Материалы с малой теплопроводностью – Какие материалы обладающие малой теплопроводностью вы знаете какие?

alexxlab | 28.08.2020 | 0 | Вопросы и ответы

Содержание

Какие материалы обладающие малой теплопроводностью вы знаете какие?

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.  

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.

В сухом состоянииПри нормальной влажностиПри повышенной влажности
Войлок шерстяной0,036-0,0410,038-0,0440,044-0,050
Каменная минеральная вата 25-50 кг/м30,0360,0420,,045
Каменная минеральная вата 40-60 кг/м30,0350,0410,044
Каменная минеральная вата 80-125 кг/м30,0360,0420,045
Каменная минеральная вата 140-175 кг/м30,0370,0430,0456
Каменная минеральная вата 180 кг/м30,0380,0450,048
Стекловата 15 кг/м30,0460,0490,055
Стекловата 17 кг/м30,0440,0470,053
Стекловата 20 кг/м30,040,0430,048
Стекловата 30 кг/м30,040,0420,046
Стекловата 35 кг/м30,0390,0410,046
Стекловата 45 кг/м30,0390,0410,045
Стекловата 60 кг/м30,0380,0400,045
Стекловата 75 кг/м30,040,0420,047
Стекловата 85 кг/м30,0440,0460,050
Пенополистирол (пенопласт, ППС)0,036-0,0410,038-0,0440,044-0,050
Экструдированный пенополистирол (ЭППС, XPS)0,0290,0300,031
Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 600 кг/м30,140,220,26
Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 400 кг/м30,110,140,15
Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 600 кг/м30,150,280,34
Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 400 кг/м30,130,220,28
Пеностекло, крошка, 100 — 150 кг/м30,043-0,06
Пеностекло, крошка, 151 — 200 кг/м30,06-0,063
Пеностекло, крошка, 201 — 250 кг/м30,066-0,073
Пеностекло, крошка, 251 — 400 кг/м30,085-0,1
Пеноблок 100 — 120 кг/м30,043-0,045
Пеноблок 121- 170 кг/м30,05-0,062
Пеноблок 171 — 220 кг/м30,057-0,063
Пеноблок 221 — 270 кг/м30,073
Эковата0,037-0,042
Пенополиуретан (ППУ) 40 кг/м30,0290,0310,05
Пенополиуретан (ППУ) 60 кг/м30,0350,0360,041
Пенополиуретан (ППУ) 80 кг/м30,0410,0420,04
Пенополиэтилен сшитый0,031-0,038
Вакуум0
Воздух +27°C. 1 атм0,026
Ксенон0,0057
Аргон0,0177
Аэрогель (Aspen aerogels)0,014-0,021
Шлаковата0,05
Вермикулит0,064-0,074
Вспененный каучук0,033
Пробка листы 220 кг/м30,035
Пробка листы 260 кг/м30,05
Базальтовые маты, холсты0,03-0,04
Пакля0,05
Перлит, 200 кг/м30,05
Перлит вспученный, 100 кг/м30,06
Плиты льняные изоляционные, 250 кг/м30,054
Полистиролбетон, 150-500 кг/м30,052-0,145
Пробка гранулированная, 45 кг/м30,038
Пробка минеральная на битумной основе, 270-350 кг/м30,076-0,096
Пробковое покрытие для пола, 540 кг/м30,078
Пробка техническая, 50 кг/м30,037

