопроводности, чтобы обеспечить высокую универсальность и полную надежность, чтобы ваша система была безопасной и прохладной. Каждая термопаста имеет собственный рейтинг теплопроводности, определяющий эффективность передачи тепла от процессора к радиатору. Когда теплопроводность пасты больше температуры компонентов, то она снижается еще больше.

Жидкие и неметаллические соединения имеют разные уровни проводимости. Для жидкой термопасты она обычно составляет 70 Вт/мК (ватт на квадратный метр площади поверхности), в то время как неметаллические соединения имеют проводимость от 4 до 10 Вт/мК. Как правило, чем выше численный рейтинг, тем лучше соединение будет иметь теплопроводность.

Плотность и вязкость

Для улучшения процесса нанесения важно выбрать термопасту нужной плотности. Это позволит ему легко втиснуться в ЦП. Жидкая термопаста имеет значительно меньшую плотность, чем обычная термопаста, но, как известно, ее трудно наносить. При выборе правильной пасты необходимо также следить за тем, чтобы паста имела правильную консистенцию для нанесения ее непосредственно на ЦП или ГП без риска повреждения компонентов.

Чем выше вязкость состава, тем гуще он будет и будет больше похож на настоящую пасту. Этот тип пасты обычно лучше подходит для приклеивания теплоотвода к процессору. Соединения с более низкой вязкостью, как правило, более жидкие, и они имеют тенденцию легко просачиваться на материнскую плату, когда используется слишком много соединения.

Токопроводящий или непроводящий

Нанесение термопасты на процессор или другие части ПК требует абсолютной осторожности, поскольку паста может проводить электричество, так как могут возникнуть опасные короткие замыкания. Чтобы гарантировать отсутствие коротких замыканий при нанесении компаунда, рекомендуется выбирать компаунд на основе углерода, не обладающий электропроводностью. Также можно выбрать компаунд с низкой проводимостью, чтобы можно было наносить его без коротких замыканий, даже если паста соприкасается с какими-либо электрическими компонентами.

TDP (расчетная тепловая мощность)

Расчетная тепловая мощность показывает количество энергии, которое будет использовать процессор. Это можно использовать в качестве оценки, чтобы определить, насколько жарко будет. Процессор с более высоким TDP, скорее всего, будет потреблять больше энергии и, следовательно, выделять гораздо больше тепла. Это еще одна вещь, которую следует учитывать при выборе лучшего термопасты, чтобы убедиться, что он может выдерживать выделяемое тепло, чтобы компоненты были безопасными, прохладными и работали в лучшем виде. TDP указан в спецификациях процессора.

Cooling Solution

Даже с лучшим термопастом на рынке практически невозможно снизить температуру системы, если используемый охлаждающий раствор не очень эффективен. Пользователи ПК должны убедиться, что используемая ими система охлаждения способна адекватно справляться с уровнем тепла, выделяемым их процессором. Если нет, то тип выбранного термопасты не имеет значения.

Институт натурального камня – Какой натуральный камень лучше всего подходит для обогреваемых поверхностей

Stone Professionals

Тепло всегда течет от более теплых участков к более холодным. Перенос тепловой энергии через твердое тело называется теплопроводностью. Существуют определенные области применения, где теплопередача или теплопроводность природного камня становится важным фактором при выборе наилучшего материала и дизайна. Камень, окружающий камин или варочную панель, между источником тепла и легковоспламеняющимся внешним материалом, является примером, где перед выбором следует тщательно определить проводимость камня. Еще одним распространенным применением является система обогрева дорожного покрытия, где теплопроводность камня становится фактором, определяющим требования к системе для эффективного таяния снега и льда с поверхности дорожного покрытия. В этом бюллетене представлены измеренные значения теплопроводности (значение k) и теплового сопротивления (значение R) для наиболее распространенных типов природного камня, используемых в строительстве из обычных типов камня.

Тип материала	Значение k (Теплопроводность) (Вт/мК)	Значение R Эквивалент (R) 3 (часы • футы 2 • ºF / БТЕ)
Гранит (высокая ценность) 1	1,73	0,083
Гранит (низкая стоимость) 1	3,98	0,038
Гранит (барре) 2	2,79	0,052
Известняк (высокоценный) 1	1,26	0,114
Известняк (низкая стоимость) 1	1,33	0,108
Известняк (Салем) 2	2,15	0,067
Мрамор (высокая ценность) 1	2,07	0,070
Мрамор (низкая стоимость) 1	2,94	0,049
Мрамор (Халстон) 1	2,80	0,051
Песчаник (высокая ценность) 1	1,83	0,079
Песчаник (низкая ценность — Верия) 2	2,90	0,050
Кварцит (Сиу) 1	5,38	0,027

1. Холман Дж. П. Теплопередача. 7-е изд., Нью-Йорк: McGraw-Hill, 1900. (Приложение A.3)

2. Введение в теплопередачу. 2-е изд. Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc., 19.90. (Приложение A)

3. Термическое сопротивление или значение R зависит от толщины материала. Эти значения были рассчитаны для образца камня толщиной 1 дюйм.

В центральной колонке приведенной выше таблицы приведены значения теплопроводности типов природного камня. Значение k представляет собой измерение скорости теплопередачи через твердый материал Если материал имеет k-значение 1,00, это означает, что 1 квадратный метр материала толщиной 1 метр будет передавать тепло со скоростью 1 ватт на каждый градус Кельвина разницы температур между противоположными сторонами. значение указывает на то, что материал является более проводящим, а низкое значение означает, что он является более изолирующим. В правом столбце в приведенной выше таблице указан эквивалент R-значения (R) камня толщиной 1 дюйм, измеренный в часах на квадратные футы в градусах.