Теплопроводность материала: Теплопроводность строительных материалов, что это, таблица

alexxlab | 01.04.1980 | 0 | Разное

Теплопроводность строительных материалов, что это, таблица

Последние годы при строительстве дома или его ремонте большое внимание уделяется энергоэффективности. При уже существующих ценах на топливо это очень актуально. Причем похоже что дальше экономия будет приобретать все большую важность. Чтобы правильно подобрать состав и толщин материалов в пироге ограждающих конструкций (стены, пол, потолок, кровля) необходимо знать теплопроводность строительных материалов. Эта характеристика указывается на упаковках с материалами, а необходима она еще на стадии проектирования. Ведь надо решить из какого материала строить стены, чем их утеплять, какой толщины должен быть каждый слой.  

Содержание статьи

Что такое теплопроводность и термическое сопротивление

При выборе строительных материалов для строительства необходимо обращать внимание на характеристики материалов. Одна из ключевых позиций — теплопроводность. Она отображается коэффициентом теплопроводности. Это количество тепла, которое может провести тот или иной материал за единицу времени.

То есть, чем меньше этот коэффициент, тем хуже материал проводит тепло. И наоборот, чем выше цифра, тем тепло отводится лучше.

Диаграмма, которая иллюстрирует разницу в теплопроводности материалов

Материалы с низкой теплопроводностью используются для утепления, с высокой — для переноса или отвода тепла. Например, радиаторы делают из алюминия, меди или стали, так как они хорошо передают тепло, то есть имеют высокий коэффициент теплопроводности. Для утепления используются материалы с низким коэффициентом теплопроводности — они лучше сохраняют тепло. В случае если объект состоит из нескольких слоев материала, его теплопроводность определяется как сумма коэффициентов всех материалов. При расчетах, рассчитывается теплопроводность каждой из составляющих «пирога», найденные величины суммируются. В общем получаем теплоизоляцонную способность ограждающей конструкции (стен, пола, потолка).

Теплопроводность строительных материалов показывает количество тепла, которое он пропускает за единицу времени

Есть еще такое понятие как тепловое сопротивление. Оно отображает способность материала препятствовать прохождению по нему тепла. То есть, это обратная величина по отношению к теплопроводности. И, если вы видите материал с высоким тепловым сопротивлением, его можно использовать для теплоизоляции. Примером теплоизоляционных материалов может случить популярная минеральная или базальтовая вата, пенопласт и т.д. Материалы с низким тепловых сопротивлением нужны для отведения или переноса тепла. Например, алюминиевые или стальные радиаторы используют для отопления, так как они хорошо отдают тепло.

Таблица теплопроводности теплоизоляционных материалов

Чтобы в доме было проще сохранять тепло зимой и прохладу летом, теплопроводность стен, пола и кровли должна быть не менее определенной цифры, которая рассчитывается для каждого региона. Состав «пирога» стен, пола и потолка, толщина материалов берутся с таким учетом чтобы суммарная цифра была не меньше  (а лучше — хоть немного больше) рекомендованной для вашего региона.

Коэффициент теплопередачи материалов современных строительных материалов для ограждающих конструкций

При выборе материалов надо учесть, что некоторые из них (не все) в условиях повышенной влажности проводят тепло гораздо лучше. Если при эксплуатации возможно возникновение такой ситуации на продолжительный срок, в расчетах используют теплопроводность для этого состояния. Коэффициенты теплопроводности основных материалов, которые используются для утепления, приведены в таблице.

Наименование материала	Коэффициент теплопроводности Вт/(м·°C)
	В сухом состоянии	При нормальной влажности	При повышенной влажности
Войлок шерстяной	0,036-0,041	0,038-0,044	0,044-0,050
Каменная минеральная вата 25-50 кг/м3	0,036	0,042	0,,045
Каменная минеральная вата 40-60 кг/м3	0,035	0,041	0,044
Каменная минеральная вата 80-125 кг/м3	0,036	0,042	0,045
Каменная минеральная вата 140-175 кг/м3	0,037	0,043	0,0456
Каменная минеральная вата 180 кг/м3	0,038	0,045	0,048
Стекловата 15 кг/м3	0,046	0,049	0,055
Стекловата 17 кг/м3	0,044	0,047	0,053
Стекловата 20 кг/м3	0,04	0,043	0,048
Стекловата 30 кг/м3	0,04	0,042	0,046
Стекловата 35 кг/м3	0,039	0,041	0,046
Стекловата 45 кг/м3	0,039	0,041	0,045
Стекловата 60 кг/м3	0,038	0,040	0,045
Стекловата 75 кг/м3	0,04	0,042	0,047
Стекловата 85 кг/м3	0,044	0,046	0,050
Пенополистирол (пенопласт, ППС)	0,036-0,041	0,038-0,044	0,044-0,050
Экструдированный пенополистирол (ЭППС, XPS)	0,029	0,030	0,031
Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 600 кг/м3	0,14	0,22	0,26
Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 400 кг/м3	0,11	0,14	0,15
Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 600 кг/м3	0,15	0,28	0,34
Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 400 кг/м3	0,13	0,22	0,28
Пеностекло, крошка, 100 – 150 кг/м3	0,043-0,06
Пеностекло, крошка, 151 – 200 кг/м3	0,06-0,063
Пеностекло, крошка, 201 – 250 кг/м3	0,066-0,073
Пеностекло, крошка, 251 – 400 кг/м3	0,085-0,1
Пеноблок 100 – 120 кг/м3	0,043-0,045
Пеноблок 121- 170 кг/м3	0,05-0,062
Пеноблок 171 – 220 кг/м3	0,057-0,063
Пеноблок 221 – 270 кг/м3	0,073
Эковата	0,037-0,042
Пенополиуретан (ППУ) 40 кг/м3	0,029	0,031	0,05
Пенополиуретан (ППУ) 60 кг/м3	0,035	0,036	0,041
Пенополиуретан (ППУ) 80 кг/м3	0,041	0,042	0,04
Пенополиэтилен сшитый	0,031-0,038
Вакуум	0
Воздух +27°C. 1 атм	0,026
Ксенон	0,0057
Аргон	0,0177
Аэрогель (Aspen aerogels)	0,014-0,021
Шлаковата	0,05
Вермикулит	0,064-0,074
Вспененный каучук	0,033
Пробка листы 220 кг/м3	0,035
Пробка листы 260 кг/м3	0,05
Базальтовые маты, холсты	0,03-0,04
Пакля	0,05
Перлит, 200 кг/м3	0,05
Перлит вспученный, 100 кг/м3	0,06
Плиты льняные изоляционные, 250 кг/м3	0,054
Полистиролбетон, 150-500 кг/м3	0,052-0,145
Пробка гранулированная, 45 кг/м3	0,038
Пробка минеральная на битумной основе, 270-350 кг/м3	0,076-0,096
Пробковое покрытие для пола, 540 кг/м3	0,078
Пробка техническая, 50 кг/м3	0,037

Часть информации взята нормативов, которые прописывают характеристики определенных материалов (СНиП 23-02-2003, СП 50.13330.2012, СНиП II-3-79* (приложение 2)). Те материал, которые не прописаны в стандартах, найдены на сайтах производителей. Так как стандартов нет, у разных производителей они могут значительно отличаться, потому при покупке обращайте внимание на характеристики каждого покупаемого материала.

Таблица теплопроводности строительных материалов

Стены, перекрытия, пол, делать можно из разных материалов, но так повелось, что теплопроводность строительных материалов обычно сравнивают с кирпичной кладкой. Этот материал знаю все, с ним проще проводить ассоциации. Наиболее популярны диаграммы, на которых наглядно продемонстрирована разница между различными материалами. Одна такая картинка есть в предыдущем пункте, вторая — сравнение кирпичной стены и стены из бревен — приведена ниже. Именно потому для стен из кирпича и другого материала с высокой теплопроводностью выбирают теплоизоляционные материалы. Чтобы было проще подбирать, теплопроводность основных строительных материалов сведена в таблицу.

Сравнивают самые разные материалы

Название материала, плотность	Коэффициент теплопроводности
	в сухом состоянии	при нормальной влажности	при повышенной влажности
ЦПР (цементно-песчаный раствор)	0,58	0,76	0,93
Известково-песчаный раствор	0,47	0,7	0,81
Гипсовая штукатурка	0,25
Пенобетон, газобетон на цементе, 600 кг/м3	0,14	0,22	0,26
Пенобетон, газобетон на цементе, 800 кг/м3	0,21	0,33	0,37
Пенобетон, газобетон на цементе, 1000 кг/м3	0,29	0,38	0,43
Пенобетон, газобетон на извести, 600 кг/м3	0,15	0,28	0,34
Пенобетон, газобетон на извести, 800 кг/м3	0,23	0,39	0,45
Пенобетон, газобетон на извести, 1000 кг/м3	0,31	0,48	0,55
Оконное стекло	0,76
Арболит	0,07-0,17
Бетон с природным щебнем, 2400 кг/м3	1,51
Легкий бетон с природной пемзой, 500-1200 кг/м3	0,15-0,44
Бетон на гранулированных шлаках, 1200-1800 кг/м3	0,35-0,58
Бетон на котельном шлаке, 1400 кг/м3	0,56
Бетон на каменном щебне, 2200-2500 кг/м3	0,9-1,5
Бетон на топливном шлаке, 1000-1800 кг/м3	0,3-0,7
Керамическийй блок поризованный	0,2
Вермикулитобетон, 300-800 кг/м3	0,08-0,21
Керамзитобетон, 500 кг/м3	0,14
Керамзитобетон, 600 кг/м3	0,16
Керамзитобетон, 800 кг/м3	0,21
Керамзитобетон, 1000 кг/м3	0,27
Керамзитобетон, 1200 кг/м3	0,36
Керамзитобетон, 1400 кг/м3	0,47
Керамзитобетон, 1600 кг/м3	0,58
Керамзитобетон, 1800 кг/м3	0,66
ладка из керамического полнотелого кирпича на ЦПР	0,56	0,7	0,81
Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1000 кг/м3)	0,35	0,47	0,52
Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1300 кг/м3)	0,41	0,52	0,58
Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1400 кг/м3)	0,47	0,58	0,64
Кладка из полнотелого силикатного кирпича на ЦПР, 1000 кг/м3)	0,7	0,76	0,87
Кладка из пустотелого силикатного кирпича на ЦПР, 11 пустот	0,64	0,7	0,81
Кладка из пустотелого силикатного кирпича на ЦПР, 14 пустот	0,52	0,64	0,76
Известняк 1400 кг/м3	0,49	0,56	0,58
Известняк 1+600 кг/м3	0,58	0,73	0,81
Известняк 1800 кг/м3	0,7	0,93	1,05
Известняк 2000 кг/м3	0,93	1,16	1,28
Песок строительный, 1600 кг/м3	0,35
Гранит	3,49
Мрамор	2,91
Керамзит, гравий, 250 кг/м3	0,1	0,11	0,12
Керамзит, гравий, 300 кг/м3	0,108	0,12	0,13
Керамзит, гравий, 350 кг/м3	0,115-0,12	0,125	0,14
Керамзит, гравий, 400 кг/м3	0,12	0,13	0,145
Керамзит, гравий, 450 кг/м3	0,13	0,14	0,155
Керамзит, гравий, 500 кг/м3	0,14	0,15	0,165
Керамзит, гравий, 600 кг/м3	0,14	0,17	0,19
Керамзит, гравий, 800 кг/м3	0,18
Гипсовые плиты, 1100 кг/м3	0,35	0,50	0,56
Гипсовые плиты, 1350 кг/м3	0,23	0,35	0,41
Глина, 1600-2900 кг/м3	0,7-0,9
Глина огнеупорная, 1800 кг/м3	1,4
Керамзит, 200-800 кг/м3	0,1-0,18
Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией, 800-1200 кг/м3	0,23-0,41
Керамзитобетон, 500-1800 кг/м3	0,16-0,66
Керамзитобетон на перлитовом песке, 800-1000 кг/м3	0,22-0,28
Кирпич клинкерный, 1800 – 2000 кг/м3	0,8-0,16
Кирпич облицовочный керамический, 1800 кг/м3	0,93
Бутовая кладка средней плотности, 2000 кг/м3	1,35
Листы гипсокартона, 800 кг/м3	0,15	0,19	0,21
Листы гипсокартона, 1050 кг/м3	0,15	0,34	0,36
Фанера клеенная	0,12	0,15	0,18
ДВП, ДСП, 200 кг/м3	0,06	0,07	0,08
ДВП, ДСП, 400 кг/м3	0,08	0,11	0,13
ДВП, ДСП, 600 кг/м3	0,11	0,13	0,16
ДВП, ДСП, 800 кг/м3	0,13	0,19	0,23
ДВП, ДСП, 1000 кг/м3	0,15	0,23	0,29
Линолеум ПВХ на теплоизолирующей основе, 1600 кг/м3	0,33
Линолеум ПВХ на теплоизолирующей основе, 1800 кг/м3	0,38
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1400 кг/м3	0,2	0,29	0,29
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1600 кг/м3	0,29	0,35	0,35
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1800 кг/м3	0,35
Листы асбоцементные плоские, 1600-1800 кг/м3	0,23-0,35
Ковровое покрытие, 630 кг/м3	0,2
Поликарбонат (листы), 1200 кг/м3	0,16
Полистиролбетон, 200-500 кг/м3	0,075-0,085
Ракушечник, 1000-1800 кг/м3	0,27-0,63
Стеклопластик, 1800 кг/м3	0,23
Черепица бетонная, 2100 кг/м3	1,1
Черепица керамическая, 1900 кг/м3	0,85
Черепица ПВХ, 2000 кг/м3	0,85
Известковая штукатурка, 1600 кг/м3	0,7
Штукатурка цементно-песчаная, 1800 кг/м3	1,2

Древесина — один из строительных материалов с относительно невысокой теплопроводностью. В таблице даны ориентировочные данные по разным породам. При покупке обязательно смотрите плотность и коэффициент теплопроводности. Далеко не у всех они такие, как прописаны в нормативных документах.

Наименование	Коэффициент теплопроводности
	В сухом состоянии	При нормальной влажности	При повышенной влажности
Сосна, ель поперек волокон	0,09	0,14	0,18
Сосна, ель вдоль волокон	0,18	0,29	0,35
Дуб вдоль волокон	0,23	0,35	0,41
Дуб поперек волокон	0,10	0,18	0,23
Пробковое дерево	0,035
Береза	0,15
Кедр	0,095
Каучук натуральный	0,18
Клен	0,19
Липа (15% влажности)	0,15
Лиственница	0,13
Опилки	0,07-0,093
Пакля	0,05
Паркет дубовый	0,42
Паркет штучный	0,23
Паркет щитовой	0,17
Пихта	0,1-0,26
Тополь	0,17

Металлы очень хорошо проводят тепло. Именно они часто являются мостиком холода в конструкции. И это тоже надо учитывать, исключать прямой контакт используя теплоизолирующие прослойки и прокладки, которые называются термическим разрывом. Теплопроводность металлов сведена в другую таблицу.

Название	Коэффициент теплопроводности		Название	Коэффициент теплопроводности
Бронза	22-105		Алюминий	202-236
Медь	282-390		Латунь	97-111
Серебро	429		Железо	92
Олово	67		Сталь	47
Золото	318

Как рассчитать толщину стен

Для того чтобы зимой в доме было тепло, а летом прохладно, необходимо чтобы ограждающие конструкции (стены, пол, потолок/кровля) должны иметь определенное тепловое сопротивление. Для каждого региона эта величина своя. Зависит она от средних температур и влажности в конкретной области.

Термическое сопротивление ограждающих
конструкций для регионов России

Для того чтобы счета за отопление не были слишком большими, подбирать строительные материалы и их толщину надо так, чтобы их суммарное тепловое сопротивление было не меньше указанного в таблице.

Расчет толщины стены, толщины утеплителя, отделочных слоев

Для современного строительства характерна ситуация, когда стена имеет несколько слоев. Кроме несущей конструкции есть утепление, отделочные материалы. Каждый из слоев имеет свою толщину. Как определить толщину утеплителя? Расчет несложен. Исходят из формулы:

Формула расчета теплового сопротивления

R — термическое сопротивление;

p — толщина слоя в метрах;

k — коэффициент теплопроводности.

Предварительно надо определиться с материалами, которые вы будете использовать при строительстве. Причем, надо знать точно, какого вида будет материал стен, утепление, отделка и т.д. Ведь каждый из них вносит свою лепту в теплоизоляцию, и теплопроводность строительных материалов учитывается в расчете.

Сначала считается термическое сопротивление конструкционного материала (из которого будет строится стена, перекрытие и т.д.), затем «по остаточному» принципу подбирается толщина выбранного утеплителя. Можно еще принять в расчет теплоизоляционных характеристики отделочных материалов, но обычно они идут «плюсом» к основным. Так закладывается определенный запас «на всякий случай». Этот запас позволяет экономить на отоплении, что впоследствии положительно сказывается на бюджете.

Пример расчета толщины утеплителя

Разберем на примере. Собираемся строить стену из кирпича — в полтора кирпича, утеплять будем минеральной ватой. По таблице тепловое сопротивление стен для региона должно быть не меньше 3,5. Расчет для этой ситуации приведен ниже.

1. Для начала просчитаем тепловое сопротивление стены из кирпича. Полтора кирпича это 38 см или 0,38 метра, коэффициент теплопроводности кладки из кирпича 0,56. Считаем по приведенной выше формуле: 0,38/0,56 = 0,68. Такое тепловое сопротивление имеет стена в 1,5  кирпича.
2. Эту величину отнимаем от общего теплового сопротивления для региона: 3,5-0,68 = 2,82. Эту величину необходимо «добрать» теплоизоляцией и отделочными материалами.

   Рассчитывать придется все ограждающие конструкции

3. Считаем толщину минеральной ваты. Ее коэффициент теплопроводности 0,045. Толщина слоя будет: 2,82*0,045 = 0,1269 м или 12,7 см. То есть, чтобы обеспечить требуемый уровень утепления, толщина слоя минеральной ваты должна быть не меньше 13 см.

Если бюджет ограничен, минеральной ваты можно взять 10 см, а недостающее покроется отделочными материалами. Они ведь будут изнутри и снаружи. Но, если хотите, чтобы счета за отопление были минимальными, лучше отделку пускать «плюсом» к расчетной величине. Это ваш запас на время самых низких температур, так как нормы теплового сопротивления для ограждающих конструкций считаются по средней температуре за несколько лет, а зимы бывают аномально холодными. Потому теплопроводность строительных материалов, используемых для отделки просто не принимают во внимание.

Теплопроводность строительных материалов, их плотность и теплоемкость: таблица теплопроводности материалов