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

в сухом состояниипри нормальной влажностипри повышенной влажности
ЦПР (цементно-песчаный раствор)0,580,760,93
Известково-песчаный раствор0,470,70,81
Гипсовая штукатурка0,25
Пенобетон, газобетон на цементе, 600 кг/м30,140,220,26
Пенобетон, газобетон на цементе, 800 кг/м30,210,330,37
Пенобетон, газобетон на цементе, 1000 кг/м30,290,380,43
Пенобетон, газобетон на извести, 600 кг/м30,150,280,34
Пенобетон, газобетон на извести, 800 кг/м30,230,390,45
Пенобетон, газобетон на извести, 1000 кг/м30,310,480,55
Оконное стекло0,76
Арболит0,07-0,17
Бетон с природным щебнем, 2400 кг/м31,51
Легкий бетон с природной пемзой, 500-1200 кг/м30,15-0,44
Бетон на гранулированных шлаках, 1200-1800 кг/м30,35-0,58
Бетон на котельном шлаке, 1400 кг/м30,56
Бетон на каменном щебне, 2200-2500 кг/м30,9-1,5
Бетон на топливном шлаке, 1000-1800 кг/м30,3-0,7
Керамическийй блок поризованный0,2
Вермикулитобетон, 300-800 кг/м30,08-0,21
Керамзитобетон, 500 кг/м30,14
Керамзитобетон, 600 кг/м30,16
Керамзитобетон, 800 кг/м30,21
Керамзитобетон, 1000 кг/м30,27
Керамзитобетон, 1200 кг/м30,36
Керамзитобетон, 1400 кг/м3
0,47
Керамзитобетон, 1600 кг/м30,58
Керамзитобетон, 1800 кг/м30,66
ладка из керамического полнотелого кирпича на ЦПР0,560,70,81
Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1000 кг/м3)0,350,470,52
Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1300 кг/м3)0,410,520,58
Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1400 кг/м3)0,470,580,64
Кладка из полнотелого силикатного кирпича на ЦПР, 1000 кг/м3)0,70,760,87
Кладка из пустотелого силикатного кирпича на ЦПР, 11 пустот0,640,70,81
Кладка из пустотелого силикатного кирпича на ЦПР, 14 пустот0,520,640,76
Известняк 1400 кг/м30,490,560,58
Известняк 1+600 кг/м30,580,730,81
Известняк 1800 кг/м30,70,931,05
Известняк 2000 кг/м30,931,161,28
Песок строительный, 1600 кг/м30,35
Гранит3,49
Мрамор2,91
Керамзит, гравий, 250 кг/м30,10,110,12
Керамзит, гравий, 300 кг/м30,1080,120,13
Керамзит, гравий, 350 кг/м30,115-0,120,1250,14
Керамзит, гравий, 400 кг/м30,120,130,145
Керамзит, гравий, 450 кг/м30,130,140,155
Керамзит, гравий, 500 кг/м30,140,150,165
Керамзит, гравий, 600 кг/м30,140,170,19
Керамзит, гравий, 800 кг/м30,18
Гипсовые плиты, 1100 кг/м30,350,500,56
Гипсовые плиты, 1350 кг/м30,230,350,41
Глина, 1600-2900 кг/м30,7-0,9
Глина огнеупорная, 1800 кг/м31,4
Керамзит, 200-800 кг/м30,1-0,18
Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией, 800-1200 кг/м30,23-0,41
Керамзитобетон, 500-1800 кг/м30,16-0,66
Керамзитобетон на перлитовом песке, 800-1000 кг/м30,22-0,28
Кирпич клинкерный, 1800 — 2000 кг/м30,8-0,16
Кирпич облицовочный керамический, 1800 кг/м30,93
Бутовая кладка средней плотности, 2000 кг/м31,35
Листы гипсокартона, 800 кг/м30,150,190,21
Листы гипсокартона, 1050 кг/м30,150,340,36
Фанера клеенная0,120,150,18
ДВП, ДСП, 200 кг/м30,060,070,08
ДВП, ДСП, 400 кг/м30,080,110,13
ДВП, ДСП, 600 кг/м30,110,130,16
ДВП, ДСП, 800 кг/м30,130,190,23
ДВП, ДСП, 1000 кг/м30,150,230,29
Линолеум ПВХ на теплоизолирующей основе, 1600 кг/м30,33
Линолеум ПВХ на теплоизолирующей основе, 1800 кг/м30,38
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1400 кг/м30,20,290,29
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1600 кг/м30,290,350,35
Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1800 кг/м30,35
Листы асбоцементные плоские, 1600-1800 кг/м30,23-0,35
Ковровое покрытие, 630 кг/м30,2
Поликарбонат (листы), 1200 кг/м30,16
Полистиролбетон, 200-500 кг/м30,075-0,085
Ракушечник, 1000-1800 кг/м30,27-0,63
Стеклопластик, 1800 кг/м30,23
Черепица бетонная, 2100 кг/м31,1
Черепица керамическая, 1900 кг/м30,85
Черепица ПВХ, 2000 кг/м30,85
Известковая штукатурка, 1600 кг/м30,7
Штукатурка цементно-песчаная, 1800 кг/м31,2

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.

В сухом состоянииПри нормальной влажностиПри повышенной влажности
Сосна, ель поперек волокон0,090,140,18
Сосна, ель вдоль волокон0,180,290,35
Дуб вдоль волокон0,230,350,41
Дуб поперек волокон0,100,180,23
Пробковое дерево0,035
Береза0,15
Кедр0,095
Каучук натуральный0,18
Клен0,19
Липа (15% влажности)0,15
Лиственница0,13
Опилки0,07-0,093
Пакля0,05
Паркет дубовый0,42
Паркет штучный0,23
Паркет щитовой0,17
Пихта0,1-0,26
Тополь0,17

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.

Бронза22-105Алюминий202-236
Медь282-390Латунь97-111
Серебро429Железо92
Олово67Сталь47
Золото318

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.

otoplenie-help.ru

Теплопроводность различных строительных материалов - HintFox

В начале годов физики научились получать вещества, состоящие из кристалликов нанометровых размеров (м. ). Нанокристаллические композиты позволяют получать материалы с заданными физическими свойствами. За ХХ век в мире произведено столько материалов, сколько за всё предшествующее тысячелетие. Научные исследования позволили существенно улучшить оптические, химические, тепловые и другие свойства уже известных материалов и создать тысячи новых, которых не знала природа.

Строительный бум в России ХХI века породил спрос на теплоизолирующие материалы и конструкции. Кроме того, с началом 2000 года в силу вступили новые требования к теплозащите ограждающих конструкции. Утепление зданий современными строительными материалами позволяет значительно снизить теплопотери. Разумеется, строить лучше всего из материалов, которые обладают малой теплопроводностью.

Передачей теплоты или теплообменом называется, переход внутренней энергии от одного тела к другому в результате теплового контакта (соприкосновения) без совершения работы

Теплопроводность — один из видов переноса теплоты (энергии теплового движения микрочастиц) от более нагретых частей тела к менее нагретым, приводящий к выравниванию температуры тела.

Посредством этого вида теплообмена происходит передача теплоты через стенку дома в зимнее время. Так как температура внутри дома выше, чем вне его, наиболее интенсивное тепловое колебательное движение совершают частицы, образующие внутреннюю поверхность стенки. Сталкиваясь с частицами соседнего более холодного слоя, они передают им часть энергии, в результате чего движение частиц этого слоя, оставаясь колебательным, становится более интенсивным. Так от слоя к слою растет интенсивность колебаний частиц, а следовательно, и их внутренняя энергия. Таким образом, при теплопроводности перенос энергии в теле осуществляется в результате непосредственной передачи энергии от частиц (молекул, атомом, электронов), обладающих большей энергией, к частицам с меньшей энергией.

С помощью теплопроводности теплота может передаваться в твердых, жидких и газообразных телах. Самой большой теплопроводностью обладают металлы. Это объясняется тем, что переносчиками внутренней энергии здесь, кроме молекул, являются свободные электроны. Хуже проводят тепло дерево, стекло, животные и растительные ткани; еще меньшую теплопроводность имеют жидкости

(за исключением жидких металлов, например ртути): и газы. Так, воздух в тысячи раз хуже проводит тепло, чем железо. Очень важно знание теплопроводности материалов, используемых при устройстве так называемых ограждающих конструкций зданий

(т. е. наружных стен, верхних перекрытий, полон в нижнем этаже) и в особенности теплоизоляционных материалов, предназначенных для сохранения тепла в помещениях и тепловых установках.

Регулирование теплообмена является одной из основных задач строительной техники. В холодное время года теплота теряется помещением в силу теплопроводности стен и просачивания через них воздуха, уходит вместе с нагретым воздухом через вентиляционные каналы и щели. Чтобы температура в жилых и производственных помещениях соответствовала нормальным условиям жизни и деятельности человека, необходимо уменьшить эти потери. С этой целью стены домов делают из материалов с малой теплопроводностью — естественных (дерева, камыша, различных видов торфа, пемзы, пробки) или искусственных (кирпича, бетона, пенопласта и др. ). Теплоизолирующие свойства этих материалов различны.

Широкое распространение в настоящее время получили каркасные здания, на постройку которых требуется гораздо меньше материалов, чем для здании других типов. Основу каркасного здания составляет металлический или железобетонный каркас, играющий в здании ту же роль, которую выполняет скелет в организме животных: воспринимает нагрузку. На каркасе укрепляют стены из теплоизолирующих пористых материалов. Поры таких материалов заполнены воздухом, поэтому они имеют сравнительно небольшой вес и плохо проводят тепло, так как теплопроводность воздуха очень мала, а конвекция воздуха в пористых материалах невозможна.