ABS (АБС пластик)	1030…1060	0.13…0.22	1300…2300
Аглопоритобетон и бетон на топливных (котельных) шлаках	1000…1800	0.29…0.7	840
Акрил (акриловое стекло, полиметилметакрилат, оргстекло) ГОСТ 17622—72	1100…1200	0.21	—
Альфоль	20…40	0.118…0.135	—
Алюминий (ГОСТ 22233-83)	2600	221	897
Асбест волокнистый	470	0.16	1050
Асбестоцемент	1500…1900	1.76	1500
Асбестоцементный лист	1600	0.4	1500
Асбозурит	400…650	0.14…0.19	—
Асбослюда	450…620	0.13…0.15	—
Асботекстолит Г ( ГОСТ 5-78)	1500…1700	—	1670
Асботермит	500	0.116…0.14	—
Асбошифер с высоким содержанием асбеста	1800	0.17…0.35	—
Асбошифер с 10-50% асбеста	1800	0.64…0.52	—
Асбоцемент войлочный	144	0.078	—
Асфальт	1100…2110	0.7	1700…2100
Асфальтобетон (ГОСТ 9128-84)	2100	1.05	1680
Асфальт в полах	—	0.8	—
Ацеталь (полиацеталь, полиформальдегид) POM	1400	0.22	—
Аэрогель (Aspen aerogels)	110…200	0.014…0.021	700
Базальт	2600…3000	3.5	850
Бакелит	1250	0.23	—
Бальза	110…140	0.043…0.052	—
Береза	510…770	0.15	1250
Бетон легкий с природной пемзой	500…1200	0.15…0.44	—
Бетон на гравии или щебне из природного камня	2400	1.51	840
Бетон на вулканическом шлаке	800…1600	0.2…0.52	840
Бетон на доменных гранулированных шлаках	1200…1800	0.35…0.58	840
Бетон на зольном гравии	1000…1400	0.24…0.47	840
Бетон на каменном щебне	2200…2500	0.9…1.5	—
Бетон на котельном шлаке	1400	0.56	880
Бетон на песке	1800…2500	0.7	710
Бетон на топливных шлаках	1000…1800	0.3…0.7	840
Бетон силикатный плотный	1800	0.81	880
Бетон сплошной	—	1.75	—
Бетон термоизоляционный	500	0.18	—
Битумоперлит	300…400	0.09…0.12	1130
Битумы нефтяные строительные и кровельные (ГОСТ 6617-76, ГОСТ 9548-74)	1000…1400	0.17…0.27	1680
Блок газобетонный	400…800	0.15…0.3	—
Блок керамический поризованный	—	0.2	—
Бронза	7500…9300	22…105	400
Бумага	700…1150	0.14	1090…1500
Бут	1800…2000	0.73…0.98	—
Вата минеральная легкая	50	0.045	920
Вата минеральная тяжелая	100…150	0.055	920
Вата стеклянная	155…200	0.03	800
Вата хлопковая	30…100	0.042…0.049	—
Вата хлопчатобумажная	50…80	0.042	1700
Вата шлаковая	200	0.05	750
Вермикулит (в виде насыпных гранул) ГОСТ 12865-67	100…200	0.064…0.076	840
Вермикулит вспученный (ГОСТ 12865-67) — засыпка	100…200	0.064…0.074	840
Вермикулитобетон	300…800	0.08…0.21	840
Воздух сухой при 20°С	1.205	0.0259	1005
Войлок шерстяной	150…330	0.045…0.052	1700
Газо- и пенобетон, газо- и пеносиликат	280…1000	0.07…0.21	840
Газо- и пенозолобетон	800…1200	0.17…0.29	840
Гетинакс	1350	0.23	1400
Гипс формованный сухой	1100…1800	0.43	1050
Гипсокартон	500…900	0.12…0.2	950
Гипсоперлитовый раствор	—	0.14	—
Гипсошлак	1000…1300	0.26…0.36	—
Глина	1600…2900	0.7…0.9	750
Глина огнеупорная	1800	1.04	800
Глиногипс	800…1800	0.25…0.65	—
Глинозем	3100…3900	2.33	700…840
Гнейс (облицовка)	2800	3.5	880
Гравий (наполнитель)	1850	0.4…0.93	850
Гравий керамзитовый (ГОСТ 9759-83) — засыпка	200…800	0.1…0.18	840
Гравий шунгизитовый (ГОСТ 19345-83) — засыпка	400…800	0.11…0.16	840
Гранит (облицовка)	2600…3000	3.5	880
Грунт 10% воды	—	1.75	—
Грунт 20% воды	1700	2.1	—
Грунт песчаный	—	1.16	900
Грунт сухой	1500	0.4	850
Грунт утрамбованный	—	1.05	—
Гудрон	950…1030	0.3	—
Доломит плотный сухой	2800	1.7	—
Дуб вдоль волокон	700	0.23	2300
Дуб поперек волокон (ГОСТ 9462-71, ГОСТ 2695-83)	700	0.1	2300
Дюралюминий	2700…2800	120…170	920
Железо	7870	70…80	450
Железобетон	2500	1.7	840
Железобетон набивной	2400	1.55	840
Зола древесная	780	0.15	750
Золото	19320	318	129
Известняк (облицовка)	1400…2000	0.5…0.93	850…920
Изделия из вспученного перлита на битумном связующем (ГОСТ 16136-80)	300…400	0.067…0.11	1680
Изделия вулканитовые	350…400	0.12	—
Изделия диатомитовые	500…600	0.17…0.2	—
Изделия ньювелитовые	160…370	0.11	—
Изделия пенобетонные	400…500	0.19…0.22	—
Изделия перлитофосфогелевые	200…300	0.064…0.076	—
Изделия совелитовые	230…450	0.12…0.14	—
Иней	—	0.47	—
Ипорка (вспененная смола)	15	0.038	—
Каменноугольная пыль	730	0.12	—
Камень керамический поризованный Braer 14,3 НФ и 10,7 НФ	810…840	0.14…0.185	—
Камни многопустотные из легкого бетона	500…1200	0.29…0.6	—
Камни полнотелые из легкого бетона DIN 18152	500…2000	0.32…0.99	—
Камни полнотелые из природного туфа или вспученной глины	500…2000	0.29…0.99	—
Камень строительный	2200	1.4	920
Карболит черный	1100	0.23	1900
Картон асбестовый изолирующий	720…900	0.11…0.21	—
Картон гофрированный	700	0.06…0.07	1150
Картон облицовочный	1000	0.18	2300
Картон парафинированный	—	0.075	—
Картон плотный	600…900	0.1…0.23	1200
Картон пробковый	145	0.042	—
Картон строительный многослойный (ГОСТ 4408-75)	650	0.13	2390
Картон термоизоляционный (ГОСТ 20376-74)	500	0.04…0.06	—
Каучук вспененный	82	0.033	—
Каучук вулканизированный твердый серый	—	0.23	—
Каучук вулканизированный мягкий серый	920	0.184	—
Каучук натуральный	910	0.18	1400
Каучук твердый	—	0.16	—
Каучук фторированный	180	0.055…0.06	—
Кедр красный	500…570	0.095	—
Кембрик лакированный	—	0.16	—
Керамзит	800…1000	0.16…0.2	750
Керамзитовый горох	900…1500	0.17…0.32	750
Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией	800…1200	0.23…0.41	840
Керамзитобетон легкий	500…1200	0.18…0.46	—
Керамзитобетон на керамзитовом песке и керамзитопенобетон	500…1800	0.14…0.66	840
Керамзитобетон на перлитовом песке	800…1000	0.22…0.28	840
Керамика	1700…2300	1.5	—
Керамика теплая	—	0.12	—
Кирпич доменный (огнеупорный)	1000…2000	0.5…0.8	—
Кирпич диатомовый	500	0.8	—
Кирпич изоляционный	—	0.14	—
Кирпич карборундовый	1000…1300	11…18	700
Кирпич красный плотный	1700…2100	0.67	840…880
Кирпич красный пористый	1500	0.44	—
Кирпич клинкерный	1800…2000	0.8…1.6	—
Кирпич кремнеземный	—	0.15	—
Кирпич облицовочный	1800	0.93	880
Кирпич пустотелый	—	0.44	—
Кирпич силикатный	1000…2200	0.5…1.3	750…840
Кирпич силикатный с тех. пустотами	—	0.7	—
Кирпич силикатный щелевой	—	0.4	—
Кирпич сплошной	—	0.67	—
Кирпич строительный	800…1500	0.23…0.3	800
Кирпич трепельный	700…1300	0.27	710
Кирпич шлаковый	1100…1400	0.58	—
Кладка бутовая из камней средней плотности	2000	1.35	880
Кладка газосиликатная	630…820	0.26…0.34	880
Кладка из газосиликатных теплоизоляционных плит	540	0.24	880
Кладка из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-перлитовом растворе	1600	0.47	880
Кладка из глиняного обыкновенного кирпича (ГОСТ 530-80) на цементно-песчаном растворе	1800	0.56	880
Кладка из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-шлаковом растворе	1700	0.52	880
Кладка из керамического пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе	1000…1400	0.35…0.47	880
Кладка из малоразмерного кирпича	1730	0.8	880
Кладка из пустотелых стеновых блоков	1220…1460	0.5…0.65	880
Кладка из силикатного 11-ти пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе	1500	0.64	880
Кладка из силикатного 14-ти пустотного кирпича на цементно-песчаном растворе	1400	0.52	880
Кладка из силикатного кирпича (ГОСТ 379-79) на цементно-песчаном растворе	1800	0.7	880
Кладка из трепельного кирпича (ГОСТ 648-73) на цементно-песчаном растворе	1000…1200	0.29…0.35	880
Кладка из ячеистого кирпича	1300	0.5	880
Кладка из шлакового кирпича на цементно-песчаном растворе	1500	0.52	880
Кладка «Поротон»	800	0.31	900
Клен	620…750	0.19	—
Кожа	800…1000	0.14…0.16	—
Композиты технические	—	0.3…2	—
Краска масляная (эмаль)	1030…2045	0.18…0.4	650…2000
Кремний	2000…2330	148	714
Кремнийорганический полимер КМ-9	1160	0.2	1150
Латунь	8100…8850	70…120	400
Лед -60°С	924	2.91	1700
Лед -20°С	920	2.44	1950
Лед 0°С	917	2.21	2150
Линолеум поливинилхлоридный многослойный (ГОСТ 14632-79)	1600…1800	0.33…0.38	1470
Линолеум поливинилхлоридный на тканевой подоснове (ГОСТ 7251-77)	1400…1800	0.23…0.35	1470
Липа, (15% влажности)	320…650	0.15	—
Лиственница	670	0.13	—
Листы асбестоцементные плоские (ГОСТ 18124-75)	1600…1800	0.23…0.35	840
Листы вермикулитовые	—	0.1	—
Листы гипсовые обшивочные (сухая штукатурка) ГОСТ 6266	800	0.15	840
Листы пробковые легкие	220	0.035	—
Листы пробковые тяжелые	260	0.05	—
Магнезия в форме сегментов для изоляции труб	220…300	0.073…0.084	—
Мастика асфальтовая	2000	0.7	—
Маты, холсты базальтовые	25…80	0.03…0.04	—
Маты и полосы из стеклянного волокна прошивные (ТУ 21-23-72-75)	150	0.061	840
Маты минераловатные прошивные (ГОСТ 21880-76) и на синтетическом связующем (ГОСТ 9573-82)	50…125	0.048…0.056	840
МБОР-5, МБОР-5Ф, МБОР-С-5, МБОР-С2-5, МБОР-Б-5 (ТУ 5769-003-48588528-00)	100…150	0.045	—
Мел	1800…2800	0.8…2.2	800…880
Медь (ГОСТ 859-78)	8500	407	420
Миканит	2000…2200	0.21…0.41	250
Мипора	16…20	0.041	1420
Морозин	100…400	0.048…0.084	—
Мрамор (облицовка)	2800	2.9	880
Накипь котельная (богатая известью, при 100°С)	1000…2500	0.15…2.3	—
Накипь котельная (богатая силикатом, при 100°С)	300…1200	0.08…0.23	—
Настил палубный	630	0.21	1100
Найлон	—	0.53	—
Нейлон	1300	0.17…0.24	1600
Неопрен	—	0.21	1700
Опилки древесные	200…400	0.07…0.093	—
Пакля	150	0.05	2300
Панели стеновые из гипса DIN 1863	600…900	0.29…0.41	—
Парафин	870…920	0.27	—
Паркет дубовый	1800	0.42	1100
Паркет штучный	1150	0.23	880
Паркет щитовой	700	0.17	880
Пемза	400…700	0.11…0.16	—
Пемзобетон	800…1600	0.19…0.52	840
Пенобетон	300…1250	0.12…0.35	840
Пеногипс	300…600	0.1…0.15	—
Пенозолобетон	800…1200	0.17…0.29	—
Пенопласт ПС-1	100	0.037	—
Пенопласт ПС-4	70	0.04	—
Пенопласт ПХВ-1 (ТУ 6-05-1179-75) и ПВ-1 (ТУ 6-05-1158-78)	65…125	0.031…0.052	1260
Пенопласт резопен ФРП-1	65…110	0.041…0.043	—
Пенополистирол (ГОСТ 15588-70)	40	0.038	1340
Пенополистирол (ТУ 6-05-11-78-78)	100…150	0.041…0.05	1340
Пенополистирол Пеноплэкс	22…47	0.03…0.036	1600
Пенополиуретан (ТУ В-56-70, ТУ 67-98-75, ТУ 67-87-75)	40…80	0.029…0.041	1470
Пенополиуретановые листы	150	0.035…0.04	—
Пенополиэтилен	—	0.035…0.05	—
Пенополиуретановые панели	—	0.025	—
Пеносиликальцит	400…1200	0.122…0.32	—
Пеностекло легкое	100..200	0.045…0.07	—
Пеностекло или газо-стекло (ТУ 21-БССР-86-73)	200…400	0.07…0.11	840
Пенофол	44…74	0.037…0.039	—
Пергамент	—	0.071	—
Пергамин (ГОСТ 2697-83)	600	0.17	1680
Перекрытие армокерамическое с бетонным заполнением без штукатурки	1100…1300	0.7	850
Перекрытие из железобетонных элементов со штукатуркой	1550	1.2	860
Перекрытие монолитное плоское железобетонное	2400	1.55	840
Перлит	200	0.05	—
Перлит вспученный	100	0.06	—
Перлитобетон	600…1200	0.12…0.29	840
Перлитопласт-бетон (ТУ 480-1-145-74)	100…200	0.035…0.041	1050
Перлитофосфогелевые изделия (ГОСТ 21500-76)	200…300	0.064…0.076	1050
Песок 0% влажности	1500	0.33	800
Песок 10% влажности	—	0.97	—
Песок 20% влажности	—	1.33	—
Песок для строительных работ (ГОСТ 8736-77)	1600	0.35	840
Песок речной мелкий	1500	0.3…0.35	700…840
Песок речной мелкий (влажный)	1650	1.13	2090
Песчаник обожженный	1900…2700	1.5	—
Пихта	450…550	0.1…0.26	2700
Плита бумажная прессованая	600	0.07	—
Плита пробковая	80…500	0.043…0.055	1850
Плита огнеупорная теплоизоляционная Avantex марки Board	200…500	0.04	—
Плитка облицовочная, кафельная	2000	1.05	—
Плитка термоизоляционная ПМТБ-2	—	0.04	—
Плиты алебастровые	—	0.47	750
Плиты из гипса ГОСТ 6428	1000…1200	0.23…0.35	840
Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружечные (ГОСТ 4598-74, ГОСТ 10632-77)	200…1000	0.06…0.15	2300
Плиты из керзмзито-бетона	400…600	0.23	—
Плиты из полистирол-бетона ГОСТ Р 51263-99	200…300	0.082	—
Плиты из резольноформальдегидного пенопласта (ГОСТ 20916-75)	40…100	0.038…0.047	1680
Плиты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем (ГОСТ 10499-78)	50	0.056	840
Плиты из ячеистого бетона ГОСТ 5742-76	350…400	0.093…0.104	—
Плиты камышитовые	200…300	0.06…0.07	2300
Плиты кремнезистые		0.07	—
Плиты льнокостричные изоляционные	250	0.054	2300
Плиты минераловатные на битумной связке марки 200 ГОСТ 10140-80	150…200	0.058	—
Плиты минераловатные на синтетическом связующем марки 200 ГОСТ 9573-96	225	0.054	—
Плиты минераловатные на синтетической связке фирмы «Партек» (Финляндия)	170…230	0.042…0.044	—
Плиты минераловатные повышенной жесткости ГОСТ 22950-95	200	0.052	840
Плиты минераловатные повышенной жесткости на органофосфатном связующем (ТУ 21-РСФСР-3-72-76)	200	0.064	840
Плиты минераловатные полужесткие на крахмальном связующем	125…200	0.056…0.07	840
Плиты минераловатные на синтетическом и битумном связующих	—	0.048…0.091	—
Плиты мягкие, полужесткие и жесткие минераловатные на синтетическом и битумном связующих (ГОСТ 9573-82, ГОСТ 10140-80, ГОСТ 12394-66)	50…350	0.048…0.091	840
Плиты пенопластовые на основе резольных фенолформальдегидных смол ГОСТ 20916-87	80…100	0.045	—
Плиты пенополистирольные ГОСТ 15588-86 безпрессовые	30…35	0.038	—
Плиты пенополистирольные (экструзионные) ТУ 2244-001-47547616-00	32	0.029	—
Плиты перлито-битумные ГОСТ 16136-80	300	0.087	—
Плиты перлито-волокнистые	150	0.05	—
Плиты перлито-фосфогелевые ГОСТ 21500-76	250	0.076	—
Плиты перлито-1 Пластбетонные ТУ 480-1-145-74	150	0.044	—
Плиты перлитоцементные	—	0.08	—
Плиты строительный из пористого бетона	500…800	0.22…0.29	—
Плиты термобитумные теплоизоляционные	200…300	0.065…0.075	—
Плиты торфяные теплоизоляционные (ГОСТ 4861-74)	200…300	0.052…0.064	2300
Плиты фибролитовые (ГОСТ 8928-81) и арболит (ГОСТ 19222-84) на портландцементе	300…800	0.07…0.16	2300
Покрытие ковровое	630	0.2	1100
Покрытие синтетическое (ПВХ)	1500	0.23	—
Пол гипсовый бесшовный	750	0.22	800
Поливинилхлорид (ПВХ)	1400…1600	0.15…0.2	—
Поликарбонат (дифлон)	1200	0.16	1100
Полипропилен (ГОСТ 26996– 86)	900…910	0.16…0.22	1930
Полистирол УПП1, ППС	1025	0.09…0.14	900
Полистиролбетон (ГОСТ 51263)	150…600	0.052…0.145	1060
Полистиролбетон модифицированный на активированном пластифицированном шлакопортландцементе	200…500	0.057…0.113	1060
Полистиролбетон модифицированный на композиционном малоклинкерном вяжущем в стеновых блоках и плитах	200…500	0.052…0.105	1060
Полистиролбетон модифицированный монолитный на портландцементе	250…300	0.075…0.085	1060
Полистиролбетон модифицированный на шлакопортландцементе в стеновых блоках и плитах	200…500	0.062…0.121	1060
Полиуретан	1200	0.32	—
Полихлорвинил	1290…1650	0.15	1130…1200
Полиэтилен высокой плотности	955	0.35…0.48	1900…2300
Полиэтилен низкой плотности	920	0.25…0.34	1700
Поролон	34	0.04	—
Портландцемент (раствор)	—	0.47	—
Прессшпан	—	0.26…0.22	—
Пробка гранулированная техническая	45	0.038	1800
Пробка минеральная на битумной основе	270…350	0.073…0.096	—
Пробковое покрытие для полов	540	0.078	—
Ракушечник	1000…1800	0.27…0.63	835
Раствор гипсовый затирочный	1200	0.5	900
Раствор гипсоперлитовый	600	0.14	840
Раствор гипсоперлитовый поризованный	400…500	0.09…0.12	840
Раствор известковый	1650	0.85	920
Раствор известково-песчаный	1400…1600	0.78	840
Раствор легкий LM21, LM36	700…1000	0.21…0.36	—
Раствор сложный (песок, известь, цемент)	1700	0.52	840
Раствор цементный, цементная стяжка	2000	1.4	—
Раствор цементно-песчаный	1800…2000	0.6…1.2	840
Раствор цементно-перлитовый	800…1000	0.16…0.21	840
Раствор цементно-шлаковый	1200…1400	0.35…0.41	840
Резина мягкая	—	0.13…0.16	1380
Резина твердая обыкновенная	900…1200	0.16…0.23	1350…1400
Резина пористая	160…580	0.05…0.17	2050
Рубероид (ГОСТ 10923-82)	600	0.17	1680
Руда железная	—	2.9	—
Сажа ламповая	170	0.07…0.12	—
Сера ромбическая	2085	0.28	762
Серебро	10500	429	235
Сланец глинистый вспученный	400	0.16	—
Сланец	2600…3300	0.7…4.8	—
Слюда вспученная	100	0.07	—
Слюда поперек слоев	2600…3200	0.46…0.58	880
Слюда вдоль слоев	2700…3200	3.4	880
Смола эпоксидная	1260…1390	0.13…0.2	1100
Снег свежевыпавший	120…200	0.1…0.15	2090
Снег лежалый при 0°С	400…560	0.5	2100
Сосна и ель вдоль волокон	500	0.18	2300
Сосна и ель поперек волокон (ГОСТ 8486-66, ГОСТ 9463-72)	500	0.09	2300
Сосна смолистая 15% влажности	600…750	0.15…0.23	2700
Сталь стержневая арматурная (ГОСТ 10884-81)	7850	58	482
Стекло оконное (ГОСТ 111-78)	2500	0.76	840
Стекловата	155…200	0.03	800
Стекловолокно	1700…2000	0.04	840
Стеклопластик	1800	0.23	800
Стеклотекстолит	1600…1900	0.3…0.37	—
Стружка деревянная прессованая	800	0.12…0.15	1080
Стяжка ангидритовая	2100	1.2	—
Стяжка из литого асфальта	2300	0.9	—
Текстолит	1300…1400	0.23…0.34	1470…1510
Термозит	300…500	0.085…0.13	—
Тефлон	2120	0.26	—
Ткань льняная	—	0.088	—
Толь (ГОСТ 10999-76)	600	0.17	1680
Тополь	350…500	0.17	—
Торфоплиты	275…350	0.1…0.12	2100
Туф (облицовка)	1000…2000	0.21…0.76	750…880
Туфобетон	1200…1800	0.29…0.64	840
Уголь древесный кусковой (при 80°С)	190	0.074	—
Уголь каменный газовый	1420	3.6	—
Уголь каменный обыкновенный	1200…1350	0.24…0.27	—
Фарфор	2300…2500	0.25…1.6	750…950
Фанера клееная (ГОСТ 3916-69)	600	0.12…0.18	2300…2500
Фибра красная	1290	0.46	—
Фибролит (серый)	1100	0.22	1670
Целлофан	—	0.1	—
Целлулоид	1400	0.21	—
Цементные плиты	—	1.92	—
Черепица бетонная	2100	1.1	—
Черепица глиняная	1900	0.85	—
Черепица из ПВХ асбеста	2000	0.85	—
Чугун	7220	40…60	500
Шевелин	140…190	0.056…0.07	—
Шелк	100	0.038…0.05	—
Шлак гранулированный	500	0.15	750
Шлак доменный гранулированный	600…800	0.13…0.17	—
Шлак котельный	1000	0.29	700…750
Шлакобетон	1120…1500	0.6…0.7	800
Шлакопемзобетон (термозитобетон)	1000…1800	0.23…0.52	840
Шлакопемзопено- и шлакопемзогазобетон	800…1600	0.17…0.47	840
Штукатурка гипсовая	800	0.3	840
Штукатурка известковая	1600	0.7	950
Штукатурка из синтетической смолы	1100	0.7	—
Штукатурка известковая с каменной пылью	1700	0.87	920
Штукатурка из полистирольного раствора	300	0.1	1200
Штукатурка перлитовая	350…800	0.13…0.9	1130
Штукатурка сухая	—	0.21	—
Штукатурка утепляющая	500	0.2	—
Штукатурка фасадная с полимерными добавками	1800	1	880
Штукатурка цементная	—	0.9	—
Штукатурка цементно-песчаная	1800	1.2	—
Шунгизитобетон	1000…1400	0.27…0.49	840
Щебень и песок из перлита вспученного (ГОСТ 10832-83) — засыпка	200…600	0.064…0.11	840
Щебень из доменного шлака (ГОСТ 5578-76), шлаковой пемзы (ГОСТ 9760-75) и аглопорита (ГОСТ 11991-83) — засыпка	400…800	0.12…0.18	840
Эбонит	1200	0.16…0.17	1430
Эбонит вспученный	640	0.032	—
Эковата	35…60	0.032…0.041	2300
Энсонит (прессованный картон)	400…500	0.1…0.11	—
Эмаль (кремнийорганическая)	—	0.16…0.27	—

Теплопроводность твердых материалов

Материал	Коэффициент  Теплопроводности ( Вт/м . К)
Кварцевая вата	0.004 – 0.04
Воздух	0.025
Дерево	0.04 – 0.4
Спирт и масла	0.1 – 0.21
Полипропилен	0.25
Минеральное масло	0.138
Резина	0.16
Цемент	0.29
Эпоксидная смола с кварцевых наполнением	0.30
Эпоксидная смола	0.59
Вода (жидкая)	0.6
Теплопроводящая смазка	0.7 – 3
Стекло	1.1
Почва	1.5
Бетон, камень	1.7
Лед	2
Кремний	2.4
Нерж. сталь	12.11 ~ 45.0
Свинец	35.3
Алюминий	237 (чистый) 120—180 (сплавы)
Золото	318
Медь	401
Серебро	429
Алмаз	900 – 2320
Графен	(4840±440) – (5300±480)

Примечание: источниками справочных данных являются публикации в Интернете, поэтому они не могут считаться «официальными» и «абсолютно точными». Как правило, в Интернет справочниках не приводятся ссылки на научные работы, являющиеся основой опубликованных данных. Мы стараемся брать информацию из наиболее надежных научных сайтов. Однако если кого-то интересуют ссылки на эксперименты, советуем произвести самостоятельно углубленный поиск в Интернете. Будем признательны за любые комментарии к нашим справочным таблицам, а особенно за уточнения существующей информации или дополнение справочных данных.

Таблица Теплопроводности строительных материалов

Вид строительного материала	Коэффициент теплопроводности материалов, Вт/(м·°C)
	Строительный материал в сухом состоянии	Условия А для материала («обычные»)	Условия Б для материала («влажные»)
Теплопроводность Шерстяного войлока	0,045
Теплопроводность Цементно-песчаного раствора	0,58	0,76	0,93
Теплопроводность Известково-песчаного раствора	0,47	0,7	0,81
Теплопроводность обычной Гипсовой штукатурки	0,25
Теплопроводность Ваты Минеральной, каменной. При плотности – 180 кг/куб.м.	0,038	0,045	0,048
Теплопроводность Ваты Минеральной, каменной. При плотности – 140-175 куб.м.	0,037	0,043	0,046
Теплопроводность Ваты Минеральной, каменной.  При плотности 80-125 куб.м.	0,036	0,042	0,045
Теплопроводность Ваты Минеральной, каменной. При плотности – 40-60 куб.м.	0,035	0,041	0,044
Теплопроводность Ваты Минеральной, каменной. При плотности – 25-50 куб.м.	0,036	0,042	0,045
Теплопроводность Ваты Минеральной, каменной. При плотности – 85 куб.м.	0,044	0,046	0,05
Теплопроводность Ваты Минеральной, каменной. При плотности – 75 куб.м.	0,04	0,042	0,047
Теплопроводность Ваты Минеральной, стеклянной. При плотности – 60 куб.м.	0,038	0,04	0,045
Теплопроводность Ваты Минеральной, стеклянной. При плотности – 45 куб.м.	0,039	0,041	0,045
Теплопроводность Ваты Минеральной, стеклянной.  При плотности – 35 куб.м.	0,039	0,041	0,046
Теплопроводность Ваты Минеральной, стеклянной. При плотности – 30 куб.м.	0,04	0,042	0,046
Теплопроводность Ваты Минеральной, стеклянной. При плотности – 20 куб.м.	0,04	0,043	0,048
Теплопроводность Ваты Минеральной, стеклянной. При плотности – 17 куб.м.	0,044	0,047	0,053
Теплопроводность Ваты Минеральной, стеклянной. При плотности – 15 куб.м.	0,046	0,049	0,055
Газобетон и пенобетон на цементном вяжущем портландцементе. При плотности – 1000 куб.м.	0,29	0,38	0,43
Газобетон и пенобетон на цементном вяжущем портландцементе. При плотности – 800 куб.м.	0,21	0,33	0,37
Газобетон и пенобетон на цементном вяжущем портландцементе. При плотности – 600 куб.м.	0,14	0,22	0,26
Газобетон и пенобетон на цементном вяжущем портландцементе. При плотности – 400 куб.м.	0,11	0,14	0,15
Газобетон и пенобетон на известняковом вяжущем портландцементе. При плотности – 1000 куб.м.	0,31	0,48	0,55
Газобетон и пенобетон на известняковом вяжущем портландцементе. При плотности – 800 куб.м.	0,23	0,39	0,45
Газобетон и пенобетон на известняковом вяжущем портландцементе. При плотности – 600 куб.м.	0,15	0,28	0,34
Газобетон и пенобетон на известняковом вяжущем портландцементе. При плотности – 400 куб.м.	0,13	0,22	0,28
Теплопроводность Сосны и ели (волокна поперек).	0,09	0,14	0,18
Теплопроводность Сосны и ели (волокна вдоль).	0,18	0,29	0,35
Теплопроводность Дуба (волокна поперек).	0,10	0,18	0,23
Теплопроводность Дуба (волокна вдоль).	0,23	0,35	0,41
Теплопроводность Меди	382 – 390
Теплопроводность Алюминия	202 – 236
Теплопроводность Латуни	97 – 111
Теплопроводность Железа	92
Теплопроводность Олова	67
Теплопроводность Стали	47
Теплопроводность Стекла оконного	0,76
Теплопроводность Аргона	0,0177
Теплопроводность Ксенона	0,0057
Теплопроводность Арболита	0,07 – 0,17
Теплопроводность Пробкового дерева	0,035
Теплопроводность Железобетона. При плотности – 2500 куб.м.	1,69	1,92	2,04
Теплопроводность Бетона на щебне илигравии. При плотности – 2400 куб.м.	1,51	1,74	1,86
Теплопроводность Керамзитобетона. При плотности – 1800 куб.м.	0,66	0,80	0,92
Теплопроводность Керамзитобетона.  При плотности – 1600 куб.м.	0,58	0,67	0,79
Теплопроводность Керамзитобетона.  При плотности – 1400 куб.м.	0,47	0,56	0,65
Теплопроводность Керамзитобетона.  При плотности – 1200 куб.м.	0,36	0,44	0,52
Теплопроводность Керамзитобетона.  При плотности – 1000 куб.м.	0,27	0,33	0,41
Теплопроводность Керамзитобетона.  При плотности – 800 куб.м.	0,21	0,24	0,31
Теплопроводность Керамзитобетона.  При плотности – 600 куб.м.	0,16	0,2	0,26
Теплопроводность Керамзитобетона.  При плотности – 500 куб.м.	0,14	0,17	0,23
Теплопроводность Кирпича керамический полнотелого. При кладке на цементно-песчанный раствор.	0,56	0,7	0,81
Теплопроводность Кирпича силикатного. При кладке на цементно-песчанный раствор.	0,70	0,76	0,87
Теплопроводность Кирпича керамического пустотелого (плотность 1400 куб.м. с учетом пустот). При кладке на цементно-песчанный раствор.	0,47	0,58	0,64
Теплопроводность Кирпича керамического пустотелого. При плотности- 1300 куб.м. с учетом пустот. При кладке на цементно-песчанный раствор.	0,41	0,52	0,58
Теплопроводность Кирпича керамического пустотелого. При плотности- 1000 куб.м. с учетом пустот. При кладке на цементно-песчанный раствор.	0,35	0,47	0,52
Теплопроводность Кирпича силикатного, 11 пустот (плотность 1500 куб.м.). При кладке на цементно-песчанный раствор.	0,64	0,7	0,81
Теплопроводность Кирпича силикатного, 14 пустот. Плотность 1400 куб.м.. При кладке на цементно-песчанный раствор.	0,52	0,64	0,76
Теплопроводность Гранита	3,49	3,49	3,49
Теплопроводность Мрамора	2,91	2,91	2,91
Теплопроводность Известняка. При плотности – 2000 куб.м.	0,93	1,16	1,28
Теплопроводность Известняка. При плотности – 1800 куб.м.	0,7	0,93	1,05
Теплопроводность Известняка. При плотности – 1600 куб.м.	0,58	0,73	0,81
Теплопроводность Известняка. При плотности – 1400 куб.м.	0,49	0,56	0,58
Теплопроводность Туфа. При плотности – 2000 куб.м.	0,76	0,93	1,05
Теплопроводность Туфа. При плотности – 1800 куб.м.	0,56	0,7	0,81
Теплопроводность Туфа. При плотности – 1600 куб.м.	0,41	0,52	0,64
Теплопроводность Туфа. При плотности – 1400 куб.м.	0,33	0,43	0,52
Теплопроводность Туфа. При плотности – 1200 куб.м.	0,27	0,35	0,41
Теплопроводность Туфа. При плотности – 1000 куб.м.	0,21	0,24	0,29
Теплопроводность Песок строительного (сухого, в соответствии с ГОСТ 8736-77). При плотности – 1600 куб.м.	0,35
Теплопроводность – Фанера клееная	0,12	0,15	0,18
Теплопроводность ДСП, ДВП. При плотности – 1000 куб.м.	0,15	0,23	0,29
Теплопроводность ДСП, ДВП. При плотности – 800 куб.м.	0,13	0,19	0,23
Теплопроводность ДСП, ДВП. При плотности – 600 куб.м.	0,11	0,13	0,16
Теплопроводность ДСП, ДВП. При плотности – 400 куб.м.	0,08	0,11	0,13
Теплопроводность ДСП, ДВП. При плотности – 200 куб.м.	0,06	0,07	0,08
Теплопроводность Пакли	0,05	0,06	0,07
Теплопроводность Гипсокартона. Листы гипсовые обшивочные. При плотности – 1050 куб.м.	0,15	0,34	0,36
Теплопроводность Гипсокартона. Листы гипсовые обшивочные. При плотности – 800 куб.м.	0,15	0,19	0,21
Теплопроводность Линолеума из ПВХ на теплоизолирующей основе.  При плотности – 1800 куб.м.	0,38	0,38	0,38
Теплопроводность Линолеума из ПВХ на теплоизолирующей основе. При плотности – 1600 куб.м.	0,33	0,33	0,33
Теплопроводность Линолеума из ПВХ на тканевой основе. При плотности – 1800 куб.м.	0,35	0,35	0,35
Теплопроводность Линолеума из ПВХ на тканевой основе. При плотности – 1600 куб.м.	0,29	0,29	0,29
Теплопроводность Линолеума из ПВХ на тканевой основе. При плотности – 1400 куб.м.	0,2	0,23	0,23
Теплопроводность, Эковата	0,037 – 0,042
Телопропводность Гравия и Керамзита. При плотности – 250 куб.м.	0,099 – 0,1	0,11	0,12
Телопроводность Гравия и Керамзита. При плотности – 300 куб.м.	0,108	0,12	0,13
Телопроводность Гравия и Керамзита. При плотности – 350 куб.м.	0,115 – 0,12	0,125	0,14
Телопроводность Гравия и Керамзита. При плотности – 400 куб.м.	0,12	0,13	0,145
Телопроводность Гравия и Керамзита. При плотности – 450 куб.м.	0,13	0,14	0,155
Телопроводность Гравия и Керамзита. При плотности – 500 куб.м.	0,14	0,15	0,165
Телопроводность Гравия и Керамзита. При плотности – 600 куб.м.	0,14	0,17	0,19
Телопроводность Гравия и Керамзита. При плотности – 800 куб.м.	0,18
Теплопроводность Гипсоплита. При плотности – 1350 куб.м..	0,35	0,50	0,56
Теплопроводность Гипсоплита. При плотности – 1100 куб.м.	0,23	0,35	0,41

Таблица теплопроводности строительных материалов и утеплителей

Автор aquatic На чтение 6 мин. Просмотров 10.9k. Обновлено 18.06.2020

Строительство каждого объекта лучше начинать с планировки проекта и тщательного расчета теплотехнических параметров. Точные данные позволит получить таблица теплопроводности строительных материалов. Правильное возведение зданий способствует оптимальным климатическим параметрам в помещении. А таблица поможет правильно подобрать сырье, которое будут использоваться для строительства.

Теплопроводность материалов влияет на толщину стен

Назначение теплопроводности

Теплопроводность является показателем передачи тепловой энергии от нагреваемых предметов в помещении к предметам с более низкой температурой. Процесс теплообмена производится, пока температурные показатели не уравняются. Для обозначения тепловой энергии используется специальный коэффициент теплопроводности строительных материалов. Таблица поможет увидеть все требуемые значения. Параметр обозначает, сколько тепловой энергии пропускается через единицу площади в единицу времени. Чем больше данное обозначение, тем качественнее будет теплообмен. При возведении зданий необходимо применять материал с минимальным значением тепловой проводимости.

На схеме представлены показатели различных вариантов

Коэффициент теплопроводности это такая величина, которая равна количеству теплоты, проходящей через метр толщины материала за час. Использование подобной характеристики обязательно для создания лучшей теплоизоляции. Теплопроводность следует учесть при подборе дополнительных утепляющих конструкций.

Сравнение характеристик разных типов сырья

Что оказывает влияние на показатель теплопроводности?

Теплопроводность определяется такими факторами:

• пористость определяет неоднородность структуры. При пропуске тепла через такие материалы процесс охлаждения незначительный;
• повышенное значение плотности влияет на тесные соприкосновения частиц, что способствует более быстрому теплообмену;
• повышенная влажность увеличивает данный показатель.

Характеристики различных материалов

Использование значений коэффициента теплопроводности на практике

Материалы представлены конструкционными и теплоизоляционными разновидностями. Первый вид обладает большими показателями теплопроводности. Они применяются для строительства перекрытий, ограждений и стен.

При помощи таблицы определяются возможности их теплообмена. Чтобы данный показатель был достаточно низким для нормального микроклимата в помещении стены из некоторых материалов должны быть особенно толстыми. Чтобы этого избежать, рекомендуется использовать дополнительные теплоизолирующие компоненты.

При выборе утеплителя нужно изучить характеристики каждого варианта

Показатели теплопроводности для готовых построек. Виды утеплений

При создании проекта нужно учитывать все способы утечки тепла. Оно может выходить через стены и крышу, а также через полы и двери. Если вы неправильно проведете расчеты проектирования, то придется довольствоваться только тепловой энергией, полученной от отопительных приборов. Здания, построенные из стандартного сырья: камня, кирпича либо бетона нужно дополнительно утеплять.

Монтаж минеральной ваты

Дополнительная теплоизоляция проводится в каркасных зданиях. При этом деревянный каркас придает жесткости конструкции, а утепляющий материал прокладывается в пространство между стойками. В зданиях из кирпича и шлакоблоков утепление производится снаружи конструкции.

Выбирая утеплители необходимо обращать внимание на такие факторы, как уровень влажности, влияние повышенных температур и типа сооружения. Учитывайте определенные параметры утепляющих конструкций:

• показатель теплопроводности оказывает влияние на качество теплоизолирующего процесса;
• влагопоглощение имеет большое значение при утеплении наружных элементов;
• толщина влияет на надежность утепления. Тонкий утеплитель помогает сохранить полезную площадь помещения;
• важна горючесть. Качественное сырье имеет способность к самозатуханию;
• термоустойчивость отображает способность выдерживать температурные перепады;
• экологичность и безопасность;
• звукоизоляция защищает от шума.

Характеристики разных видов утеплителей

В качестве утеплителей применяются следующие виды:

• минеральная вата устойчива к огню и экологична. К важным характеристикам относится низкая теплопроводность;

Данный материал относится к самым доступным и простым вариантам

• пенопласт – это легкий материал с хорошими утеплительными свойствами. Он легко устанавливается и обладает влагоустойчивостью. Рекомендуется для применения в нежилых строениях;
• базальтовая вата в отличие от минеральной отличается лучшими показателями стойкости к влаге;
• пеноплэкс устойчив к влажности, повышенным температурам и огню. Имеет прекрасные показатели теплопроводности, прост в монтаже и долговечен;

Для пеноплекса характерна пористая структура

• пенополиуретан известен такими качествами, как негорючесть, хорошие водоотталкивающие свойства и высокая пожаростойкость;
• экструдированный пенополистирол при производстве проходит дополнительную обработку. Обладает равномерной структурой;

Данный вариант бывает разной толщины

• пенофол представляет из себя многослойный утепляющий пласт. В составе присутствует вспененный полиэтилен. Поверхность пластины покрывается фольгой для обеспечения отражения.

Для теплоизоляции могут применяться сыпучие типы сырья. Это бумажные гранулы или перлит. Они имеют стойкость к влаге и к огню. А из органических разновидностей можно рассмотреть волокно из древесины,  лен или пробковое покрытие. При выборе, особое внимание уделяйте таким показателям как экологичность и пожаробезопасность.

Обратите внимание! При конструировании теплоизоляции, важно продумать монтаж гидроизолирующей прослойки. Это позволит избежать высокой влажности и повысит сопротивляемость теплообмену.

Таблица теплопроводности строительных материалов: особенности показателей

Таблица теплопроводности строительных материалов содержит показатели различных видов сырья, которое применяется в строительстве. Используя данную информацию, вы можете легко посчитать толщину стен и количество утеплителя.

Утепление производится в определенных местах

Как использовать таблицу теплопроводности материалов и утеплителей?

В таблице сопротивления теплопередаче материалов представлены наиболее популярные материалы. Выбирая определенный вариант теплоизоляции важно учитывать не только физические свойства, но и такие характеристики как долговечность, цена и легкость установки.

Знаете ли вы, что проще всего выполнять монтаж пенооизола и пенополиуретана. Они распределяются по поверхности в виде пены. Подобные материалы легко заполняют полости конструкций. При сравнении твердых и пенных вариантов, нужно выделить , что пена не образует стыков.

Коэффициент разнообразных типов сырья

Значения коэффициентов теплопередачи материалов в таблице

При произведении вычислений следует знать коэффициент сопротивления теплопередаче. Данное значение  является отношением температур с обеих сторон к количеству  теплового потока. Для того чтобы найти теплосопротивление определенных стен и используется таблица теплопроводности.

Значения плотности и теплопроводности

Все расчеты  вы можете провести сами. Для этого толщина прослойки теплоизолятора делится на коэффициент теплопроводности. Данное значение часто указывается на упаковке, если это изоляция. Материалы для дома измеряются самостоятельно. Это касается толщины, а коэффициенты можно отыскать в специальных таблицах.

Теплопроводность некоторых конструкций

Коэффициент сопротивления помогает выбрать определенный тип теплоизоляции и толщину слоя материала.  Сведения о паропроницаемости и плотности можно посмотреть в таблице.

При правильном использовании табличных данных вы сможете выбрать качественный материал для создания благоприятного микроклимата в помещении.

Теплопроводность строительных материалов (видео)

что это такое + таблица значений

Строительное дело предусматривает использование любых подходящих материалов. Главные критерии – безопасность для жизни и здоровья, тепловая проводимость, надёжность. Далее следуют, цена, свойства эстетичности, универсальность применения и т.д.

Рассмотрим одну из важнейших характеристик стройматериалов – коэффициент теплопроводности, так как именно от этого свойства во многом зависит, к примеру, уровень комфорта в доме.

Содержание статьи:

Что такое КТП строительного материала?

Теоретически, да и практически тоже, строительными материалами, как правило, создаются две поверхности – наружная и внутренняя. С точки зрения физики, теплая область всегда стремится к холодной области.

Применительно к стройматериалу, тепло будет стремиться от одной поверхности (более теплой) к другой поверхности (менее теплой). Вот, собственно, способность материала относительно такого перехода и называется – коэффициентом теплопроводности или в аббревиатуре – КТП.

Схема, поясняющая эффект теплопроводности: 1 – тепловая энергия; 2 – коэффициент теплопроводности; 3 – температура первой поверхности; 4 – температура второй поверхности; 5 – толщина стройматериала

Характеристика КТП обычно строится на основе испытаний, когда берётся экспериментальный экземпляр размерами 100х100 см и к нему применяется тепловое воздействие с учётом разницы температур двух поверхностей в 1 градус. Время воздействия 1 час.

Соответственно, измеряется теплопроводность в Ваттах на метр на градус (Вт/м°C). Коэффициент обозначается греческим символом λ.

По умолчанию, теплопроводность различных материалов для строительства со значением меньше 0,175 Вт/м°C, приравнивает эти материалы к разряду изоляционных.

Современным производством освоены технологии изготовления стройматериалов, уровень КТП которых составляет меньше 0,05 Вт/м°C. Благодаря таким изделиям, удается достичь выраженного экономического эффекта в плане потребления энергетических ресурсов.

Влияние факторов на уровень теплопроводности

Каждый отдельно взятый стройматериал имеет определенное строение и обладает своеобразным физическим состоянием.

Основой этого являются:

• размерность кристаллов структуры;
• фазовое состояние вещества;
• степень кристаллизации;
• анизотропия теплопроводности кристаллов;
• объем пористости и структуры;
• направление теплового потока.

Все это – факторы влияния. Определенное влияние на уровень КТП также оказывает химический состав и примеси. Количество примесей, как показала практика, оказывает особенно выразительное влияние на уровень теплопроводности кристаллических компонентов.

Изоляционные стройматериалы – класс продуктов под строительство, созданных с учётом свойств КТП, приближенных к оптимальным свойствам. Однако достичь идеальной теплопроводности при сохранении других качеств, крайне сложно

В свою очередь влияние на КТП оказывают условия эксплуатации стройматериала – температура, давление, уровень влажности и др.

Стройматериалы с минимальным КТП

Согласно исследованиям, минимальным значением теплопроводности (около 0,023 Вт/м°C) обладает сухой воздух.

С точки зрения применения сухого воздуха в структуре строительного материала, необходима конструкция, где сухой воздух пребывает внутри замкнутых многочисленных пространств небольшого объёма. Конструктивно такая конфигурация представлена в образе многочисленных пор внутри структуры.

Отсюда логичный вывод: малым уровнем КТП должен обладать стройматериал, внутренняя структура которого представляет собой пористое образование.

Причём, в зависимости от максимально допустимой пористости материала, значение теплопроводности приближается к значению КТП сухого воздуха.

Созданию строительного материала с минимальной теплопроводностью способствует пористая структура. Чем больше содержится пор разного объема в структуре материала, тем лучший КТП допустимо получить

В современном производстве применяются несколько технологий для получения пористости строительного материала.

В частности, используются технологии:

• пенообразования;
• газообразования;
• водозатворения;
• вспучивания;
• внедрения добавок;
• создания волоконных каркасов.

Следует отметить: коэффициент теплопроводности напрямую связан с такими свойствами, как плотность, теплоемкость, температурная проводимость.

Значение теплопроводности может быть рассчитано по формуле:

λ = Q / S *(T₁-T₂)*t,

Где:

• Q – количество тепла;
• S – толщина материала;
• T₁, T₂ – температура с двух сторон материала;
• t – время.

Средняя величина плотности и теплопроводности обратно пропорциональна величине пористости. Поэтому, исходя из плотности структуры стройматериала, зависимость от нее теплопроводности можно рассчитать так:

λ = 1,16 √ 0,0196+0,22d² – 0,16,

Где: d – значение плотности. Это формула В.П. Некрасова, демонстрирующая влияние плотности конкретного материала на значение его КТП.

Влияние влаги на теплопроводность стройматериала

Опять же судя по примерам использования стройматериалов на практике, выясняется негативное влияние влаги на КТП стройматериала. Замечено – чем большему увлажнению подвергается стройматериал, тем более высоким становится значение КТП.

Различными способами стремятся защитить от воздействия влаги материал, используемый в строительстве. Эта мера вполне оправдана, учитывая повышение коэффициента для мокрого стройматериала

Обосновать такой момент несложно. Воздействие влаги на структуру строительного материала сопровождается увлажнением воздуха в порах и частичным замещением воздушной среды.

Учитывая, что параметр коэффициента теплопроводности для воды составляет 0,58 Вт/м°C, становится понятным существенное повышение КТП материала.

Следует также отметить более негативный эффект, когда вода, попадающая в пористую структуру, дополнительно замораживается – превращается в лёд.

Соответственно, несложно просчитать ещё большее увеличение теплопроводности, принимая во внимание параметры КТП льда, равного значению 2,3 Вт/м°C. Прирост примерно в четыре раза к параметру теплопроводности воды.

Одной из причин отказа от зимнего строительства в пользу стройки летом следует считать именно фактор возможного подмораживания некоторых видов стройматериалов и как следствие – повышения теплопроводности

Отсюда становятся очевидными строительные требования относительно защиты изоляционных стройматериалов от попадания влаги. Ведь уровень теплопроводности растёт в прямой пропорциональности от количественной влажности.

Не менее значимым видится и другой момент – обратный, когда структура строительного материала подвергается существенному нагреву. Чрезмерно высокая температура также провоцирует рост теплопроводности.

Происходит такое по причине повышения кинематической энергии молекул, составляющих структурную основу стройматериала.

Правда, существует класс материалов, структура которых, напротив, приобретает лучшие свойства теплопроводности в режиме сильного нагрева. Одним из таких материалов является металл.

Если под сильным нагревом большая часть широко распространенных стройматериалов изменяет теплопроводность в сторону увеличения, сильный нагрев металла приводит к обратному эффекту – КТП металла понижается

Методы определения коэффициента

Используются разные методики в этом направлении, но по факту все технологии измерения объединены двумя группами методов:

1. Режим стационарных измерений.
2. Режим нестационарных измерений.

Стационарная методика подразумевает работу с параметрами, неизменными с течением времени или изменяющимися в незначительной степени. Эта технология, судя по практическим применениям, позволяет рассчитывать на более точные результаты КТП.

Действия, направленные на измерения теплопроводности, стационарный способ допускает проводить в широком температурном диапазоне – 20 – 700 °C. Но вместе с тем, стационарная технология считается трудоёмкой и сложной методикой, требующей большого количества времени на исполнение.

Пример аппарата, предназначенного под выполнение измерений коэффициента теплопроводности. Это одна из современных цифровых конструкций, обеспечивающая получение быстрого и точного результата

Другая технология измерений – нестационарная, видится более упрощенной, требующей для исполнения работ от 10 до 30 минут. Однако в этом случае существенно ограничен диапазон температур. Тем не менее, методика нашла широкое применение в условиях производственного сектора.

Таблица теплопроводности стройматериалов

Подвергать измерениям многие существующие и широко используемые стройматериалы не имеет смысла.

Все эти продукты, как правило, испытаны неоднократно, на основании чего составлена таблица теплопроводности строительных материалов, куда входят практически все нужные на стройке материалы.