При изготовлении теплоизоляционных материалов в заготовленную массу вводят пузырьки воздуха. Для этого ее взбивают или добавляют специальную пену либо вещества, которые, вступая в химическую реакцию с заготовленной смесью, выделяют пузырьки газа. Некоторые пористые теплоизоляционные строительные материалы изготавливает термическим способом. Например, при производстве пеностекла стеклянный порошок смешивают с небольшим количеством размельченного известняка, засыпают в металлические формы и нагревают. При температуре 550—600 °С стеклянный порошок расплавляется, образуя сплошную массу. Когда температура достигает 750—780 °С, начинается разложение известняка, из которого выделяются газы. Вспучивай расплавленную массу, они придают ей пористость. После застывания образуется материал, сохраняющий все свойства обычного стекла: негорючесть, стойкость по отношению к влаге и кислотам и т. д. В то же время этот материал обладает новыми замечательными качествами: он прочен, легко поддается обработке-пилится, строгается, не трескается, когда в него забивают гвозди. Использование теплоизоляционных материалов и примышленном и гражданском строительстве не только удешевляет, но и увеличивает полезную площадь помещений, повышает их огнестойкость и звуконепроницаемость.

2. 2 Теплопередача в строительстве.

Кровля, стены и окна называются наружными ограждающими конструкциями здания из-за того, что они ограждают жилище от разного рода атмосферных воздействий пониженных температур, солнечной радиации, влаги, ветра. С образованием разности температур между внутренней и наружной поверхностями ограждения в материале ограждения зарождается тепловой поток, который направлен в сторону понижения температуры. В это время ограждение оказывает большее или меньшее сопротивление R0 тепловому потоку. Конструкции, имеющие большее тепловое сопротивление лучшей теплозащитой. Теплозащитные свойства стены будут зависеть от ее толщины и коэффициента теплопроводности материала, из которого она построена. В случае, если стена состоит из нескольких слоев (допустим, кирпич—утеплитель—кирпич), ее термическое сопротивление будет зависеть от толщины и коэффициента теплопроводности материала каждого из слоев. Теплозащитные свойства ограждающих конструкций в большой степени зависят от влажности материала. Почти все строительные материалы содержат мельчайшие поры, которые в сухом состоянии заполняются воздухом. С повышением влажности поры заполняются влагой, коэффициент теплопроводности которой по сравнению с воздухом в 20 раз больше, а это приводит к резкому снижению теплоизоляционных характеристик, как материалов, так и конструкций. В связи с этим в процессе проектирования и строительства потребуется предусмотреть мероприятия, которые препятствовали бы увлажнению конструкций атмосферными осадками, грунтовыми водами и влагой, образующейся в результате конденсации водяных паров. В процессе эксплуатации домов из-за воздействия внутренней и наружной среды на ограждающие конструкции материалы находятся не в абсолютно сухом состоянии, а отличаются несколько повышенной влажностью. Это неизбежно приводит к увеличению коэффициента теплопроводности материалов, а также к снижению их теплоизолирующей способности. Именно поэтому при оценке теплозащитных характеристик конструкций важно использовать реальное значение коэффициента теплопроводности в условиях эксплуатации, а не в сухом состоянии. Влагосодержание теплого внутреннего воздуха выше, чем холодного наружного, и в результате диффузия водяных паров через толщу ограждения всегда проистекает из теплого помещения в холодное. Если с наружной стороны ограждения расположить плотный материал, который плохо пропускает водяные пары, то часть влаги, не имея возможности выйти наружу, начнет скапливаться в толще конструкции. А если у наружной поверхности располагается материал, не препятствующий диффузии водяных паров, то вся влага будет удаляться из ограждения достаточно свободно.

Еще на стадии проектирования дома необходимо учитывать тот факт, что однослойные стены толщиной 400-650 мм из кирпича, мелких блоков из ячеистого бетона (или керамзитобетона) или керамических камней обеспечивают относительно невысокий уровень теплозащиты (примерно в 3 раза меньше требуемой). Повышенными теплоизоляционными характеристиками, удовлетворяющими современные требования, обладают трехслойные ограждающие конструкции. Состоят они из внутренней и наружной стенок из кирпича или блоков, между которыми находится слой теплоизоляционного материала. Наружная и внутренняя стенки, соединенные гибкими связями в виде арматурных стержней или каркасов, уложенных в горизонтальные швы кладки, придают конструкции прочность, а внутренний (утепляющий) слой обеспечивает требуемые теплозащитные параметры. Толщину утепляющего слоя выбирают в зависимости от климатических условий и вида утеплителя. В связи с неоднородностью структуры трехслойной стены и применения материалов с различными теплозащитными и пароизоляционными характеристиками в толще конструкции может образовываться конденсат. Присутствие последнего в значительной степени снижает теплоизоляционные свойства ограждения. Из-за этого при возведении трехслойных стен необходимо предусмотреть их влагозащиту. Совсем недавно приняты новые нормативные документы по теплосбережению. Как раз поэтому теплоизоляция жилых зданий становится на сегодняшний день одной из важнейших проблем строительства. Особенно остро проблема теплоизоляции стоит в коттеджном и дачном строительстве, поскольку, правильно сделанная, она позволяет уменьшить расходы на отопление в 3, а то и в 4 раза.