Один из вариантов такой таблицы представлен ниже, где КТП – коэффициент теплопроводности:

Материал (стройматериал)	Плотность, м3	КТП сухая, Вт/мºC	% влажн._1			% влажн._2	КТП при влажн._1, Вт/мºC		КТП при влажн._2, Вт/мºC
Битум кровельный	1400	0,27	0			0	0,27		0,27
Битум кровельный	1000	0,17	0			0	0,17		0,17
Шифер кровельный	1800	0,35	2			3	0,47		0,52
Шифер кровельный	1600	0,23	2			3	0,35		0,41
Битум кровельный	1200	0,22	0			0	0,22		0,22
Лист асбоцементный	1800	0,35	2			3	0,47		0,52
Лист асбестоцементный	1600	0,23	2			3	0,35		0,41
Асфальтобетон	2100	1,05	0			0	1,05		1,05
Толь строительная	600	0,17	0			0	0,17		0,17
Бетон (на гравийной подушке)	1600	0,46	4			6	0,46		0,55
Бетон (на шлаковой подушке)	1800	0,46	4			6	0,56		0,67
Бетон (на щебенке)	2400	1,51	2			3	1,74		1,86
Бетон (на песчаной подушке)	1000	0,28	9			13	0,35		0,41
Бетон (пористая структура)	1000	0,29	10			15	0,41		0,47
Бетон (сплошная структура)	2500	1,89	2			3	1,92		2,04
Пемзобетон	1600	0,52	4			6	0,62		0,68
Битум строительный	1400	0,27	0			0	0,27		0,27
Битум строительный	1200	0,22	0			0	0,22		0,22
Минеральная вата облегченная	50	0,048	2			5	0,052		0,06
Минеральная вата тяжелая	125	0,056	2			5	0,064		0,07
Минеральная вата	75	0,052	2			5	0,06		0,064
Лист вермикулитовый	200	0,065	1			3	0,08		0,095
Лист вермикулитовый	150	0,060	1			3	0,074		0,098
Газо-пено-золо бетон	800	0,17	15			22	0,35		0,41
Газо-пено-золо бетон	1000	0,23	15			22	0,44		0,50
Газо-пено-золо бетон	1200	0,29	15			22	0,52		0,58
Газо-пено-бетон (пенно-силикат)	300	0,08	8			12	0,11		0,13
Газо-пено-бетон (пенно-силикат)	400	0,11	8			12	0,14		0,15
Газо-пено-бетон (пенно-силикат)	600	0,14	8			12	0,22		0,26
Газо-пено-бетон (пенно-силикат)	800	0,21	10			15	0,33		0,37
Газо-пено-бетон (пенно-силикат)	1000	0,29	10			15	0,41		0,47
Строительный гипс плита	1200	0,35	4			6	0,41		0,46
Гравий керамзитовый	600	2,14	2			3	0,21		0,23
Гравий керамзитовый	800	0,18	2			3	0,21		0,23
Гранит (базальт)	2800	3,49	0			0	3,49		3,49
Гравий керамзитовый	400	0,12	2			3	0,13		0,14
Гравий керамзитовый	300	0,108	2			3	0,12		0,13
Гравий керамзитовый	200	0,099	2			3	0,11		0,12
Гравий шунгизитовый	800	0,16	2			4	0,20		0,23
Гравий шунгизитовый	600	0,13	2			4	0,16		0,20
Гравий шунгизитовый	400	0,11	2			4	0,13		0,14
Дерево сосна поперечные волокна	500	0,09	15			20	0,14		0,18
Фанера клееная	600	0,12	10			13	0,15		0,18
Дерево сосна вдоль волокон	500	0,18	15			20	0,29		0,35
Дерево дуба поперек волокон	700	0,23	10			15	0,18		0,23
Металл дюралюминий	2600	221	0			0	221		221
Железобетон	2500	1,69	2			3	1,92		2,04
Туфобетон	1600	0,52	7			10	0,7		0,81
Известняк	2000	0,93	2			3	1,16		1,28
Раствор извести с песком	1700	0,52	2			4	0,70		0,87
Песок под строительные работы	1600	0,035	1			2	0,47		0,58
Туфобетон	1800	0,64	7			10	0,87		0,99
Облицовочный картон	1000	0,18	5			10	0,21		0,23
Многослойный строительный картон	650	0,13	6			12	0,15		0,18
Вспененный каучук	60-95	0,034	5			15	0,04		0,054
Керамзитобетон	1400	0,47	5			10	0,56		0,65
Керамзитобетон	1600	0,58	5			10	0,67		0,78
Керамзитобетон	1800	0,86	5			10	0,80		0,92
Кирпич (пустотный)	1400	0,41	1			2	0,52		0,58
Кирпич (керамический)	1600	0,47	1			2	0,58		0,64
Пакля строительная	150	0,05	7			12	0,06		0,07
Кирпич (силикатный)	1500	0,64	2			4	0,7		0,81
Кирпич (сплошной)	1800	0,88	1			2	0,7		0,81
Кирпич (шлаковый)	1700	0,52	1,5			3	0,64		0,76
Кирпич (глиняный)	1600	0,47	2			4	0,58		0,7
Кирпич (трепельный)	1200	0,35	2			4	0,47		0,52
Металл медь	8500	407	0			0	407		407
Сухая штукатурка (лист)	1050	0,15	4			6	0,34		0,36
Плиты минеральной ваты	350	0,091	2			5	0,09		0,11
Плиты минеральной ваты	300	0,070	2			5	0,087		0,09
Плиты минеральной ваты	200	0,070	2			5	0,076		0,08
Плиты минеральной ваты	100	0,056	2			5	0,06		0,07
Линолеум ПВХ	1800	0,38	0			0	0,38		0,38
Пенобетон	1000	0,29	8			12	0,38		0,43
Пенобетон	800	0,21	8			12	0,33		0,37
Пенобетон	600	0,14	8			12	0,22		0,26
Пенобетон	400	0,11	6			12	0,14		0,15
Пенобетон на известняке	1000	0,31	12			18	0,48		0,55
Пенобетон на цементе	1200	0,37	15			22	0,60		0,66
Пенополистирол (ПСБ-С25)	15 – 25	0,029 – 0,033	2			10	0,035 – 0,052		0,040 – 0,059
Пенополистирол (ПСБ-С35)	25 – 35	0,036 – 0,041	2			20	0,034		0,039
Лист пенополиуретановый	80	0,041	2			5	0,05		0,05
Панель пенополиуретановая	60	0,035	2			5	0,41		0,41
Облегченное пеностекло	200	0,07	1			2	0,08		0,09
Утяжеленное пеностекло	400	0,11	1			2	0,12		0,14
Пергамин	600	0,17	0			0	0,17		0,17
Перлит	400	0,111	1			2	0,12		0,13
Плита перлитоцементная	200	0,041	2			3	0,052		0,06
Мрамор	2800	2,91	0			0	2,91		2,91
Туф	2000	0,76	3			5	0,93		1,05
Бетон на зольном гравии	1400	0,47	5			8	0,52		0,58
Плита ДВП (ДСП)	200	0,06	10			12	0,07		0,08
Плита ДВП (ДСП)	400	0,08	10			12	0,11		0,13
Плита ДВП (ДСП)	600	0,11	10			12	0,13		0,16
Плита ДВП (ДСП)	800	0,13	10			12	0,19		0,23
Плита ДВП (ДСП)	1000	0,15	10			12	0,23		0,29
Полистиролбетон на портландцементе	600	0,14	4			8	0,17		0,20
Вермикулитобетон	800	0,21	8			13	0,23		0,26
Вермикулитобетон	600	0,14	8			13	0,16		0,17
Вермикулитобетон	400	0,09	8			13	0,11		0,13
Вермикулитобетон	300	0,08	8			13	0,09		0,11
Рубероид	600	0,17	0			0	0,17		0,17
Плита фибролит	800	0,16	10			15	0,24		0,30
Металл сталь	7850	58	0			0	58		58
Стекло	2500	0,76	0			0	0,76		0,76
Стекловата	50	0,048	2			5	0,052		0,06
Стекловолокно	50	0,056	2			5	0,06		0,064
Плита фибролит	600	0,12	10			15	0,18		0,23
Плита фибролит	400	0,08	10			15	0,13		0,16
Плита фибролит	300	0,07	10			15	0,09		0,14
Клееная фанера	600	0,12	10			13	0,15		0,18
Плита камышитовая	300	0,07	10			15	0,09		0,14
Раствор цементо-песчаный	1800	0,58	2			4	0,76		0,93
Металл чугун	7200	50	0			0	50		50
Раствор цементно-шлаковый	1400	0,41	2			4	0,52		0,64
Раствор сложного песка	1700	0,52	2			4	0,70		0,87
Сухая штукатурка	800	0,15	4			6	0,19		0,21
Плита камышитовая	200	0,06	10			15	0,07		0,09
Цементная штукатурка	1050	0,15	4			6	0,34		0,36
Плита торфяная	300	0,064	15			20	0,07		0,08
Плита торфяная	200	0,052	15			20	0,06		0,064

Рекомендуем также прочесть и другие наши статьи, где мы рассказываем о том как правильно выбирать утеплитель:

Выводы и полезное видео по теме

Видеоролик тематически направленный, где достаточно подробно разъясняется – что такое КТП и «с чем его едят». Ознакомившись с материалом, представленным в ролике, появляются высокие шансы стать профессиональным строителем.

Очевидный момент – потенциальному строителю обязательно необходимо знать о теплопроводности и ее зависимости от различных факторов. Эти знания помогут строить не просто качественно, но с высокой степенью надежности и долговечности объекта. Использование коэффициента по существу – это реальная экономия денег, допустим, на оплате за те же коммунальные услуги.

Если у вас появились вопросы или есть ценная информация  по теме статьи, пожалуйста, оставляйте свои комментарии в расположенном ниже блоке.

Теплопроводность строительных материалов – основные понятия, табличные значения, расчеты

Ведущие тенденции современного строительства – это возведение домов с максимальной энергоэффективностью. То есть с возможностью создания и поддержания комфортных условий проживания при минимальных затратах энергоносителей. Понятно, что многим нашим строителям, ведущим возведение своих жилых владений самостоятельно, до таких показателей пока далековато, но стремиться к этому – необходимо всегда.

Теплопроводность строительных материалов

Прежде всего, это касается минимизации тепловых потерь через строительные конструкции. Достигается такое снижение эффективной термоизоляцией, выполненной на основании теплотехнических расчетов. Проектирование в идеале должны проводить специалисты, но часто обстоятельства понуждают владельцев жилья и такие вопросы брать в свои руки. Значит, необходимо иметь общие представления о базовых понятиях строительной теплотехники. Прежде всего – что такое теплопроводность строительных материалов, в чем она измеряется, как просчитывается.

Если разобраться с этими «азами», то будет проще всерьез, со знанием дела , а не по наитию, заниматься вопросами утепления своего жилья.

Что такое теплопроводность, какими единицами измерения она описывается?

Если не рассматривать каких-то теоретических условий, то в реальности все физические тела, жидкости или газы обладают способностью к передаче тепла. Иными словами, чтобы было понятнее, если какой-то объект начинают нагревать с одной из сторон, он становится проводником тепла, нагреваясь сам и передавая тепловую энергию дальше. Точно так же – и при охлаждении, только с «обратным знаком».

Даже на простом бытовом уровне всем понятно, что эта способность выражена у разных материалов в очень отличающейся степени. Например, одно дело мешать готовящееся на плите кипящее блюдо деревянной лопаткой, и совсем другое – металлической ложкой, которая практически моментально разогреется до такой температуры, что ее невозможно будет держать в руках. Этот пример наглядно показывает, что теплопроводность металла во много раз выше, чем у дерева.

«Практическое применение» огромной разницы в теплопроводности материалов – пробка, подсунутая под скобу металлической крышки кастрюли. Снять такую крышку с кипящей на плите посуды можно голыми пальцами, не опасаясь ожога.

И таких примеров – масса, буквально на каждом шагу. Например, прикоснитесь рукой к обычной деревянной двери в комнате, и к металлической ручке, прикрученной на ней. По ощущениям – ручка холоднее. Но такого не может быть – все предметы в помещении имеют примерно равную температуру. Просто металл ручки быстрее отвел на себя тепло тела, что и вызвало ощущения более холодной поверхности.

Коэффициент теплопроводности материала

Существует специальная единица, которая характеризует любой материал, как проводник тепла. Называется она коэффициентом теплопроводности, обозначается обычно греческой буквой λ, и измеряется в Вт/(м×℃). (Во многих встречающихся формулах вместо градусов Цельсия ℃ указаны градусы Кельвина, К, но сути это не меняет).

Этот коэффициент показывает способность материала передавать определенное количество тепла на определённое расстояние за единицу времени. Причем, это показатель характеризует именно материал, то есть без привязки к каким бы то ни было размерам.

Такие коэффициенты рассчитаны для практически любых строительных и иных материалов. Ниже в данной публикации приведены таблицы для различных групп – растворов, бетонов, кирпичной и каменной кладки, утеплителей, древесины, металлов и т.д. Даже беглого взгляда на них достаточно, чтобы убедиться, насколько эти коэффициенты могут отличаться.

Очень часто производители стройматериалов того или иного предназначения в череде паспортных характеристик указывают и коэффициент теплопроводности.

Материалы, которые отличаются высокой проводимостью тепла, например, металлы, как раз и находят часто применение в роли теплоотводов или теплообменников. Классический пример – радиаторы отопления, в которых чем лучше их стенки будут передавать нагрев от теплоносителя, тем эффективнее их работа.

А вот для большинства строительных материалов – ситуация обратная. То есть чем меньше коэффициент теплопроводности материала, из которого возведена условная стенка, тем меньше тепла будет терять здание с приходом холодов. Или, тем меньше можно будет сделать толщину стены при одинаковых показателях теплопроводности.

И на титульной картинке к статье, и на иллюстрации ниже показаны весьма наглядные схемы, как будет различаться толщина стены из разных материалов при равных способностях удержать тепло в доме. Комментарии, наверное, не нужны.

Одинаковая термоизоляционная способность – и совершенно разные толщины. Хороший пример по разнице в теплопроводности.

В справочной литературе часто указывается не одно значение коэффициента теплопроводности для какого-то материала, а целых три. (А иногда – и больше, так как этот коэффициент может меняться с изменением температуры). И это – правильно, так как на теплопроводные качества влияют и условия эксплуатации. И в первую очередь – влажность.

Это свойственно большинству материалов – при насыщении  влагой коэффициент теплопроводности увеличивается. И если ставится цель выполнить расчеты максимально точно, с привязкой к реальным условиям эксплуатации, то рекомендуется не пренебрегать этой разницей.

Итак, коэффициент может даваться расчетный, то есть для совершенно сухого материала и лабораторных условий. Но для реальных расчетов берут его или для режима эксплуатации А, или для режима Б.

Эти режимы складываются консолидировано из климатических особенностей региона и из особенностей эксплуатации конкретного здания (помещения).

Тип своей климатической зоны по уровню влажности можно определить по предлагаемой карте-схеме:

Климатические зоны территории России по уровню влажности: 1 –влажная; 2 – нормальная; 3 – сухая.

Особенности влажностного режима помещений определяются по следующей таблице:

Таблица определения влажностного режима помещений

Влажностной режим помещения	Относительная влажность внутреннего воздуха при температуре:
	до 12°С	от 13 до 24°С	25°С и выше
Сухой	до 60%	до 50%	до 40%
Нормальный	от 61 до 75%	от 51 до 60%	от 41 до 50%
Влажный	76% и более	от 61 до 75%	от 51 до 60%
Мокрый	–	76% и более	61% и более

Кстати, о влажности!..

А хорошо ли вы представляете себе, что такое относительная влажность воздуха. И какой она должна быть в помещениях для поддержания комфортного микроклимата? Если с этим ясности нет – добро пожаловать к специальной публикации нашего портала, посвященной приборам измерения относительной влажности.

Итак, имея данные карты-схемы и таблицы, можно по второй таблице определиться с выбором режима А или Б, от которого будет зависеть реальная величина коэффициента теплопроводности.

Таблица для выбора режима эксплуатации ограждающих конструкций

Влажностной режим помещения (по таблице)	Зоны влажности (в соотвествии с картой-схемой)
	3 – сухая	2 – нормальная	1 – влажная
Сухой	А	А	Б
Нормальный	А	Б	Б
Влажный или мокрый	Б	Б	Б

Вот по этому режиму и выбирается из табличных данных наиболее близкий к реальности коэффициент теплопроводности.

Таблицы будут приведены ниже, под теоретической частью.

Сопротивление теплопередаче

Итак, коэффициент теплопроводности характеризует сам материал. Но с практической точки зрения, наверное, важнее иметь какую-то величину, которая будет описывать теплопроводные способности конкретной конструкции. То есть уже с учетом особенностей ее строения и размеров.

Такая единица измерения есть, и называется она сопротивлением теплопередаче. Ее можно считать обратной величиной коэффициенту теплопроводности, с одновременным учетом толщины материала.

Обозначается сопротивление теплопередаче (или, как его часто именуют, термическое сопротивление) латинской буквой R. Если «плясать» от коэффициента теплопроводности, то определяется оно по следующей формуле.

R = h/λ

где:

R — сопротивление теплопередаче однослойной однородной ограждающей конструкции, м²×℃/Вт;

h — толщина этого слоя, выраженная в метрах;

λ — коэффициент теплопроводности материала, из которого изготовлена эта ограждающая конструкция, Вт/(м×℃).

Очень часто в строительстве используются многослойные конструкции. В том числе одним из слоев нередко выступает утеплительный материал с очень низким коэффициентом теплопроводности – специально, чтобы максимально повысить значение термического сопротивления. Дело в том, что общее значение суммируется из сопротивлений всех слоев, составляющих ограждающую конструкцию. И к ним добавляется сопротивление приграничных слоев воздуха на внешней и внутренней поверхностях конструкции.

Формула сопротивления перегородки с n-слоев будет такой:

Rsum = R₁ + R₂ + …+Rn + Rai + Rao

где:

Rsum— суммарное термическое сопротивление ограждающей конструкции;

 R₁ … Rn— сопротивления слоев, от 1 до n;

Rai— сопротивление пристенного слоя воздуха внутри;

Rao— сопротивление пристенного слоя воздуха снаружи.

Для каждого из слоев сопротивление рассчитывается отдельно, исходя из коэффициента теплопроводности материала и толщины.

Есть специальная методика расчета и коэффициентов воздушных прослоек вдоль стены снаружи и внутри. Но для упрощенных расчётов их вполне можно взять равными суммарно 0,16 м²×℃/Вт – большой погрешности не будет.

Кстати, если в конструкции перегородки предусмотрена воздушная полость, не сообщающаяся с внешним воздухом, то она тоже дает весомую добавку к общему сопротивлению теплопередаче. Значения сопротивления теплопередаче воздушных изолированных прослоек показаны в таблице ниже:

Таблица термических сопротивлений замкнутых воздушных прослоек

Толщина воздушной прослойки, в метрах	В и Г ▲		Г▼
	tв > 0 ℃	tв	tв > 0 ℃	tв
0.01	0.13	0.15	0.14	0.15
0.02	0.14	0.15	0.15	0.19
0.03	0.14	0.16	0.16	0.21
0.05	0.14	0.17	0.17	0.22
0.1	0.15	0.18	0.18	0.23
0.15	0.15	0.18	0.19	0.24
0,2-0,3	0.15	0.19	0.19	0.24
Примечания:
В и Г ▲ – воздушная прослойка вертикальная, или горизонтальная, с рапространением тепла снизу вверх
Г▼ – воздушная прослойка горизонтальная при распространении тепла сверху вниз
tв > 0 ℃ – положительная температура воздуха в прослойке
tв
Если любая из поверхностей воздушной прослойки, или обе одновременно, оклеены алюминиесвой фольгой, то значение сопротивления теплопередаче принимают вдвое большим.

Таблицы коэффициентов теплопроводности различных групп строительных материалов

Таблица коэффициентов теплопроводности кирпичных кладок и каменных облицовок стен

Наименование материала	ρ Средняя плотность материала кг/м³	λ₀ Коэффициент теплопроводности в идеальных условиях и в сухом состоянии Вт/(м×℃)	λА Коэффициент теплопроводности для условий эксплуатации А Вт/(м×℃)	λБ Коэффициент теплопроводности для условий эксплуатации Б Вт/(м×℃)
Кирпичная кладка из сплошного кирпича на различных растворах
Стандартный керамический (глиняный) – на цементно-песчаном кладочном растворе	1800	0,56	0,70	0,81
Стандартный керамический на цементно-шлаковом растворе	1700	0,52	0,64	0,76
Стандартный керамический на цементно-перлитовом растворе	1600	0,47	0,58	0,70
Силикатный на цементно-песчаном кладочном растворе	1800	0,70	0,76	0,87
Трепельный термооизоляционный, на цементно-песчаном кладочном растворе	1200	0,35	0,47	0,52
– то же, но с плотностью	1000	0,29	0,41	0,47
Шлаковый, на цементно-песчаном кладочном растворе	1500	0,52	0,64	0,70
Кладка из пустотного кирпича
Кирпич керамический, с плотностью 1400 кг/м³, на цементно-песчаном кладочном растворе	1600	0,47	0,58	0,64
– то же, но с плотностью кирпича 1300 кг/м³	1400	0,41	0,52	0,58
– то же, но с плотностью кирпича 1000 кг/м³	1200	0,35	0,47	0,52
Кирпич силикатный, одиннадцатипустотный, на цементно-песчаном кладочном растворе	1500	0,64	0,70	0,81
– то же, четырнадцатипустотный	1400	0,52	0,64	0,76
Кладка или облицовка поверхностей натуральным камнем
Гранит или базальт	2800	3,49	3,49	3,49
Мрамор	2800	2,91	2,91	2,91
Туф	2000	0,76	0,93	1,05
– то же, но с плотностью	1800	0,56	0,70	0,81
– то же, но с плотностью	1600	0,41	0,52	0,64
– то же, но с плотностью	1400	0,33	0,43	0,52
– то же, но с плотностью	1200	0,27	0,35	0,41
– то же, но с плотностью	1000	0,21	0,24	0,29
Известняк	2000	0,93	1,16	1,28
– то же, но с плотностью	1800	0,70	0,93	1,05
– то же, но с плотностью	1600	0,58	0,73	0,81
– то же, но с плотностью	1400	0,49	0,56	0,58

Таблица коэффициентов теплопроводности бетонов различного типа

Наименование материала	ρ кг/м³	λ₀ Вт/(м×℃)	λА Вт/(м×℃)	λБ Вт/(м×℃)
Бетоны на плотном заполнителе
Железобетон	2500	1.69	1.92	2.04
Бетон на натуральном гравии или щебне	2400	1.51	1.74	1.86
Бетоны на натуральных пористых заполнителях
Пемзобетон	1600	0.52	0.6	0.68
– то же, но с плотностью	1400	0.42	0.49	0.54
– то же, но с плотностью	1200	0.34	0.4	0.43
– то же, но с плотностью	1000	0.26	0.3	0.34
– то же, но с плотностью	800	0.19	0.22	0.26
Туфобетон	1800	0.64	0.87	0.99
– то же, но с плотностью	1600	0.52	0.7	0.81
– то же, но с плотностью	1400	0.41	0.52	0.58
– то же, но с плотностью	1200	0.29	0.41	0.47
Бетон на вулканическом шлаке	1600	0.52	0.64	0.7
– то же, но с плотностью	1400	0.41	0.52	0.58
– то же, но с плотностью	1200	0.33	0.41	0.47
– то же, но с плотностью	1000	0.24	0.29	0.35
– то же, но с плотностью	800	20	0.23	0.29
Бетоны на искусственных пористых наполнителях
Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией	1200	0.41	0.52	0.58
– то же, но с плотностью	1000	0.33	0.41	0.47
– то же, но с плотностью	800	0.23	0.29	0.35
Керамзитобетон на керамзитовом песке или керамзитопенобетон	1800	66	0.8	0.92
– то же, но с плотностью	1600	0.58	0.67	0.79
– то же, но с плотностью	1400	0.47	0.56	0.65
– то же, но с плотностью	1200	0.36	0.44	0.52
– то же, но с плотностью	1000	0.27	0.33	0.41
– то же, но с плотностью	800	0.21	0.24	0.31
– то же, но с плотностью	600	0.16	0.2	0.26
– то же, но с плотностью	500	0.14	0.17	0.23
Керамзитобетон на перлитовом песке	1000	0.28	0.35	0.41
– то же, но с плотностью	800	0.22	0.29	0.35
Перлитобетон	1200	0.29	0.44	0.5
– то же, но с плотностью	1000	0.22	0.33	0.38
– то же, но с плотностью	800	0.16	0.27	0.33
– то же, но с плотностью	600	0.12	0.19	0.23
Шлакопемзобетон	1800	0.52	0.63	0.76
– то же, но с плотностью	1600	0.41	0.52	0.63
– то же, но с плотностью	1400	0.35	0.44	0.52
– то же, но с плотностью	1200	0.29	0.37	0.44
– то же, но с плотностью	1000	0.23	0.31	0.37
Шлакопемзопено и шлакопемзогазобетон	1600	0.47	0.63	0.7
– то же, но с плотностью	1400	0.35	0.52	0.58
– то же, но с плотностью	1200	0.29	0.41	0.47
– то же, но с плотностью	1000	0.23	0.35	0.41
– то же, но с плотностью	800	0.17	0.29	0.35
Вермикулетобетон	800	0.21	0.23	0.26
– то же, но с плотностью	600	0.14	0.16	0.17
– то же, но с плотностью	400	0.09	0.11	0.13
– то же, но с плотностью	300	0.08	0.09	0.11
Ячеистые бетоны
Газобетон, пенобетон, газосиликат, пеносиликат	1000	0.29	0.41	0.47
– то же, но с плотностью	800	0.21	0.33	0.37
– то же, но с плотностью	600	0.14	0.22	0.26
– то же, но с плотностью	400	0.11	0.14	0.15
– то же, но с плотностью	300	0.08	0.11	0.13
Газозолобетон, пенозолобетон	1200	0.29	0.52	0.58
– то же, но с плотностью	1000	0.23	0.44	0.59
– то же, но с плотностью	800	0.17	0.35	0.41

Таблица коэффициентов теплопроводности строительных растворов на цементной, известковой, гипсовой основе

Наименование материала	ρ кг/м³	λ₀ Вт/(м×℃)	λА Вт/(м×℃)	λБ Вт/(м×℃)
Обычный цементно-песчаный раствор	1800	0.58	0.76	0.93
Сложный раствор из цемента, песка, извести	1700	0.52	0.7	0.87
Цементно-шлаковый раствор	1400	0.41	0.52	0.64
Цементно-перлитовый раствор	1000	0.21	0.26	0.3
– то же, но с плотностью	800	0.16	0.21	0.26
Известково-песчаный раствор	1600	0.47	0.7	0.81
– то же, но с плотностью	1200	0.35	0.47	0.58
Гипсово-перлитовый раствор	600	0.14	0.19	0.23
Гипсово-перлитовый поризованный раствор	500	0.12	0.15	0.19
– то же, но с плотностью	400	0.09	0.13	0.15
Гипсовые плиты литые конструкционные	1200	0.35	0.41	0.47
– то же, но с плотностью	1000	0.23	0.29	0.35
Листы гипсокартона (сухая штукатурка)	800	0.15	0.19	0.21

Таблица коэффициентов теплопроводности дерева, изделий на основе древесины, а также других природных материалов

Наименование материала	ρ кг/м³	λ₀ Вт/(м×℃)	λА Вт/(м×℃)	λБ Вт/(м×℃)
Хвойная древесина (сосна иди ель) поперек волокон	500	0,09	0,14	0,18
– они же — вдоль волокон	500	0,18	0,29	0,35
Древесина плотных лиственных пород (дуб, бук, ясень) поперек волокон	700	0,1	0,18	0,23
– они же — вдоль волокон	700	0,23	0,35	0,41
Клееная фанера	600	0,12	0,15	0,18
Облицовочный картон	1000	0,18	0,21	0,23
Картон строительный многослойный	650	0,13	0,15	0,18
Плиты древесно-волокнистые (ДВП), древесно-стружечные (ДСП), ориентированно-стружечные (ОСП)	1000	0,15	0,23	0,29
– то же, но для плотности	800	0,13	0,19	0,23
– то же, но для плотности	600	0,11	0,13	0,16
– то же, но для плотности	400	0,08	0,11	0,13
– то же, но для плотности	200	0,06	0,07	0,08
Плиты фибролитовые, арболит на основе портландцемента	800	0,16	0,24	0,3
– то же, но для плотности	600	0,12	0,18	0,23
– то же, но для плотности	400	0,08	0,13	0,16
– то же, но для плотности	300	0,07	0,11	0,14
Плиты камышитовые	300	0,07	0,09	0,14
– то же, но для плотности	200	0,06	0,07	0,09
Плиты торфяные термоизоляционные	300	0,064	0,07	0,08
– то же, но для плотности	200	0,052	0,06	0,064
Пакля строительная	150	0,05	0,06	0,07

Таблица коэффициентов теплопроводности материалов, применяемых в термоизоляционных целях

Наименование материала	ρ кг/м³	λ₀ Вт/(м×℃)	λА Вт/(м×℃)	λБ Вт/(м×℃)
Минеральная вата, стекловата
Маты минеральной ваты прошивные или на синтетическом связующем	125	0.056	0.064	0.07
– то же, но для плотности	75	0.052	0.06	0.064
– то же, но для плотности	50	0.048	0.052	0.06
Плиты минеральной ваты на синтетическом и битумном связующих — мягкие, полужесткие и жесткие	350	0.091	0.09	0.11
– то же, но для плотности	300	0.084	0.087	0.09
– то же, но для плотности	200	0.07	0.076	0.08
– то же, но для плотности	100	0.056	0.06	0.07
– то же, но для плотности	50	0.048	0.052	0.06
Плиты минеральной ваты на органофосфатном связующем — повышенной жесткости	200	0.064	0.07	0.076
Плиты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем	50	0.056	0.06	0.064
Маты и полосы из стеклянного волокна прошивные	150	0.061	0.064	0.07
Синтетические утеплители
Пенополистирол	150	0.05	0.052	0.06
– то же, но для плотности	100	0.041	0.041	0.052
– то же, но для плотности	40	0.038	0.041	0.05
Пенопласт ПХВ-1 и ПВ-1	125	0.052	0.06	0.064
– то же, но для плотности	100 и менее	0.041	0.05	0.052
Пенополиуретан плитный	80	0.041	0.05	0.05
– то же, но для плотности	60	0.035	0.041	0.041
– то же, но для плотности	40	0.029	0.04	0.04
Пенополиуретан напылением	35	0.027	0.033	0.035
Плиты из резольноформальдегидного пенопласта	100	0.047	0.052	0.076
– то же, но для плотности	75	0.043	0.05	0.07
– то же, но для плотности	50	0.041	0.05	0.064
– то же, но для плотности	40	0.038	0.041	0.06
Пенополиэтилен	30	0.03	0.032	0.035
Плиты из полиизоцианурата (PIR)	35	0.024	0.028	0.031
Перлитопласт-бетон	200	0.041	0.052	0.06
– то же, но для плотности	100	0.035	0.041	0.05
Перлитофосфогелевые изделия	300	0.076	0.08	0.12
– то же, но для плотности	200	0.064	0.07	0.09
Каучук вспененный	85	0.035	0.04	0.045
Утеплители на натуральной основе
Эковата	60	0.041	0.054	0.062
– то же, но для плотности	45	0.038	0.05	0.055
– то же, но для плотности	35	0.035	0.042	0.045
Пробка техническая	50	0.037	0.043	0.048
Листы пробковые	220	0.035	0.041	0.045
Плиты льнокостричные термоизоляционные	250	0.054	0.062	0.071
Войлок строительный шерстяной	300	0.057	0.065	0.072
– то же, но для плотности	150	0.045	0.051	0.059
Древесные опилки	400	0.092	1.05	1.12
– то же, но для плотности	200	0.071	0.078	0.085
Засыпки минеральные
Керамзит – гравий	800	0.18	0.21	0.23
– то же, но для плотности	600	0.14	0.17	0.2
– то же, но для плотности	400	0.12	0.13	0.14
– то же, но для плотности	300	0.108	0.12	0.13
– то же, но для плотности	200	0.099	0.11	0.12
Шунгизит – гравий	800	0.16	0.2	0.23
– то же, но для плотности	600	0.13	0.16	0.2
– то же, но для плотности	400	0.11	0.13	0.14
Щебень из доменного шлака, шлаковой пемзы и аглоперита	800	0.18	0.21	0.26
– то же, но для плотности	600	0.15	0.18	0.21
– то же, но для плотности	400	1.122	0.14	0.16
Щебень и песок из вспученного перлита	600	0.11	0.111	0.12
– то же, но для плотности	400	0.076	0.087	0.09
– то же, но для плотности	200	0.064	0.076	0.08
Вермикулит вспученный	200	0.076	0.09	0.11
– то же, но для плотности	100	0.064	0.076	0.08
Песок строительный сухой	1600	0.35	0.47	0.58
Пеностекло или газостекло
Пеностекло или газо-стекло	400	0.11	0.12	0.14
– то же, но для плотности	300	0.09	0.11	0.12
– то же, но для плотности	200	0.07	0.08	0.09

Таблица коэффициентов теплопроводности кровельных, гидроизоляционных, облицовочных, рулонных и наливных напольных покрытий

Наименование материала	ρ кг/м³	λ₀ Вт/(м×℃)	λА Вт/(м×℃)	λБ Вт/(м×℃)
Асбестоцементные
Листы асбестоцементные плоские («плоский шифер»)	1800	0.35	0.47	0.52
– то же, но для плотности	1600	0.23	0.35	0.41
На битумной основе
Битумы нефтяные строительные и кровельные	1400	0.27	0.27	0.27
– то же, но для плотности	1200	0.22	0.22	0.22
– то же, но для плотности	1000	0.17	0.17	0.17
Асфальтобетон	2100	1.05	1.05	1.05
Изделия из вспученного перлита на битумном связующем	400	0.111	0.12	0.13
– то же, но для плотности	300	0.067	0.09	0.099
Рубероид, пергамин, толь, гибкая черепица	600	0.17	0.17	0.17
Линолеумы и наливные полимерные полы
Линолеум поливинилхлоридный многослойный	1800	0.38	0.38	0.38
– то же, но для плотности	1600	0.33	0.33	0.33
Линолеум поливинилхлоридный на тканевой подоснове	1800	0.35	0.35	0.35
– то же, но для плотности	1600	0.29	0.29	0.29
– то же, но для плотности	1400	0.23	0.23	0.23
Пол наливной полиуретановый	1500	0.32	0.32	0.32
Пол наливной эпоксидный	1450	0.029	0.029	0.029

Таблица коэффициентов теплопроводности металлов и стекла

Наименование материала	ρ кг/м³	λ₀ Вт/(м×℃)	λА Вт/(м×℃)	λБ Вт/(м×℃)
Сталь, в том числе – арматурная стержневая	7850	58	58	58
Чугун	7200	50	50	50
Алюминий	2600	221	221	221
Медь	8500	407	407	407
Бронза	7500÷9300	25÷105	25÷105	25÷105
Латунь	8100÷8800	70÷120	70÷120	70÷120
Стекло кварцевое оконное	2500	0.76	0.76	0.76

Сейчас для утепления различных строений используются, преимущественно, синтетические материалы. Они имеют отличные характеристики, а также в большинстве своем очень удобны в монтаже.

Исходя из значений в таблицах выше, из категории синтетических утеплителей одним из самых энергоэффективных является PIR-плита. При плотности всего 35 кг/м³ коэффициент теплопроводности у нее в среднем составляет 0,024 Вт/м*К. Но он может быть и меньше в зависимости от технологии производства PIR-плиты у того или иного производителя.

Сравнение теплопроводности PIR-плит и других материалов

Так, например, PIR-плиты LOGICPIR от российского производителя ТЕХНОНИКОЛЬ имеют показатель теплопроводности всего 0,022 Вт/м*К. Почему значение так снижается? Дело в том, что этот вид утеплителя с обеих сторон имеет фольгированный слой. Фольга, как известно, сама по себе способна отлично отражать тепловую энергию в обратную сторону, то есть в помещение. Благодаря этому свойству энергоэффективность материала растет, а теплопотери в доме снижаются. Таким образом PIR-утеплитель, имеющий такой слой с одной и другой стороны, гораздо лучше выполняет свои функции, чем, например, PIR-материал с бумажным технологическим покрытием.

В целом же LOGICPIR — обычная PIR-плита, которая представляет собой пористый материал с множеством микроячеек, наполненных воздухом. Она очень тонкая (толщина варьируется в пределах 2-5 см), легкая, не нагружает строительные конструкции, но при этом прочная и достаточно плотная, чтобы выдерживать некоторые физические воздействия. Инертна к химическим воздействиям, биологически устойчива и, кроме того, не склонна к возгораниям.

PIR-плита ТЕХНОНИКОЛЬ

Во время эксплуатации (а срок использования PIR-плит LOGICPIR составляет 50 лет) материал не теряет своих свойств. Его коэффициент теплопроводности не меняется даже при намокании: сам по себе утеплитель не впитывает воду. Дополнительную парозащиту обеспечивает и тот самый фольгированный слой — если при монтаже плит проклеить все стыки алюминиевым скотчем, то формируется непрерывный слой пароизоляции, не пропускающий влагу. Словом, это неплохой вариант синтетического утеплителя с одними из самых высоких характеристик.

Видео: Утепление каркасного дома PIR плитами

Для чего используются такие расчеты в практическом приложении?

Оценка эффективности имеющейся термоизоляции

А для чего бывает необходимо вычислять это сопротивление, какая от этого практическая польза?

Такими расчетами можно очень точно оценить степень термоизоляции своего жилья.

Дело в том, что для различных климатических регионов России специалистами рассчитаны так называемые нормативные показатели этого сопротивления теплопередаче, отдельно для стен, перекрытий и покрытий. То есть если сопротивление конструкции отвечает этой норме, то за утепление можно быть спокойным.

Значение этих нормированных сопротивлений для разных строительных конструкций можно найти, воспользовавшись предлагаемой картой схемой.

Карта-схема территории России для определения нормированных значений сопротивлений теплопередаче.

Если не дотягивает – надо принимать меры, усиливать термоизоляцию, чтобы минимизировать потери тепла. И, стало быть, решить обратную задачу. То есть с использованием той же формулы (сопротивление от коэффициента теплопроводности и толщины) найти ту толщину утепления, которая восполнит имеющийся «дефицит» до нормы.

Термоизоляционную конструкцию сразу следует делать с опорой на проведенные теплотехнические расчеты.

Ну а если термоизоляции пока нет, то тут и вовсе все просто. Тогда потребуется определить, какой слой выбранного утеплительного материала обеспечит выход на нормированное значение сопротивления теплопередаче.

Определение уровня тепловых потерь

Еще одна важная задача – это определение величины тепловых потерь через ограждающую конструкцию. Такие вычисления бывают необходимы когда, например, определяется требуемая мощность системы отопления. Как по помещениям — для правильной расстановки обогревательных приборов (радиаторов), так и общая — для выбора оптимальной модели котла.

Каждая конструкция характеризуется своим уровнем тепловых потерь, которые необходимо определять и для правильного планирования системы отопления, и для совершенствования системы термоизоляции.

Дело в том, что это сопротивление описывается еще одной формулой, уже от разницы температур и количества тепла, уходящего через ограждающую конструкцию площадью один квадратный метр.

R = Δt / q

Δt — разница температур по обе стороны конструкции, ℃.

q — удельное количество теряемого тепла, Вт.

То есть если известна площадь ограждающей конструкции и ее термическое сопротивление (определенное, например, через толщину и коэффициент теплопроводности), если известно, для каких условий производится расчет (например, нормальная температура в помещении и самые сильные морозы, присущие данной местности), то можно спрогнозировать и тепловые потери через эту конструкцию.

Q = S × Δt/R

Q — теплопотери через ограждающую конструкцию, Вт.

S — площадь этой конструкции, м².

Такие расчеты в помещении проводятся для всех ограждающих конструкций, контактирующих с холодом, и затем определяется суммарные потери, которые должны компенсироваться системой отопления. Или, если эти потери получаются слишком большими – это становится побудительным мотивом к усовершенствованию системы термоизоляции – что-то с ней не так.

Еще одна ремарка. Это мы говорили о конструкциях, состоящих из нескольких слоев разных строительных и утеплительных материалов. А как быть с окнами? Как для них просчитывается сопротивление теплопередаче?

Методика здесь – несколько иная, и самостоятельно заниматься такими расчетами вряд ли имеет смысл. Можно воспользоваться таблицей, в которой уже имеются готовые значения сопротивления для различных типов конструкций окон.

Таблица приведенных значений сопротивления теплопередаче для окон, остекленных балконных дверей, световых проемов (фонарей)

Материал и схема запонения проема	Приведенное термическое Ro, м ² × °С/Вт
	Д и ПВХ	А
Двойное остекление в спаренных переплетах	0.4	–
Двойное остекление в раздельных переплетах	0.44	0,34*
Тройное остекление в раздельно-спаренных переплетах	0.55	0.46
Однокамерный стеклопакет:
– из обычного стекла	0.38	0.34
– из стекла с твердым селективным покрытием	0.51	0.43
– из стекла с мягким селективным покрытием	0.56	0.47
Двухкамерный стеклопакет:
– из обычного стекла (с межстекольным расстоянием 6 мм)	0.51	0.43
– из обычного стекла (с межстекольным расстоянием 12 мм)	0.54	0.45
– из стекла с твердым селективным покрытием	0.58	0.48
– из стекла с мягким селективным покрытием	0.68	0.52
– из стекла с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном	0.65	0.53
Обычное стекло и однокамерный стеклопакет в раздельных переплетах:
– из обычного стекла	0.56	–
– из стекла с твердым селективным покрытием	0.65	–
– из стекла с мягким селективным покрытием	0.72	–
– из стекла с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном	0.69	–
Обычное стекло и двухкамерный стеклопакет в раздельных переплетах:
– из обычного стекла	0.68	–
– из стекла с твердым селективным покрытием	0.74	–
– из стекла с мягким селективным покрытием	0.81	–
– из стекла с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном	0.82	–
Два однокамерных стеклопакета в спаренных переплетах	0.7	–
Два однокамерных стеклопакета в раздельных переплетах	0.74	–
Четырехслойное остекление в двух спаренных переплетах	0.8	–
Блоки стеклянные пустотные (с шириной кладочных швов 6 мм) размером:
-200×200 ×100 мм	0,31 (без переплета)
-250×250 ×100 мм	0,33 (без переплета)
Примечания:
Д и ПВХ – переплеты из дерева или пластика (поливинилхлорида)
А – переплеты из алюмииия
* – перепеты из стали
все указанные значения даны для площади остекления 75% от площади светового проема

Понятно, что тепловые потери будут считаться,  исходя из площади остекления и разницы температур.

Надо заметить, что профессиональные теплотехнические расчеты учитывают еще и множество различных поправочных коэффициентов, в том числе на инсоляцию (воздействие солнечных лучей), светопоглощающие и отражающие свойства поверхностей, неоднородность конструкций и другие. Но для самостоятельной первичной оценки достаточно и того алгоритма, что приведен выше.

Для любителей же более обстоятельного подхода можно порекомендовать следующий видеосюжет:

Видео: Алгоритмы профессионального расчета сопротивления теплопередаче стен

Мы же завершим публикацию онлайн-калькулятором, который вполне позволяет на бытовом уровне решить ряд задач, о которых шла речь выше.

Калькулятор расчета термического сопротивления ограждающей конструкции

Перейти к расчётам

Пояснения по работе с калькулятором

Программа несложна, но все же требует некоторых пояснений.

Предлагаемый алгоритм расчета позволяет провести вычисления сопротивления теплопередаче для любой ограждающей конструкции, включающей от одного до пяти различных слоев.

• Первый слой пусть будет считаться по умолчанию основным. Для него указывается:

— его толщина в миллиметрах (так сделано для удобства, а перевод в метры программа выполнит самостоятельно).

— коэффициент теплопроводности материала, из которого создан этот слой. Значение берется из таблиц, с учетом режима эксплуатации А или Б. При вводе значения в калькулятор вместо запятой в качестве десятичного разделителя используется точка.

• Вторым слоем предлагается указать имеющуюся (если есть) или планируемую термоизоляцию. Здесь уже на выбор – если оставить по умолчанию «нет», то программа проигнорирует этот слой. Если согласиться – появятся поля ввода данных, те же толщина и коэффициент теплопроводности.
• Аналогично по выбору пользователя вводятся или игнорируются еще три произвольных слоя. Это, кстати, могут быть внешняя и внутренняя отделка, если она выполнена из значимых для теплопроводности материалов, многослойная кладка стены и т.п.
• Если задача стоит только в определении сопротивления теплопередаче, то можно сразу переходить к клавише «РАССЧИТАТЬ…».
• Ну а если есть желание еще и найти величину тепловых потерь через рассчитываемую ограждающую конструкцию, то ставится отметка «да, включить дополнительный расчёт». В этом случае появятся еще три поля ввода данных – площадь ограждающей конструкции, температура в помещении и температура на улице.

Уличную температуру для расчетов, как правило, берут минимальную, свойственную самой холодной декаде зимы в регионе проживания. Так задается необходимый запас мощности отопительного оборудования и эффективности системы утепления. Домашнюю температуру обычно считают в пределах 20÷24 ℃ для жилых помещений. Для нежилых (подъезды, коридоры, кладовые и т.п.) можно ограничиться +15 ℃. Для ванных, душевых, бань – порядка 35 ℃.

Рассчитанное термическое сопротивление показывается первой строкой появляющегося результата. Если был выбран вариант с вычислением тепловых потерь, то их значение (в ваттах) будет указано во второй строке.

Теплопроводность – обзор

3.2.4 Теплопроводность эпоксидных смол

Теплопроводность – это способность материала проводить тепло, и она представляет собой количество тепловой энергии, которая течет в единицу времени через единицу площади с температурным градиентом. 1 ° на единицу расстояния. Теплопроводность – необходимая характеристика для рассеивания образовавшейся тепловой энергии в системе. До сих пор сообщалось о различных исследованиях, направленных на повышение теплопроводности эпоксидных смол, и среди них исследования, основанные на микро- и наноматериалах, вызвали больший исследовательский интерес.Ganguli et al. [66] разработали химически функционализированные композиты из вспученного графита / эпоксидной смолы с конечной целью повышения теплопроводности. Композиты, состоящие из 20 мас.% Функционализированного графита, показали значительно улучшенную теплопроводность – 5,8 Вт / м К по сравнению с 0,2 Вт / м К чистой эпоксидной смолы, то есть примерно 28-кратное улучшение теплопроводности [66]. Veca et al. [67] также получили более высокую теплопроводность эпоксидной смолы за счет использования углеродных нанолистов, полученных из расширенного графита.

Yung et al. [68] достигли увеличения теплопроводности примерно на 217% для композита эпоксид / нитрид бора. Это было выполнено с помощью обработки поверхности силаном нитрида бора и смешивания многомодального размера частиц при синтезе композита [68]. Хуанг и др. [69] сообщили о существовании очень высокой теплопроводности эпоксидного композита на основе нанотрубок, функционализированного полиэдрическим олигосилсесквиоксаном (ПОСС). Улучшение теплопроводности примерно на 1360% было получено при введении 30 мас.% Функционализированного POSS нитрида бора [69].

Исследование Xu et al. [70] сообщили о более высокой теплопроводности эпоксидных композитов, содержащих нитрид бора (BN) и нитрид алюминия (AlN) с обработанной поверхностью, из-за пониженного сопротивления термического контакта между эпоксидной смолой и частицами из-за увеличения межфазного взаимодействия между ними. Было обнаружено, что обработка поверхности частиц с использованием силана более осуществима, чем обработка ацетоном и кислотой. Эпоксидные композиты с 57 об.% BN, обработанного силаном, показали теплопроводность 10.3 Вт / м К. Кроме того, добавление 60 об.% Обработанного силаном AlN привело к теплопроводности 11,0 Вт / м · К [70].

С точки зрения увеличения теплопроводности эпоксидной смолы, Teng et al. [71] использовали нековалентно функционализированные нанолисты графена, полученные путем π-π-стэкинга молекул пирена, сопровождаемого функциональной сегментированной полимерной цепью. Полученный эпоксидный композит имел превосходную теплопроводность за счет увеличенной площади поверхности в результате улучшенной дисперсии графена и взаимодействий графен-эпоксид.Композиты с 4 phr нанолистов нековалентно функционализированного графена показали примерно на 20% и 267% большую теплопроводность, чем соответствующие эпоксидные композиты на основе чистого графена и исходных MWCNTs [71]. В другом исследовании Song et al. [72] также разработали нековалентно функционализированный графен путем обработки 1-пиреномасляной кислотой, а затем использовали его для получения нанокомпозита эпоксид / графен. Полученный нанокомпозит показал отличную теплопроводность около 1,53 Вт / м · К [72]. Чаттерджи и др.[73] использовали расширенные нанопластинки графена, функционализированные амином, для обогащения теплопроводности эпоксидной смолы, и в результате было получено увеличение теплопроводности примерно на 36% для 2 мас.% Графена [73].

Moisala et al. [74] исследовали влияние SWCNTs и MWCNTs на теплопроводность эпоксидной смолы. Присутствие MWCNT действительно увеличивало теплопроводность эпоксидной смолы, но не в ожидаемом диапазоне. В то же время нанокомпозит эпоксид / ОСУНТ даже неожиданно показал более низкую теплопроводность, чем чистый эпоксид [74].Для получения положительного эффекта и полной эффективности ОУНТ Bryning et al. [75] изготовили нанокомпозиты эпоксид / ОУНТ с использованием ОУНТ, обработанных поверхностно-активными веществами и ДМФА. В результате обработанные композиты на основе ОСУНТ показали повышенную теплопроводность, а композит с обработанным поверхностно-активным веществом композитом содержал больше ОСУНТ и давал большее увеличение примерно на 65% для 0,1 об. Доли ОСУНТ [75]. Исследование Biercuk et al. [76] сообщили об увеличении теплопроводности примерно на 125% при комнатной температуре с добавлением 1 мас.% Неочищенных ОУНТ.В другом исследовании Yu et al. [77] сообщили о повышенной теплопроводности эпоксидной смолы за счет включения гибридного наполнителя из ОСУНТ и графитовых нанопластинок из-за снижения сопротивления интерфейса, вызванного дополнительной организованной перколяционной сеткой [77]. Исследование Du et al. [78] достигли примерно 220% улучшения теплопроводности за счет использования отдельно стоящих ОСУНТ в эпоксидной смоле. Эти отдельно стоящие ОУНТ обладали пониженным термическим сопротивлением поверхности раздела в эпоксидной матрице. Эти материалы были приготовлены из композита SWCNT / PMMA с 1 мас.% Путем удаления содержания PMMA с помощью газификации с последующей пропиткой эпоксидной смолой [78].

Чтобы расширить вклад теплопроводности МУНТ в эпоксидные смолы, Ян и др. [79] практиковали синтез эпоксидного композита с использованием привитых бензолэтрикарбоновой кислотой MWCNTs (BTC-MWCNTs), полученных после модификации Фриделя-Крафтса. Отмечена более высокая растворимость и совместимость BTC-MWCNT в эпоксидной матрице, чем у чистых MWCNT. Композиты, содержащие 5 об.% BTC-MWCNT, показали выдающуюся теплопроводность 0,96 Вт / м · К, то есть улучшение примерно на 684% по сравнению с чистой эпоксидной смолой, и это показано на рис.3.3 [79]. Другое исследование Cui et al. [80] разработали МУНТ с диоксидом кремния, используя золь-гель метод, а затем внедрили в эпоксидную матрицу для улучшения ее теплопроводности. Наблюдалось увеличение теплопроводности примерно на 51% для нанокомпозитной системы с 0,5 мас.% МУНТ, покрытых диоксидом кремния, а также примерно на 67% для 1 мас.% МУНТ, покрытых диоксидом кремния [80].

Рис. 3.3. Теплопроводность композитов эпоксидная смола / MWCNT. (A) Теоретическая модель Нана и композиты с различным содержанием (B) первичных MWCNT, (C) обработанных кислотой MWCNT и (D) BTC-MWCNTs [79].

В другом исследовании Zhou et al. [81] использовали синергетический эффект MWCNT и микрокарбида кремния (SiC) в качестве гибридного наполнителя для улучшения теплопроводности эпоксидной смолы. Гибридный наполнитель, состоящий из 5 мас.% MWCNT и 55 мас.% Micro-SiC, дает примерно в 23 раза большую теплопроводность, чем у чистой эпоксидной смолы [81]. В другом исследовании Yang et al. [82] получили более высокую теплопроводность эпоксидной смолы за счет использования гибридного наполнителя, состоящего из МУНТ с привитыми триэтилентетрамином и нано-SiC, функционализированного силаном [82].Im et al. [83] также наблюдали улучшенную теплопроводность эпоксидной смолы за счет использования гибридного наполнителя из оксида графена и MWCNTs.

Shimazaki et al. [84] приготовили прозрачный нанокомпозит наноцеллюлоза / эпоксид, содержащий 58 мас.% Наноцеллюлозы с превосходной теплопроводностью> 1 Вт / м К. Это произошло из-за высококристаллической природы наноцеллюлозы, которая действовала как эффективные фононные пути в нанокомпозитах [84] ]. Повышенная теплопроводность некоторых выбранных эпоксидных композитов сведена в Таблицу 3.2.

Таблица 3.2. Сравнение теплопроводности некоторых выбранных эпоксидных композитов

Авторы	Используемый наполнитель	Количество наполнителя	Достижения в теплопроводности
Ganguli et al. [66]	Химически функционализированный расслоенный графит	20 мас.%	Пример 5,8 Вт / м · К, в 28 раз выше
Huang et al. [69]	Функционализированные полиэдрическими олигосилсесквиоксаном (POSS) нанотрубки нитрида бора (BN)	30 мас.%	1360% увеличение
Xu et al.[70]	Обработанный силаном BN	57 об.%	Образец 10,3 Вт / м K
	Обработанный силаном нитрид алюминия (AlN)	60 об.%	Образец 11,0 Вт / м K
Teng et al. [71]	Обработанные пиреном нековалентно функционализированные нанолисты графена	4 phr	На 20% больше, чем у композита на основе чистого графена и на 267% больше, чем у композита на основе нетронутых МУНТ
Song et al.[72]	Обработанный 1-пиреномасляной кислотой нековалентно функционализированный графен	10%	Образец 1,53 Вт / м K
Chatterjee et al. [73]	Функционализированные амином расширенные нанопластинки графена	2 мас.%	Увеличение на 36%
Bryning et al. [75]	ОУНТ, обработанные поверхностно-активными веществами	0,1 об. Фракции	Увеличение на 65%
Biercuk et al. [76]	Неочищенные ОСУНТ	1 мас.%	Увеличение на 125%
Du et al.[78]	Отдельно стоящие ОУНТ	Приготовлены из 1 мас.% Композита ОУНТ / ПММА	Увеличение 220%
Yang et al. [79]	Многослойные углеродные нанотрубки с привитыми бензолэтрикарбоновой кислотой (BTC-MWCNT)	5 об.%	Пример 0,96 Вт / м · К, увеличение на 684%
Cui et al. [80]	MWCNTs, покрытые диоксидом кремния	1 мас.%	67% увеличение
Zhou et al. [81]	Гибридный наполнитель из MWCNT и микрокарбида кремния (SiC)	5 мас.% MWCNT + 55 мас.% Micro-SiC	в 23 раза выше
Shimazaki et al.[84]	Наноцеллюлоза	58 мас.%	Экспонаты более 1 Вт / м K

Теплопроводность материалов | Свойства материала

В этой таблице приведены значения теплопроводности наиболее распространенных материалов, с которыми вы можете столкнуться в своей жизни. Исследуйте мир материалов, сравнивайте материалы друг с другом, а также попробуйте изучить другие свойства.

Теплопроводность материалов

Характеристики теплопередачи твердого материала измеряются с помощью свойства, называемого теплопроводностью , , k (или λ), измеряемой в Вт / м.К . Это мера способности вещества передавать тепло через материал за счет теплопроводности. Обратите внимание, что закон Фурье применяется ко всему веществу, независимо от его состояния (твердое, жидкое или газообразное), поэтому он также определен для жидкостей и газов.

Теплопроводность большинства жидкостей и твердых тел зависит от температуры. Для паров это также зависит от давления. Всего:

Большинство материалов почти однородны, поэтому обычно можно записать k = k (T) .Подобные определения связаны с теплопроводностью в направлениях y и z (ky, kz), но для изотропного материала теплопроводность не зависит от направления переноса, kx = ky = kz = k.

Теплопроводность металлов

Перенос тепловой энергии в твердых телах обычно может быть вызван двумя эффектами:

• миграция свободных электронов
• колебательные волны решетки (фононы)

Когда электроны и фононы переносят тепловую энергию, приводящую к теплопроводности в твердом теле, теплопроводность может быть выражена как:

k = k _e + k _фаза

Металлы являются твердыми телами и, как таковые, обладают кристаллической структурой, в которой ионы (ядра с окружающими их оболочками из остовных электронов) занимают трансляционно эквивалентные позиции в кристаллической решетке. Металлы в целом обладают высокой электропроводностью , высокой теплопроводностью и высокой плотностью. Соответственно, перенос тепловой энергии может быть вызван двумя эффектами:

• миграция свободных электронов
• колебательные волны решетки (фононы).

Когда электроны и фононы переносят тепловую энергию, приводящую к теплопроводности в твердом теле, теплопроводность может быть выражена как:

k = k _e + k _фаза

Уникальной особенностью металлов с точки зрения их структуры является наличие носителей заряда, а именно электронов .Электропроводность и теплопроводность металлов проистекают из из-за того, что их внешних электронов делокализованы . Их вклад в теплопроводность называется электронной теплопроводностью , k _e . Фактически, в чистых металлах, таких как золото, серебро, медь и алюминий, тепловой ток, связанный с потоком электронов, намного превышает небольшой вклад, связанный с потоком фононов. Напротив, для сплавов вклад k _ph в k больше не является незначительным.

Теплопроводность неметаллов

Для неметаллических твердых тел , k определяется в первую очередь k _ph , которое увеличивается с уменьшением частоты взаимодействий между атомами и решеткой. Фактически, решеточная теплопроводность является доминирующим механизмом теплопроводности в неметаллах, если не единственным. В твердых телах атомы колеблются около своего положения равновесия (кристаллической решетки). Колебания атомов не независимы друг от друга, а довольно сильно связаны с соседними атомами.Регулярность расположения решетки имеет важное влияние на k _ph , с кристаллическими (хорошо упорядоченными) материалами, такими как кварц , имеющими более высокую теплопроводность, чем аморфные материалы, такие как стекло. При достаточно высоких температурах k _ph ∝ 1 / T.

квантов кристаллического колебательного поля называются « фононами ». Фонон – это коллективное возбуждение в периодическом упругом расположении атомов или молекул в конденсированных средах, таких как твердые тела и некоторые жидкости.Фононы играют важную роль во многих физических свойствах конденсированных сред, таких как теплопроводность и электропроводность. Фактически, для кристаллических неметаллических твердых тел, таких как алмаз, k _ph может быть довольно большим, превышая значения k, связанные с хорошими проводниками, такими как алюминий. В частности, алмаз имеет самую высокую твердость и теплопроводность (k = 1000 Вт / м · К) из всех сыпучих материалов.

Теплопроводность жидкостей и газов

В физике жидкость – это вещество, которое постоянно деформируется (течет) под действием приложенного напряжения сдвига. Жидкости представляют собой подмножество фаз материи и включают жидкости , газы , плазму и, в некоторой степени, твердые пластмассы. Поскольку межмолекулярное расстояние намного больше и движение молекул более хаотично для жидкого состояния, чем для твердого состояния, перенос тепловой энергии менее эффективен. Таким образом, теплопроводность газов и жидкостей обычно меньше, чем у твердых тел. В жидкостях теплопроводность вызвана атомной или молекулярной диффузией.В газах теплопроводность вызвана диффузией молекул с более высокого энергетического уровня на более низкий уровень.

Теплопроводность газов

Влияние температуры, давления и химических веществ на теплопроводность газа можно объяснить в терминах кинетической теории газов . В отсутствие конвекции воздух и другие газы обычно являются хорошими изоляторами. Следовательно, многие изоляционные материалы (например, полистирол) функционируют просто за счет наличия большого количества заполненных газом карманов , которые предотвращают крупномасштабную конвекцию .Чередование газового кармана и твердого материала приводит к тому, что тепло должно передаваться через множество поверхностей раздела, что приводит к быстрому снижению коэффициента теплопередачи.

Теплопроводность газов прямо пропорциональна плотности газа, средней скорости молекул и, особенно, средней длине свободного пробега молекулы. Длина свободного пробега также зависит от диаметра молекулы, при этом более крупные молекулы с большей вероятностью будут испытывать столкновения, чем небольшие молекулы, что представляет собой среднее расстояние, которое проходит носитель энергии (молекула) до столкновения.Легкие газы, такие как водород и гелий , обычно имеют высокую теплопроводность . Плотные газы, такие как ксенон и дихлордифторметан, обладают низкой теплопроводностью.

Обычно теплопроводность газов увеличивается с повышением температуры.

Теплопроводность жидкостей

Как уже было написано, в жидкостях теплопроводность вызвана атомной или молекулярной диффузией, но физические механизмы, объясняющие теплопроводность жидкостей, не совсем понятны.Жидкости, как правило, имеют лучшую теплопроводность, чем газы, а способность течь делает жидкость пригодной для отвода избыточного тепла от механических компонентов. Тепло можно отвести, направив жидкость через теплообменник. Теплоносители, используемые в ядерных реакторах, включают воду или жидкие металлы, такие как натрий или свинец.

Теплопроводность неметаллических жидкостей обычно уменьшается с повышением температуры.

Материалы с экстремальной теплопроводностью, разработанные компанией Phonon

1.

Киттель, К. Введение в физику твердого тела 7-е изд. (Wiley, 1996).

2.

Peierls, R. Zur kinetischen Theorie der Wärmeleitung in Kristallen. Ann. Phys. 395 , 1055–1101 (1929).

Артикул Google ученый

3.

Аллен П. Б. и Фельдман Дж. Л. Теплопроводность неупорядоченных гармонических твердых тел. Phys. Ред. B 48 , 12581–12588 (1993).

CAS Статья Google ученый

4.

Клеменс П. Г. Рассеяние низкочастотных волн решетки на статических дефектах. Proc. Phys. Soc. А 68 , 1113 (1955).

Артикул Google ученый

5.

Каллавей Дж. Модель решеточной теплопроводности при низких температурах. Phys. Ред. 113 , 1046–1051 (1959).

CAS Статья Google ученый

6.

Cahill, D. G. et al. Наноразмерный тепловой перенос. J. Appl. Phys. 93 , 793 (2003).

CAS Статья Google ученый

7.

Cahill, D. G. et al. Наноразмерный тепловой перенос. II. 2003–2012 гг. Заявл. Phys. Ред. 1 , 011305 (2014).

Артикул CAS Google ученый

8.

Dresselhaus, M. S. et al. Новые направления низкоразмерных термоэлектрических материалов. Adv. Матер. 19 , 1043–1053 (2007).

CAS Статья Google ученый

9.

Волз, С. Г. и Чен, Г. Молекулярно-динамическое моделирование теплопроводности кристаллов кремния. Phys. Ред. B 61 , 2651 (2000).

CAS Статья Google ученый

10.

МакГоги, А. Дж. Х. и Ларкин, Дж. М. Предсказание свойств фононов на основе моделирования равновесной молекулярной динамики. Annu. Преподобный Тепло. Трансф. 17 , 49–87 (2014).

Артикул Google ученый

11.

Бройдо Д. А., Малорни М., Бирнер Г., Минго Н. и Стюарт Д. А. Собственная решеточная теплопроводность полупроводников из первых принципов. Заявл. Phys. Lett. 91 , 231922 (2007).

Артикул CAS Google ученый

12.

Чжан В., Фишер Т. и Минго Н. Метод атомистической функции Грина: эффективный подход к моделированию переноса фононов на нанометровом уровне. Номер. Нагревать. Трансф. B 51 , 333–349 (2007).

CAS Статья Google ученый

13.

Марколонго А., Умари П. и Барони С. Микроскопическая теория и квантовое моделирование атомного переноса тепла. Нат. Phys. 12 , 80–84 (2015).

Артикул CAS Google ученый

14.

Барток, А. П., Пейн, М. К., Кондор, Р. и Чани, Г. Потенциалы приближения Гаусса: точность квантовой механики без учета электронов. Phys. Rev. Lett. 104 , 136403 (2010).

Артикул CAS Google ученый

15.

Дай Дж. И Тиан З. Строгий формализм ангармонической атомистической функции Грина для трехмерных интерфейсов. Phys. Ред. B 101 , 041301 (R) (2020).

Артикул Google ученый

16.

Minnich, A.J. et al. Метод спектроскопии теплопроводности для измерения длины свободного пробега фононов. Phys. Rev. Lett. 107 , 095901 (2011).

CAS Статья Google ученый

17.

Siemens, M. E. et al. Квазибаллистический перенос тепла от границ раздела наноразмеров, наблюдаемый с помощью сверхбыстрых когерентных пучков мягкого рентгеновского излучения. Нат. Матер. 9 , 26–30 (2010).

CAS Статья Google ученый

18.

Канг, Дж. С., Ли, М., Ву, Х., Нгуен, Х. и Ху, Ю. Экспериментальное наблюдение высокой теплопроводности в арсениде бора. Наука 361 , 575–578 (2018).

CAS Статья Google ученый

19.

Tian, ​​F. et al. Необычно высокая теплопроводность в объемных кристаллах арсенида бора. Наука 361 , 582–585 (2018).

CAS Статья Google ученый

20.

Li, S. et al. Высокая теплопроводность в кубических кристаллах арсенида бора. Наука 361 , 579–581 (2018).

CAS Статья Google ученый

21.

ван Рокегхем, А., Каррет, Дж., Осес, К., Куртароло, С. и Минго, Н. Высокопроизводительный расчет теплопроводности высокотемпературных твердых фаз: случай оксидных и фторидных перовскитов. Phys. Ред. 6 , 041061 (2016).

Артикул Google ученый

22.

Сейф, Х. Р. и др. Переосмысление фононов: проблема беспорядка. npj Comput. Матер. 3 , 49 (2017).

Артикул CAS Google ученый

23.

Kim, W. et al. Снижение теплопроводности и повышение термоэлектрической добротности за счет внедрения наночастиц в кристаллические полупроводники. Phys. Rev. Lett. 96 , 045901 (2006).

Артикул CAS Google ученый

24.

Poudel, B. et al. Высокие термоэлектрические характеристики массивных сплавов наноструктурированного теллурида сурьмы висмута. Наука 320 , 634–638 (2008).

CAS Статья Google ученый

25.

Лукьянова М.Н. и др. Когерентная фононная теплопроводность в сверхрешетках. Наука 338 , 936–939 (2012).

CAS Статья Google ученый

26.

Ravichandran, J. et al. Кроссовер от некогерентного к когерентному рассеянию фононов в эпитаксиальных оксидных сверхрешетках. Нат. Матер. 13 , 168–172 (2014).

CAS Статья Google ученый

27.

Лукьянова М.Н. и др. Локализация фононов в теплопроводности. Sci. Adv. 4 , eaat9460 (2018).

CAS Статья Google ученый

28.

Ферми, Э., Паста, П., С., У. и Цингоу, М. Исследования нелинейных задач (Univ.Калифорния, 1955 г.).

29.

Huberman, S. et al. Наблюдение второго звука в графите при температурах выше 100 К. Science 364 , 375–379 (2019).

CAS Статья Google ученый

30.

Слак, Г. А. Неметаллические кристаллы с высокой теплопроводностью. J. Phys. Chem. Твердые тела 34 , 321–335 (1973).

CAS Статья Google ученый

31.

Линдсей Л., Бройдо Д. А. и Райнеке Т. Л. Определение из первых принципов сверхвысокой теплопроводности арсенида бора: конкурент алмаза? Phys. Rev. Lett. 111 , 025901 (2013).

CAS Статья Google ученый

32.

Равичандран, Н. К. и Бройдо, Д. Фонон-фононные взаимодействия в твердых телах с сильными связями: правила отбора и процессы высшего порядка. Phys. Ред. 10 , 021063 (2020).

CAS Статья Google ученый

33.

Фэн Т., Линдсей Л. и Руан X. Четырехфононное рассеяние значительно снижает внутреннюю теплопроводность твердых тел. Phys. Ред. B 96 , 161201 (R) (2017).

Артикул Google ученый

34.

Lv, B. et al. Экспериментальное исследование предложенного сверхтеплопроводника: БА. Заявл. Phys. Lett. 106 , 074105 (2015).

Артикул CAS Google ученый

35.

Линдси, Л., Бройдо, Д. А. и Рейнеке, Т. Л. Фононно-изотопное рассеяние и теплопроводность в материалах с большим изотопным эффектом: исследование из первых принципов. Phys. Ред. B 88 , 144306 (2013).

Артикул CAS Google ученый

36.

Zheng, Q. et al. Теплопроводность GaN, ⁷¹ GaN и SiC от 150 К до 850 К. Phys. Rev. Mater. 3 , 014601 (2019).

CAS Статья Google ученый

37.

Гу, X., Вэй, Й., Инь, X., Ли, Б. и Ян, Р. Фононные тепловые свойства двумерных материалов. Ред. Мод. Phys. 90 , 041002 (2018).

CAS Статья Google ученый

38.

Линдси, Л., Бройдо, Д. А. и Минго, Н. Решеточная теплопроводность однослойных углеродных нанотрубок: за пределами приближения времени релаксации и правил отбора фонон-фононного рассеяния. Phys. Ред. B 80 , 125407 (2009).

Артикул CAS Google ученый

39.

Линдсей, Л., Бройдо, Д. А. и Минго, Н. Изгибные фононы и теплоперенос в графене. Phys. Ред. B 82 , 115427 (2010).

Артикул CAS Google ученый

40.

Ким П., Ши Л., Маджумдар А. и Макьюэн П. Л. Измерения переноса тепла отдельных многослойных нанотрубок. Phys. Rev. Lett. 87 , 215502 (2001).

CAS Статья Google ученый

41.

Маруяма, С. Молекулярно-динамическое моделирование теплопроводности в ОСНТ конечной длины. Phys. B 323 , 193–195 (2002).

CAS Статья Google ученый

42.

Баландин А.А. и др. Превосходная теплопроводность однослойного графена. Nano Lett. 8 , 902–907 (2008).

CAS Статья Google ученый

43.

Шмидт, А. Дж., Чен, X. и Чен, Г. Накопление импульсов, радиальная теплопроводность и анизотропная теплопроводность в переходном термоотражении насос-зонд. Rev. Sci. Instrum. 79 , 114902 (2008).

Артикул CAS Google ученый

44.

Минго, Н. и Бройдо, Д. А. Зависимость теплопроводности углеродных нанотрубок от длины и «проблема длинных волн». Nano Lett. 5 , 1221–1225 (2005).

CAS Статья Google ученый

45.

Лепри, С.Теплопроводность в классических низкоразмерных решетках. Phys. Rep. 377 , 1–80 (2003).

CAS Статья Google ученый

46.

Чанг, К. В., Окава, Д., Гарсия, Х., Маджумдар, А. и Зеттл, А. Нарушение закона Фурье в теплопроводниках из нанотрубок. Phys. Rev. Lett. 101 , 075903 (2008).

CAS Статья Google ученый

47.

Xu, X. et al. Зависимая от длины теплопроводность в подвешенном однослойном графене. Нат. Commun. 5 , 3689 (2014).

CAS Статья Google ученый

48.

Takabatake, T., Suekuni, K., Nakayama, T. & Kaneshita, E. Электронно-кристаллические термоэлектрические клатраты фононного стекла: эксперименты и теория. Ред. Мод. Phys. 86 , 669–716 (2014).

CAS Статья Google ученый

49.

Кларк, Д. Р. и Филпот, С. Р. Материалы термобарьерных покрытий. Mater. Сегодня 8 , 22–29 (2005).

CAS Статья Google ученый

50.

Weathers, A. et al. Стеклоподобная теплопроводность в наноструктурах сложного анизотропного кристалла. Phys. Ред. B 96 , 214202 (2017).

Артикул Google ученый

51.

Christensen, M. et al. Исключение пересечения мод дремоты в термоэлектрических материалах. Нат. Матер. 7 , 811–815 (2008).

CAS Статья Google ученый

52.

Сейлз, Б. К., Мандрус, Д. и Уильямс, Р. К. Заполненные антимониды скуттерудита: новый класс термоэлектрических материалов. Наука 272 , 1325–1328 (1996).

CAS Статья Google ученый

53.

Mukhopadhyay, S. et al. Двухканальная модель сверхнизкой теплопроводности кристаллического Tl ₃ VSe ₄ . Наука 360 , 1445–1458 (2018).

Артикул CAS Google ученый

54.

Hoogeboom-Pot, K. M. et al. Новый режим переноса тепла в наномасштабе: коллективная диффузия увеличивает эффективность рассеивания. Proc. Natl Acad. Sci. США 112 , 4846–4851 (2015).

CAS Статья Google ученый

55.

Lee, S. et al. Резонансное соединение приводит к низкой теплопроводности решетки. Нат. Commun. 5 , 3525 (2014).

Артикул Google ученый

56.

Delaire, O. et al. Гигантское ангармоническое рассеяние фононов в PbTe. Нат. Матер. 10 , 614–619 (2011).

CAS Статья Google ученый

57.

Tian, ​​Z. et al. Фононная проводимость в PbSe, PbTe и PbTe _{1− x} Se _x из расчетов из первых принципов. Phys. Ред. B 85 , 184303 (2012).

Артикул CAS Google ученый

58.

Li, C. W. et al. Гигантский фононный ангармонизм, управляемый орбитой, в SnSe. Нат. Phys. 11 , 1063–1069 (2015).

CAS Статья Google ученый

59.

Ma, H. et al. Сверхкомпактный и мягкий (CH ₃ NH ₃ ) ₃ Bi ₂ I ₉ кристалл со сверхнизкой теплопроводностью. Phys. Rev. Lett. 123 , 155901 (2019).

CAS Статья Google ученый

60.

Qian, X., Gu, X. & Yang, R. Решеточная теплопроводность органо-неорганического гибридного перовскита CH ₃ NH ₃ PbI ₃ . Заявл. Phys. Lett. 108 , 063902 (2016).

Артикул CAS Google ученый

61.

Pisoni, A. et al. Сверхнизкая теплопроводность в органо-неорганическом гибридном перовските CH ₃ NH ₃ PbI ₃ . J. Phys. Chem. Lett. 5 , 2488–2492 (2014).

CAS Статья Google ученый

62.

Чжу Т. и Эртекин Е. Смешанный фононный и нефононный транспорт в гибридных перовскитах галогенида свинца: двойственность стекла и кристалла, динамический беспорядок и ангармонизм. Energy Environ. Sci. 12 , 216–229 (2019).

CAS Статья Google ученый

63.

Иоффе А.Ф. Полупроводниковые термоэлементы и термоэлектрическое охлаждение. Phys. Сегодня 12 , 42 (1959).

Артикул Google ученый

64.

Тамура, С. Изотопное рассеяние дисперсионных фононов в Ge. Phys. Ред. B 27 , 858–866 (1983).

CAS Статья Google ученый

65.

Гарг, Дж., Бонини, Н., Козинский, Б. и Марзари, Н. Роль беспорядка и ангармонизма в теплопроводности кремний-германиевых сплавов: исследование из первых принципов. Phys. Rev. Lett. 106 , 045901 (2011).

Артикул CAS Google ученый

66.

Мураками Т., Шига Т., Хори Т., Эсфарджани К. и Шиоми Дж. Важность локальных силовых полей для снижения теплопроводности решетки в PbTe _{1- x} Se _x сплавы. Europhys. Lett. 102 , 46002 (2013).

Артикул CAS Google ученый

67.

Arrigoni, M., Carrete, J., Mingo, N. & Madsen, G.KH. Количественное предсказание решеточной теплопроводности в случайных полупроводниковых сплавах из первых принципов: роль беспорядка силовых постоянных. Phys. Ред. B 98 , 115205 (2018).

CAS Статья Google ученый

68.

Симончелли М., Марзари Н. и Маури Ф. Единая теория переноса тепла в кристаллах и стеклах. Нат. Phys. 15 , 809–813 (2019).

CAS Статья Google ученый

69.

Исаева Л., Барбалинардо Г., Донадио Д.И Барони, С. Моделирование переноса тепла в кристаллах и стеклах на основе единого решеточно-динамического подхода. Нат. Commun. 10 , 3853 (2019).

Артикул CAS Google ученый

70.

Ян Р. и Чен Г. Моделирование теплопроводности периодических двумерных нанокомпозитов. Phys. Ред. B 69 , 195316 (2004).

Артикул CAS Google ученый

71.

Казимир, Х. Б. Г. Замечание о теплопроводности кристаллов. Physica 5 , 495–500 (1938).

Артикул Google ученый

72.

Chiritescu, C. et al. Сверхнизкая теплопроводность в неупорядоченных слоистых кристаллах WSe ₂ . Наука 315 , 351–353 (2007).

CAS Статья Google ученый

73.

Vaziri, S. et al. Сверхвысокая теплоизоляция неоднородно-слоистых двумерных материалов. Sci. Adv. 5 , eaax1325 (2019).

CAS Статья Google ученый

74.

Чен Г. Теплопроводность и перенос баллистических фононов в поперечном направлении сверхрешеток. Phys. Ред. B 57 , 14958 (1998).

CAS Статья Google ученый

75.

Мажумдар А. Микромасштабная теплопроводность в тонких диэлектрических пленках. J. Heat. Трансф. 115 , 7–16 (1993).

Артикул Google ученый

76.

Chen, G. in Последние тенденции в исследованиях термоэлектрических материалов III Vol. 71 (изд. Тритт, Т. М.) Гл. 5, 203–259 (Elsevier, 2001).

77.

Венкатасубраманян Р. Уменьшение решеточной теплопроводности и поведение, подобное локализации фононов в сверхрешеточных структурах. Phys. Ред. B 61 , 3091 (2000).

CAS Статья Google ученый

78.

Чен Г. Теплопроводность фононных волн в тонких пленках и сверхрешетках. J. Heat. Трансф. 121 , 945–953 (1999).

Артикул Google ученый

79.

Янг Б. и Чен Г. Частично когерентная фононная теплопроводность в сверхрешетках. Phys. Ред. B 67 , 195311 (2003).

Артикул CAS Google ученый

80.

Maire, J. et al. Настройка теплопроводности волновой природой фононов. Sci. Adv. 3 , e1700027 (2017).

Артикул CAS Google ученый

81.

Сперлинг Л. Х. Введение в физику полимеров (Wiley, 2005).

82.

Лю, Дж. И Ян, Р. Зависимая от длины теплопроводность одиночных протяженных полимерных цепей. Phys. Ред. B 86 , 104307 (2012).

Артикул CAS Google ученый

83.

Zhang, T. & Luo, T. Теплопроводность одиночных цепей и кристаллических волокон полиэтилена под влиянием морфологии. J. Appl. Phys. 112 , 094304 (2012).

Артикул CAS Google ученый

84.

Генри А. и Чен Г. Высокая теплопроводность одиночных полиэтиленовых цепей с использованием моделирования молекулярной динамики. Phys. Rev. Lett. 101 , 235502 (2008).

Артикул CAS Google ученый

85.

Zhang, T., Wu, X. & Luo, T. Полимерные нановолокна с выдающейся теплопроводностью и термостабильностью: фундаментальная связь между молекулярными характеристиками и макроскопическими термическими свойствами. J. Phys. Chem. C 118 , 21148–21159 (2014).

CAS Статья Google ученый

86.

Шулумба, Н., Хеллман, О. и Миннич, А. Дж. Решеточная теплопроводность молекулярных кристаллов полиэтилена из первых принципов, включая ядерные квантовые эффекты. Phys. Rev. Lett. 119 , 185901 (2017).

Артикул Google ученый

87.

Ван Х., Кавиани М. и Хуанг Б. Фононное связывание и транспорт в отдельных полиэтиленовых цепях: сравнительное исследование с объемным кристаллом. Наноразмер 9 , 18022–18031 (2017).

CAS Статья Google ученый

88.

Ван Х., Хо В., Сегалман Р. А. и Кэхилл Д. Г. Теплопроводность высокомодульных полимерных волокон. Макромолекулы 46 , 4937–4943 (2013).

CAS Статья Google ученый

89.

Шен, С., Генри, А., Тонг, Дж., Чжэн, Р., Чен, Г. Полиэтиленовые нановолокна с очень высокой теплопроводностью. Нат. Nanotechnol. 5 , 251–255 (2010).

CAS Статья Google ученый

90.

Shrestha, R. et al. Кристаллические полимерные нановолокна со сверхвысокой прочностью и теплопроводностью. Нат. Commun. 9 , 1664 (2018).

Артикул CAS Google ученый

91.

Xu, Y. et al. Наноструктурированные полимерные пленки с металлоподобной теплопроводностью. Нат. Commun. 10 , 1771 (2019).

Артикул CAS Google ученый

92.

Singh, V. et al. Высокая теплопроводность цепочечного аморфного политиофена. Нат. Nanotechnol. 9 , 384–390 (2014).

CAS Статья Google ученый

93.

Ronca, S., Igarashi, T., Forte, G. & Rastogi, S. Металлическая теплопроводность в легком изоляторе: ленты и пленки из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, обработанные в твердом состоянии. Полимер 123 , 203–210 (2017).

CAS Статья Google ученый

94.

Zhu, B. et al. Новые полиэтиленовые волокна с очень высокой теплопроводностью, обеспечиваемые аморфной реструктуризацией. ACS Omega 2 , 3931–3944 (2017).

CAS Статья Google ученый

95.

Смит, М. К., Сингх, В., Калаитциду, К. и Кола, Б. А. Поверхности массива поли (3-гексилтиофен) нанотрубок с регулируемым смачиванием и контактным переносом тепловой энергии. ACS Nano 9 , 1080–1088 (2015).

CAS Статья Google ученый

96.

Lu, C. et al. Теплопроводность электропрядения из оксида полиэтилена с ориентированной цепью (ПЭО). Полимер 115 , 52–59 (2017).

CAS Статья Google ученый

97.

Kurabayashi, K., Asheghi, M. & Goodson, K. E. Измерение анизотропии теплопроводности в полиимидных пленках. J. Microelectromech. Syst. 8 , 180–191 (1999).

CAS Статья Google ученый

98.

Wei, X., Zhang, T. & Luo, T. Зависимая от конформации цепи теплопроводность аморфных полимерных смесей: влияние меж- и внутрицепочечных взаимодействий. Phys. Chem. Chem. Phys. 18 , 32146–32154 (2016).

CAS Статья Google ученый

99.

Shanker, A. et al. Высокая теплопроводность аморфных полимеров, полученных электростатическим способом. Sci. Adv. 3 , e1700342 (2017).

Артикул CAS Google ученый

100.

Xie, X. et al. Высокая и низкая теплопроводность аморфных макромолекул. Phys. Ред. B 95 , 035406 (2017).

Артикул Google ученый

101.

Xu, Y. et al. Конъюгированный полимер, полученный методом молекулярной инженерии, с высокой теплопроводностью. Sci. Adv. 4 , eaar3031 (2018).

Артикул CAS Google ученый

102.

Kim, G.H. et al. Высокая теплопроводность в смесях аморфных полимеров за счет искусственных межцепочечных взаимодействий. Нат. Матер. 14 , 295–300 (2015).

CAS Статья Google ученый

103.

Миядзаки, Ю., Нишияма, Т., Такахаши, Х., Ктагири, Ж.-И. & Такезава Ю. Разработка высокотеплопроводных эпоксидных композитов. В 2009 Конференция IEEE по электрической изоляции и диэлектрическим явлениям 638–641 (IEEE, 2009).

104.

Cui, L. et al. Теплопроводность переходов одиночных молекул. Nature 572 , 628–633 (2019).

CAS Статья Google ученый

105.

Wang, Z. et al. Сверхбыстрая мгновенная теплопроводность молекулярных цепочек. Наука 317 , 787–790 (2007).

CAS Статья Google ученый

106.

Русс, Б., Глауделл, А., Урбан, Дж. Дж., Чабиник, М. Л. и Сегалман, Р. А. Органические термоэлектрические материалы для сбора энергии и контроля температуры. Нат. Rev. Mater. 1 , 16050 (2016).

107.

Дуда Дж.К., Хопкинс, П. Е., Шен, Ю. и Гупта, М. С. Исключительно низкая теплопроводность пленок производного фуллерена PCBM. Phys. Rev. Lett. 110 , 015902 (2013).

Артикул CAS Google ученый

108.

Liu, J. et al. Сверхнизкая теплопроводность тонких пленок органического и неорганического цинкона, осажденных атомарным / молекулярным слоем. Nano Lett. 13 , 5594–5599 (2013).

CAS Статья Google ученый

109.

Ong, W.-L. И Мален, Дж. А. Тепловой перенос в наноструктурированных органо-неорганических гибридных материалах. Annu. Преподобный Тепло. Трансф. 19 , 67–126 (2016).

CAS Статья Google ученый

110.

Yang, J. et al. Тонкие сверхатомные пленки, обрабатываемые в растворе. J. Am. Chem. Soc. 141 , 10967–10971 (2019).

CAS Статья Google ученый

111.

Li, R., Lee, E. & Luo, T. Единый потенциал глубокой нейронной сети, способный предсказывать теплопроводность кремния в различных фазах. Mater. Сегодня Phys. 12 , 100181 (2019).

Артикул Google ученый

112.

Qian, X., Peng, S., Li, X., Wei, Y. & Yang, R. Моделирование теплопроводности с использованием потенциалов машинного обучения: приложение к кристаллическому и аморфному кремнию. Mater. Сегодня Phys. 10 , 100140 (2019).

Артикул Google ученый

113.

Ju, S. et al. Создание наноструктур для транспорта фононов с помощью байесовской оптимизации. Phys. Ред. 7 , 021024 (2017).

Артикул Google ученый

114.

Wu, S. et al. Обнаружение полимеров с высокой теплопроводностью с помощью машинного обучения с использованием алгоритма молекулярного дизайна. npj Comput. Матер. 5 , 66 (2019).

Артикул CAS Google ученый

115.

Каррет, Дж., Ли, В., Минго, Н., Ван, С. и Куртароло, С. Обнаружение полупроводников Half-Heusler с беспрецедентно низкой теплопроводностью с помощью высокопроизводительного моделирования материалов. Phys. Ред. 4 , 011019 (2014).

CAS Статья Google ученый

116.

Cho, J. et al. Электрохимически регулируемая теплопроводность оксида лития-кобальта. Нат. Commun. 5 , 4035 (2014).

CAS Статья Google ученый

117.

Tomko, J. A. et al. Настраиваемый перенос тепла и обратимое переключение теплопроводности в топологически связанных биологических материалах. Нат. Nanotechnol. 13 , 959–964 (2018).

CAS Статья Google ученый

118.

Ihlefeld, J. F. et al. Фононная теплопроводность, регулируемая по напряжению при комнатной температуре, через реконфигурируемые границы раздела в тонких сегнетоэлектрических пленках. Nano Lett. 15 , 1791–1795 (2015).

CAS Статья Google ученый

119.

Shin, J. et al. Световое переключение теплопроводности в азобензольных полимерах. Proc. Natl Acad. Sci. США 116 , 5973–5978 (2019).

CAS Статья Google ученый

120.

Lu, Q. et al. Двунаправленная настройка переноса тепла в SrCoO _x с электрохимически индуцированными фазовыми переходами. Нат. Матер. 19 , 655–662 (2020).

CAS Статья Google ученый

121.

Менихарт, К. и Крарти, М. Потенциальная экономия энергии от развертывания динамических изоляционных материалов для жилых зданий в США. Сборка. Environ. 114 , 203–218 (2017).

Артикул Google ученый

122.

Hao, M., Li, J., Park, S., Moura, S. & Dames, C. Эффективное терморегулирование литий-ионных аккумуляторов с пассивным терморегулятором на границе раздела на основе сплава с памятью формы . Нат. Энергетика 3 , 899–906 (2018).

CAS Статья Google ученый

123.

Lyeo, H.-K. и другие. Теплопроводность материала с фазовым переходом Ge ₂ Sb ₂ Te ₅ . Заявл. Phys. Lett. 89 , 151904 (2006).

Артикул CAS Google ученый

124.

Caccia, M. et al. Металлокерамические композиты для теплообменников в солнечных электростанциях. Nature 562 , 406–409 (2018).

CAS Статья Google ученый

125.

Глассбреннер, К. Дж. И Слак, Г. А. Теплопроводность кремния и германия от 3 ° К до точки плавления. Phys. Ред. 134 , A1058 – A1069 (1964).

Артикул Google ученый

126.

Аллен П. Б., Фельдман Дж. Л., Фабиан Дж. И Вутен Ф. Диффузоны, локоны и пропагоны: характер атомных колебаний в аморфном Si. Philos. Mag. B 79 , 1715–1731 (1999).

CAS Статья Google ученый

127.

Помпе, Г.& Хегенбарт, Э. Теплопроводность аморфного Si при низких температурах. Phys. Статус Solidi B 47 , 103–108 (1988).

Артикул Google ученый

128.

Кэхилл, Д. Г., Фишер, Х. Э., Клитснер, Т., Шварц, Э. Т. и Поль, Р. О. Теплопроводность тонких пленок: измерения и понимание. J. Vac. Sci. Technol. А 7 , 1259–1266 (1989).

CAS Статья Google ученый

129.

Кэхилл Д. Г., Катияр М. и Абельсон Дж. Р. Теплопроводность тонких пленок и -Si: H. Phys. Ред. B 50 , 6077–6081 (1994).

CAS Статья Google ученый

130.

McGaughey, A. J. H., Jain, A. & Kim, H.-Y. Фононные свойства и теплопроводность из первых принципов, динамики решетки и уравнения переноса Больцмана. J. Appl. Phys. 125 , 011101 (2019).

Артикул CAS Google ученый

131.

Шиоми, Дж., Эсфарджани, К. и Чен, Г. Теплопроводность соединений полугейслера на основе расчетов из первых принципов. Phys. Ред. B 84 , 104302 (2011).

Артикул CAS Google ученый

132.

Johnson, J. A. et al. Прямое измерение недиффузионного переноса тепла при комнатной температуре на микронные расстояния в силиконовой мембране. Phys. Rev. Lett. 110 , 025901 (2013).

Артикул CAS Google ученый

133.

Ху, Й., Зенг, Л., Минних, А. Дж., Дрессельхаус, М. С. и Чен, Г. Спектральное картирование теплопроводности с помощью баллистического переноса в нанометровом масштабе. Нат. Nanotechnol. 10 , 701–706 (2015).

CAS Статья Google ученый

134.

Chen, K. et al. Сверхвысокая теплопроводность в кубическом нитриде бора, обогащенном изотопами. Наука 367 , 555–559 (2020).

CAS Статья Google ученый

135.

Морелли Д. Т. и Слэк Г. А. в Материалы с высокой теплопроводностью (ред. Шинде, С. Л. и Гоэла, Дж. С.), гл. 2, 37–68 (Springer, 2005).

136.

Dames, C. Подтверждена сверхвысокая теплопроводность арсенида бора. Наука 361 , 549–550 (2018).

CAS Статья Google ученый

137.

Гири, А. и Хопкинс, П. Достижение лучшего проводника тепла. Нат. Матер. 19 , 481–490 (2020).

Артикул CAS Google ученый

138.

Канг, Дж. С., Ву, Х. и Ху, Ю. Тепловые свойства и фононная спектральная характеристика синтетического фосфида бора для применений с высокой теплопроводностью. Nano Lett. 17 , 7507–7514 (2017).

CAS Статья Google ученый

139.

Qian, X., Jiang, P. & Yang, R. Анизотропная теплопроводность карбида кремния 4H и 6H, измеренная с использованием термоотражения во временной области. Mater. Сегодня Phys. 3 , 70–75 (2017).

Артикул Google ученый

140.

Кафф, Дж.и другие. Восстановление вкладов фононов в среднюю длину свободного пробега в теплопроводность с использованием наноразмерных мембран. Phys. Ред. B 91 , 245423 (2015).

Артикул CAS Google ученый

141.

Лю В. и Ашеги М. Измерение теплопроводности ультратонких слоев монокристаллического кремния. J. Heat. Трансф. 128 , 75–83 (2006).

CAS Статья Google ученый

142.

Ашеги М., Леунг Ю. К., Вонг С. и Гудсон К. Э. Фононно-граничное рассеяние в тонких слоях кремния. Заявл. Phys. Lett. 71 , 1798–1800 (1997).

CAS Статья Google ученый

143.

Гудсон, К. Э. и Джу, Ю. С. Теплопроводность в новых электронных пленках. Annu. Rev. Mater. Sci. 29 , 261–293 (1999).

CAS Статья Google ученый

144.

Li, D. et al. Теплопроводность индивидуальных кремниевых нанопроволок. Заявл. Phys. Lett. 83 , 2934–2936 (2003).

CAS Статья Google ученый

145.

Дэймс, К. и Чен, Г. Теоретическая фононная теплопроводность нанопроволок сверхрешетки Si / Ge. J. Appl. Phys. 95 , 682–693 (2004).

CAS Статья Google ученый

146.

Чой, К. Л., Вонг, Ю. У., Янг, Г. В. и Канамото, Т. Модуль упругости и теплопроводность ультра вытянутого полиэтилена. J. Polym. Sci. B 37 , 3359–3367 (1999).

CAS Статья Google ученый

147.

Пиро, Л., Кинани-Алауи, М., Исси, Дж. П., Бегин, Д. и Бийо, Д. Теплопроводность ориентированной полиацетиленовой пленки. Solid State Commun. 79 , 427–429 (1989).

Артикул Google ученый

148.

Андерсон П. В., Гальперин Б. И. и Варма К. М. Аномальные низкотемпературные термические свойства стекол и спиновых стекол. Philos. Mag. 25 , 1–9 (1972).

CAS Статья Google ученый

149.

Кэхилл Д., Уотсон С. и Поль Р. Нижний предел теплопроводности неупорядоченных кристаллов. Phys. Ред. B 46 , 6131–6140 (1992).

CAS Статья Google ученый

150.

Ван Х., Лиман К. Д., Трит Н. Д., Чабиниц М. Л. и Кэхилл Д. Г. Сверхнизкая теплопроводность производных фуллерена. Phys. Ред. B 88 , 075310 (2013).

Артикул CAS Google ученый

151.

Chen, Z.& Деймс, С. Анизотропная модель минимальной теплопроводности. Заявл. Phys. Lett. 107 , 193104 (2015).

Артикул CAS Google ученый

152.

Джаноцци П., де Жиронколи С., Павоне П. и Барони С. Ab initio расчет дисперсии фононов в полупроводниках. Phys. Ред. B 43 , 7231–7242 (1991).

CAS Статья Google ученый

153.

Зиман Дж. М. Электроны и фононы: теория явлений переноса в твердых телах (Oxford Univ. Press, 2001).

154.

Дебернарди, А., Барони, С., Молинари, Э. Время жизни ангармонических фононов в полупроводниках из теории возмущений функционала плотности. Phys. Rev. Lett. 75 , 1819–1822 (1995).

CAS Статья Google ученый

155.

Li, W., Carrete, J., А. Катчо, Н. и Минго, Н. ShengBTE: решатель уравнения переноса Больцмана для фононов. Comput. Phys. Commun. 185 , 1747–1758 (2014).

CAS Статья Google ученый

156.

Янг Ф. и Деймс К. Спектры средней длины свободного пробега как инструмент для понимания теплопроводности в объеме и наноструктурах. Phys. Ред. B 87 , 035437 (2013).

Артикул CAS Google ученый

157.

Dames, C. & Chen, G. в справочнике по термоэлектричеству : от макросов до нано (ред. Роу, Д. М.), гл. 42 (Тейлор и Фрэнсис, 2006).

158.

Эсфарджани К., Чен Г. и Стокс Х. Т. Перенос тепла в кремнии на основе расчетов из первых принципов. Phys. Ред. B 84 , 085204 (2011).

Артикул CAS Google ученый

159.

Ли, С., Бройдо, Д., Эсфарджани, К. и Чен, Г.Гидродинамический перенос фононов в подвешенном графене. Нат. Commun. 6 , 6290 (2015).

CAS Статья Google ученый

160.

Cepellotti, A. et al. Фононная гидродинамика в двумерных материалах. Нат. Commun. 6 , 6400 (2015).

CAS Статья Google ученый

161.

Минго, Н., Хаузер, Д., Кобаяши, Н. П., Плиссонье, М., Шакури, А. Подход «наночастиц в сплаве» к эффективным термоэлектрикам: силициды в SiGe. Nano Lett. 9 , 711–715 (2009).

CAS Статья Google ученый

162.

Тадано Т. и Цунеюки С. Самосогласованные фононные расчеты динамических свойств решетки в кубическом SrTiO ₃ с ангармоническими силовыми постоянными из первых принципов. Phys.Ред. B 92 , 054301 (2015).

Артикул CAS Google ученый

163.

Liao, B. et al. Значительное уменьшение решеточной теплопроводности за счет электрон-фононного взаимодействия в кремнии с высокими концентрациями носителей: исследование из первых принципов. Phys. Rev. Lett. 114 , 115901 (2015).

Артикул CAS Google ученый

164.

Zhou, J. et al. Ab initio оптимизация эффекта фононного увлечения для низкотемпературного термоэлектрического преобразования энергии. Proc. Natl Acad. Sci. США 112 , 14777–14782 (2015).

CAS Статья Google ученый

165.

Кэхилл Д. и Поль Р. О. Теплопроводность аморфных твердых тел над плато. Phys. Ред. B 35 , 4067–4073 (1987).

CAS Статья Google ученый

166.

Dames, C. Измерение теплопроводности тонких пленок: Омега 3 и родственные электротермические методы. Annu. Преподобный Тепло. Трансф. 16 , 7–49 (2013).

Артикул Google ученый

167.

Кэхилл, Д. Г. Анализ теплового потока в слоистых структурах для определения термоотражения во временной области. Rev. Sci. Instrum. 75 , 5119–5122 (2004).

CAS Статья Google ученый

168.

Schmidt, A.J., Cheaito, R. & Chiesa, M. Метод термоотражения в частотной области для характеристики тепловых свойств. Rev. Sci. Instrum. 80 , 094901 (2009).

Артикул CAS Google ученый

169.

Мазнев А. А., Джонсон Дж. А. и Нельсон К. А. Возникновение недиффузионного фононного транспорта при нестационарном распаде тепловой решетки. Phys. Ред. B 84 , 195206 (2011).

Артикул CAS Google ученый

170.

Jiang, P., Qian, X. & Yang, R. Учебное пособие: термоотражение во временной области (TDTR) для определения тепловых свойств объемных и тонкопленочных материалов. J. Appl. Phys. 124 , 161103 (2018).

Артикул CAS Google ученый

171.

Qian, X., Ding, Z., Shin, J., Schmidt, A.J.И Чен, Г. Точное измерение плоской теплопроводности слоистых материалов без металлического пленочного преобразователя с использованием термоотражения в частотной области. Rev. Sci. Instrum. 91 , 064903 (2020).

CAS Статья Google ученый

172.

Кох, Ю. К. и Кэхилл, Д. Г. Частотная зависимость теплопроводности полупроводниковых сплавов. Phys. Ред. B 76 , 075207 (2007).

Артикул CAS Google ученый

173.

Хуа К., Чен X., Равичандран Н. К. и Миннич А. Дж. Экспериментальная метрология для получения коэффициентов передачи тепловых фононов на твердых границах раздела. Phys. Ред. B 95 , 205423 (2017).

Артикул Google ученый

174.

Ляо, Б., Мазнев, А. А., Нельсон, К. А. и Чен, Г. Фотовозбужденные носители заряда подавляют суб-терагерцовую фононную моду в кремнии при комнатной температуре. Нат. Commun. 7 , 13174 (2016).

CAS Статья Google ученый

175.

Zhou, J. et al. Прямое наблюдение большого влияния электрон-фононного взаимодействия на перенос фононного тепла. Нат. Commun. 11 , 6040 (2020).

CAS Статья Google ученый

Что такое теплопроводность? – Matmatch

Теплопроводность – это мера способности определенного материала передавать или проводить тепло.Электропроводность возникает, когда в материале присутствует температурный градиент. Его единицы равны (Вт / мК) и обозначаются либо λ, либо k.

Второй закон термодинамики определяет, что тепло всегда будет течь от более высокой температуры к более низкой температуре.

Уравнение теплопроводности рассчитывается по следующей формуле:

представляет собой тепловую энергию, передаваемую материалом в единицу времени. Это выражается в джоулях в секунду или в ваттах.

• k – константа теплопроводности.
• A – площадь поверхности, через которую проходит тепловая энергия, измеряется в м2.
• ∆T – разница температур, измеренная в градусах Кельвина.
• L означает толщину материала, через который передается тепло, и измеряется в м.
• Чтобы вычислить константу теплопроводности, можно использовать следующее уравнение:

Теплопроводность конкретного материала зависит от его плотности, влажности, структуры, температуры и давления.

Как это измеряется?

Некоторые распространенные методы измерения теплопроводности:

Метод охраняемой горячей плиты:

Метод защищенной горячей пластины – широко используемый метод установившегося состояния для измерения теплопроводности. Материал, который необходимо проверить, помещают между горячей и холодной пластинами. Параметры, используемые для расчета теплопроводности, – это установившаяся температура, тепло, используемое для более теплой пластины, и толщина материала.Его можно использовать для температурных диапазонов 80-1500 К и для таких материалов, как пластик, стекло и образцы изоляции. Это очень точно, но на проведение теста уходит много времени.

Метод горячей проволоки:

Метод горячей проволоки – это переходный метод, который может использоваться для определения теплопроводности жидкостей, твердых тел и газов. Стандартный метод горячей проволоки, используемый для жидкостей, включает нагретую проволоку, помещаемую в образец. Теплопроводность определяется путем сравнения графика температуры проволоки с логарифмом времени, когда указаны плотность и емкость.

В случае твердых тел требуется небольшая модификация этого метода, при которой горячая проволока опирается на основу так, чтобы твердое тело не проникало внутрь. Он работает в диапазоне температур 298 – 1800 K и является быстрым и точным методом, но имеет ключевое ограничение в том, что он работает только с материалами с низкой проводимостью.

Сравнительный метод резки:

Сравнительный метод отрезного стержня – это метод устойчивого состояния, который может использоваться для испытания металлов, керамики и пластмасс.Тепловой поток проходит через образцы, теплопроводность которых известна и неизвестна, следовательно, можно проводить сравнение температурных градиентов. Он работает в диапазоне температур 293 – 1573 К, но измерения относительно неточны.

Метод лазерной вспышки:

Метод лазерной вспышки – это переходный метод, при котором лазерный импульс передает короткий тепловой импульс на передний конец образца, а изменение температуры измеряется на заднем конце образца.Он работает в диапазоне температур 373 – 3273 К и может использоваться как для твердых, так и для жидкостей. Он имеет преимущество в скорости и высокой точности, но стоит довольно дорого.

Метод теплового расходомера:

Метод измерителя теплового потока – это метод стационарного режима и аналогичен методу с защищенной горячей пластиной, за исключением того, что для измерения теплового потока через образец используются преобразователи теплового потока, а не основной нагреватель. Тепловой поток определяется на основе падения температуры внутри терморезистора.Измерители теплового потока используются в диапазоне температур 373–573 K и могут использоваться для пластмасс, керамики, изоляционных материалов и стекла. Основное преимущество расходомеров тепла заключается в том, что они относительно просты в настройке, однако измерения не особенно точны.

Какие материалы имеют самую высокую / самую низкую теплопроводность?

Как и ожидалось, материалы, которые хорошо проводят тепло, такие как металлы, имеют более высокую константу теплопроводности, чем материалы, которые не проводят тепло так эффективно, как полимеры и дерево.

В группе металлов серебро имеет самую высокую константу теплопроводности, а висмут – самую низкую.

Теплопроводность неметаллических жидкостей намного ниже теплопроводности металлов, а самая низкая теплопроводность наблюдается у газов. Среди газов водород и гелий обладают относительно высокой теплопроводностью.

Для каких приложений требуется высокая / низкая теплопроводность?

Материалы с фазовым переходом, используемые для аккумуляторов тепловой энергии, таких как системы отопления и охлаждения, должны иметь высокую теплопроводность для максимального повышения эффективности, тогда как материалы с низкой теплопроводностью обычно используются для теплоизоляции.

4.3: Теплопроводность – Physics LibreTexts

На рисунке IV.1 показан поток тепла со скоростью dQ / dt вдоль полосы материала с площадью поперечного сечения A . По длине планки наблюдается перепад температур (поэтому по ней течет тепло). На расстоянии x от конца стержня температура составляет T ; на расстоянии x + δ x это T + δ T . Обратите внимание, что если тепло течет в положительном направлении, как показано, δ T должно быть отрицательным.То есть, ближе к правому концу планки холоднее. Температурный градиент dT / dx отрицательный. Тепло течет в направлении, противоположном градиенту температуры.

Отношение скорости теплового потока на единицу площади к отрицательному градиенту температуры называется теплопроводностью материала:

\ [\ frac {dQ} {dt} = -KA \ frac {dT} {dx}. \]

Я использую символ K для обозначения теплопроводности. Другие часто встречающиеся символы – это k или λ.Его единица СИ – Вт · м ⁻¹ K ⁻¹ .

Я определил это в одномерной ситуации и для изотропной среды, в этом случае тепловой поток противоположен градиенту температуры. Можно представить, что в анизотропной среде скорость теплового потока и градиент температуры могут быть разными параллельно разным кристаллографическим осям. В этом случае тепловой поток и температурный градиент не могут быть строго антипараллельными, а теплопроводность является тензорной величиной.Такая ситуация не будет касаться нас в этой главе.

Если в нашем одномерном примере нет утечки тепла по сторонам стержня, то скорость потока тепла вдоль стержня должна быть одинаковой по всей длине стержня, что означает, что градиент температуры является однородным. по длине проволоки. Возможно, проще представить отсутствие потерь тепла с боков, чем добиться этого на практике. Если бы стержень был расположен в вакууме, не было бы потерь на теплопроводность или конвекцию, а если бы стержень был очень блестящим, потери на излучение были бы незначительными.

Значения по порядку величины теплопроводности обычных веществ

Воздух 0,03 Вт м ⁻¹ K ⁻¹

Вода 0,6

Стекло 0,8

Fe 80

Al 240

Cu 400

Легко представить, как тепло может проводиться по твердому телу, когда колебания атомов на одном конце твердого тела передаются следующим атомам, когда один атом подталкивает следующий, и так далее. Однако из таблицы видно, и во всяком случае общеизвестно, что одни вещества (металлы) проводят тепло намного лучше, чем другие.Действительно, среди металлов существует тесная корреляция между теплопроводностью и электропроводностью (при данной температуре). Это говорит о том, что механизм теплопроводности в металлах такой же, как и для электропроводности. Тепло в металле переносится в основном электронами.

Было бы интересно найти в Интернете или других источниках данные о теплопроводности и электропроводности ряда металлов. Можно обнаружить, что значения теплопроводности, K , иногда указываются в незнакомых «практических» единицах, таких как БТЕ в час на квадратный фут для температурного градиента 1 F ° на дюйм, и переводят их в единицы СИ, Вт · м. 2 = 2.{-1}. \]

Здесь k – постоянная Больцмана, а e – заряд электрона. Было обнаружено, что это предсказание хорошо выполняется при комнатной температуре и выше, но при низких температурах электропроводность быстро увеличивается с понижением температуры, и отношение начинает падать значительно ниже значения, предсказанного уравнением 4.2.2, приближаясь к нулю при 0 К.

Читатель может быть знаком со следующими терминами в области электричества

Электропроводность σ

Электропроводность G

Удельное сопротивление ρ

Сопротивление R

Они связаны соотношением G = 1/ R , σ = 1 / ρ, R = ρ l / A , G = σ A / l ,

, где l и A – длина и площадь поперечного сечения проводника.Читатель, вероятно, также знает, что сопротивления складываются последовательно, а проводимости складываются параллельно. Мы можем определить некоторые аналогичные величины, относящиеся к тепловому потоку. Таким образом, удельное сопротивление обратно пропорционально проводимости, сопротивление составляет л / А, в раз больше удельного сопротивления, проводимость составляет А / л, в раз больше проводимости, и так далее. Эти концепции могут пригодиться в следующем жанре задач, любимых экзаменаторами.

Помещение имеет стены площадью A ₁ , толщина d ₁ , теплопроводность K ₁ , дверь площадью A ₂ , толщина d ₂ , теплопроводность K ₂ , а площадь окна A ₃ , толщина d ₃ , теплопроводность K ₃ , Температура внутри T ₁ и температура на улице T ₂ .Какова скорость потери тепла из помещения?

У нас есть три параллельных проводимости: \ (\ frac {K_1 A_1} {d_1}, ~ \ frac {K_2 A_2} {d_2}, \) и \ (\ frac {K_3 A_3} {d_3} \), и так что у нас

\ [\ frac {dQ} {dt} = \ left (\ frac {K_1 A_1} {d_1} + \ frac {K_2 A_2} {d_2} + \ frac {K_3 A_3} {d_3} \ right) (T_2 – Т_1). \]

Конечно, проблема не должна быть именно такой. Возможно, вам задали показатель теплопотерь и попросили найти площадь окна. Но вы поняли общую идею и, вероятно, сможете сами придумать несколько примеров.Скорость теплового потока аналогична току, а разница температур подобна ЭДС батареи.

SMART и токопроводящие ткани, пряжа или ткани

Следующий JEC world пройдет с 8 по 10 марта 2022 года! … Сделайте перчатки тактильными! используйте нашу кондукторную швейную нить SILVERPAM

Металлические нагревательные или токопроводящие нити и гибкие конструкции для технического текстиля или композитов функционализация:

Мы проектируем и производим гибкую, металлическую, токопроводящую или нагревательную пряжу для передачи энергии или функциональности материалов.
Вы можете разместить их в тканях или встроить в гибкие конструкции или композиты.

Что мы подразумеваем под

Передача энергии :

• Электроэнергия
• Оптическая энергия
• Тепловая энергия (передача, контролируемая материалами или жидкостями)

Что мы подразумеваем под

проводящими или резистивными волокнами :

• ультратонкие волокна или мультифиламенты из сплавов металлов или нержавеющей стали;
• Волокна металлические, привитые или с покрытием
• Многокомпонентная пряжа с добавками термопластов или смол
• Волоконно-оптические
• Капилляры или микротрубки для теплоносителей

Что мы подразумеваем под

гибкими конструкциями :

• Металл или нержавеющая сталь Устойчивые к высоким температурам микроволокна, ленты или пряжа:
• В виде токопроводящих жил:
• На основе гибких функциональных тканей:

Металлические нагревательные или проводящие волокна, пряжа и гибкие конструкции

для функционализации тканей или композитов SMART

Сосредоточьтесь на небольшом количестве проводящих материалов

Мы работаем с рядом ультратонких металлических или проводящих волокон, выбранных с учетом их особых свойств.

Трансверсальность: мы используем много технологий текстильной трансформации

Благодаря собственным производственным мощностям или известным партнерам мы оптимизируем свойства наших функциональных материалов для удовлетворения потребностей наших клиентов.

Работаем на трех основных рынках

Нагревательные нити или ткани для функциональности многослойных или композитных деталей

Гибкие элементы для электроники: смарт-текстиль, антенны RFID, связанная одежда, подключение

Высокотемпературная фильтрация и катализ горячих газов

Во что мы верим:

«Самый большой инновационный потенциал лежит на перекрестке материалов, технологий и человека»

«Прошлые или будущие инновации очень часто вдохновлены тем, что уже существует в Природе!»

Теплопроводность и коэффициент диффузии | от Lucid Learning

Что такое теплопроводность?

Когда система нагревается, она накапливает часть своей тепловой энергии и передает оставшуюся тепловую энергию какой-либо другой системе.Способность системы передавать тепловую энергию называется теплопроводностью системы. По сути, это свойство транспорта системы.

Теплопроводность обозначается k. Единицей теплопроводности, как мы видели ранее, является Вт / м * К.

Что регулирует проводимость в твердых телах, жидкостях и газах?

Прежде чем анализировать теплопроводность различных фаз, давайте рассмотрим явления, которые определяют теплопроводность через твердые тела, жидкости и газы.

В твердых телах тепло может передаваться через два механизма. Первый – это колебания решетки, а второй – поток свободных электронов. Повышенные колебания решетки способствуют передаче тепловой энергии через среду. Поток свободных электронов увеличивает электропроводность. Это также помогает в процессе распространения тепловой энергии через среду.

В жидкостях и газах теплопроводность происходит в основном за счет двух механизмов. Во-первых, это столкновение между атомами, молекулами или ионами, а во-вторых, молекулярная диффузия.По мере увеличения числа столкновений увеличивается обмен энергией между молекулами. Это помогает в транспортировке тепловой энергии через среду. Молекулярная диффузия – это случайное движение молекул в среде. По мере того, как беспорядочное движение молекул увеличивается, оно препятствует передаче тепловой энергии в определенном направлении.

От каких факторов зависит теплопроводность металлов, неметаллов и сплавов?

Как мы видели выше, теплопроводность через твердые тела зависит от двух эффектов, а именно колебаний решетки и потока свободных электронов.Теплопроводность достигается за счет добавления решетчатых и электронных компонентов.

где,

= теплопроводность из-за колебаний решетки

= теплопроводность из-за электронного эффекта

В чистых металлах электронный эффект играет доминирующую роль. Таким образом, они имеют относительно более высокие значения теплопроводности. Для чистых металлов k ~ ke.

В неметаллах влияние колебаний решетки играет доминирующую роль. Неметаллы обычно имеют высокое электрическое сопротивление, которое препятствует прохождению электронов.Следовательно, для неметаллов k ~ kl.

Решеточная составляющая теплопроводности сильно зависит от того, как расположены молекулы. Например, древесина, которая представляет собой аморфное твердое тело (молекулы расположены очень беспорядочно), имеет относительно более низкие значения теплопроводности и действует как теплоизолятор. Теперь рассмотрим алмаз. Это высокоупорядоченное кристаллическое твердое вещество. Таким образом, он имеет самую высокую теплопроводность при комнатной температуре. Оксид бериллия (BeO), также не являющийся металлом, имеет относительно более высокую теплопроводность из-за своей кристалличности.

Металлы являются хорошими проводниками электричества и тепла, поскольку они имеют свободные электроны, а также колебания решетки. С другой стороны, неметаллы не имеют свободных электронов, что означает, что они являются электрически непроводящими материалами. И вообще неметаллы, такие как дерево, не являются теплопроводными материалами. Однако неметаллы, такие как алмаз и оксид бериллия, являются хорошими проводниками тепла. В результате такие материалы находят широкое применение в электронной промышленности. Например. алмазные радиаторы, используемые для охлаждения электронных компонентов.

Чистые сплавы обладают высокой теплопроводностью. Можно было бы ожидать, что сплав из двух металлов с теплопроводностью k1 и k2 будет иметь проводимость k между k1 и k2. Удивительно, но это не так. Теплопроводность сплава двух металлов обычно намного ниже. Например, теплопроводность меди и алюминия составляет 401 Вт / м ° C и 237 Вт / м ° C соответственно.

От каких факторов зависит теплопроводность жидкостей и газов?

В газах преобладающую роль играет эффект столкновения молекул.Молекулярная диффузия, которая представляет случайность в среде, играет второстепенную роль. Увеличение числа столкновений молекул увеличивает обмен энергией между молекулами. Это увеличивает теплопроводность газов.

В жидкостях молекулы относительно более плотно упакованы, чем в газах. Следовательно, теплопроводность жидкостей в основном зависит от эффекта молекулярной диффузии, то есть от беспорядочного движения молекул. Как мы видели ранее, усиленное беспорядочное движение молекул препятствует прохождению тепла через жидкости.

Сравнение теплопроводности твердых тел, жидкостей и газов

Как теплопроводность зависит от температуры?

В случае чистых металлов и сплавов теплопроводность в основном зависит от электронного эффекта. С повышением температуры увеличивается как количество свободных электронов, так и колебания решетки. Таким образом, ожидается, что теплопроводность металла увеличится. Однако повышенные колебания решетки препятствуют потоку свободных электронов через среду.Комбинированный эффект этого явления в большинстве случаев приводит к снижению теплопроводности металлов и сплавов с повышением температуры. Из этого правила есть исключения. Для железа теплопроводность сначала уменьшается, а затем немного увеличивается с повышением температуры. Для платины теплопроводность увеличивается с повышением температуры.

В газах столкновения молекул усиливаются с повышением температуры. Таким образом, теплопроводность газа увеличивается с повышением температуры.

В жидкостях, как мы видели ранее, теплопроводность в основном зависит от эффекта молекулярной диффузии. С повышением температуры увеличивается хаотичность молекулярных движений. Это препятствует передаче тепла через жидкости. Таким образом, теплопроводность жидкостей уменьшается с повышением температуры. Однако есть одно исключение – чистая вода. В случае чистой воды теплопроводность сначала увеличивается с повышением температуры, а затем начинает уменьшаться.

(Источник: http: // www1.lsbu.ac.uk/water/thermodynamic_anomalies.html)

Как теплопроводность зависит от давления?

Поскольку большинство твердых тел и жидкостей по своей природе несжимаемы, теплопроводность не зависит от давления.

В случае газов кинетическая теория газов предсказывает, а эксперименты подтверждают, что теплопроводность газов пропорциональна квадратному корню из температуры T и обратно пропорциональна квадратному корню из молярной массы M. проводимость газов не зависит от давления в широком диапазоне давлений, встречающихся на практике.

Что такое температуропроводность?

Когда система нагревается, она накапливает часть тепловой энергии и передает оставшуюся тепловую энергию какой-либо другой системе. Как мы видели, способность материала передавать тепловую энергию называется теплопроводностью. Способность материала аккумулировать тепло называется теплоемкостью материала. Теплоемкость материала представлена ​​Cp.

Температуропроводность показывает, насколько быстро тепло распространяется через материал.Он определяется как

. Обратите внимание, что теплопроводность показывает, насколько хорошо материал проводит тепло, а теплоемкость Cp представляет, сколько энергии материал хранит на единицу объема.