На рисунке приведен пример распределения теплопотерь через различные конструктивные элементы дома площадью 120 м2

Если утеплить кирпичные стены дома пенополистиролом толщиной лишь в 80 мм, это позволяет снизить удельное потребление топлива более чем в 4 раза за отопительный сезон. Разумеется, строить лучше всего из материалов, которые обладают малой теплопроводностью.

2. 3 Классификация теплоизоляционных материалов.

Все теплоизоляционные материалы подразделяются на несколько крупных групп:

▪ минераловатные;

▪ стекловатные и стекловолокнистые;

▪ газонаполненные полимеры — пенопласты: полиуретановые и пенополиуретановые, полистирольные и пенополистирольные, полиэтиленовые, из феноловой пены, полиэфирные;

▪ теплоизоляция из натуральных материалов и продуктов их переработки: пробки, бумаги, торфяных блоков и т. п. ;

▪ теплоизоляция на основе синтетического каучука;

▪ теплоизоляция из отходов кремниевого производства;

▪ теплоизоляционные панели и конструкции;

▪ модифицированные бетоны: полистиролбетон, ячеистый бетон (пенобетон).

Разумеется, строить лучше всего из материалов, которые обладают достаточно высокими теплоизоляционными свойствами.

И все-таки значительно чаще возникает проблема теплоизоляции кирпичного коттеджа, который только еще строится, или уже давно построенного дома. Безусловно, наибольший интерес представляют высокоэффективные теплоизоляционные материалы. К ним обычно относят материалы со средней плотностью в пределаях 200 кг/м3 и Ктепл менее 0,06 ВтДм'К). Такого рода материалы достаточно быстро, за 5-10 лет эксплуатации, окупаются, позволяя экономить на энергозатратах.

Прежде всего к числу высокоэффективных относятся стекло- и минераловатные материалы, доля которых в производстве теплоизоляции на сегодняшний день составляет порядка 50%. Из основных достоинств стоит отметить пожаробезопасность, химическую стойкость, стабильность размеров, хорошие звукопоглощающие свойства и низкое влагопоглощение. Производство стекловолокна происходит при температуре, близкой к 1500 °С. Жидкое расплавленное стекло продавливается через пластины с отверстиями диаметром 4-5 микрон. В результате стеклянные волокна имеют толщину приблизительно 6 микрон — это в 20 раз меньше, чем толщина человеческого волоса. Далее, чтобы скрепить их между собой, на них разбрызгиваются связующие вещества в виде аэрозоля. Из получившейся в результате стекловатной массы формуются изделия нужной толщины и плотности, которые затем подвергаются термической обработке. При температуре 250 °С происходит полимеризация связующих веществ, и материал жестким. В это же время на поверхность материала могут быть нанесены различные облицовочные материалы: крафт-бумага, нетканые материалы, алюминиевая фольга, стеклоткань и т. п. Выпускаются утеплительные материалы в виде рулонов и мягких, полужестких и жестких матов и плит, разных по плотности и размерам.

В последние несколько лет все большую популярность приобретают «каменные», а если быть более точным — базальтовые ваты. Такая вата представляет собой несгораемый экологически чистый материал, отличающийся высокими водоотталкивающими свойствами, но при этом паропроницаемый. Базальтовые материалы по своим теплоизоляционным свойствам значительно превосходят традиционные стекловаты, но, к сожалению, они дороже последних. Данные материалы относятся к группе несгораемых. Теплоизоляционные изделия из полимеров или бумаги сгорают при пожаре за 5 минут. Утеплители, выполненные из стекловаты при температуре 650 °С, которая достигается всего за 7 минут при обычном пожаре внутри помещения, расплавляются и спекаются в стеклянный шар. Что же касается минеральной ваты на базальтовой основе — она даже при температуре 1000 °С не расплавляется и не теряет первоначальной формы.

И базальтовые, и стеклянные утеплительные материалы безопасны как для производства, так и для использования при соблюдении рекомендуемой технологии работы.

Утеплительные материалы из базальта также выпускаются самых разных размеров и типов (рулоны, жесткие и мягкие, маты и плиты) для их более рационального и эффективного применения. Коэффициент их теплопроводности, в зависимости от плотности, колеблется от 0,034 до 0,042 Вт/(м*К). Совсем недавно появившаяся на российском рынке базальтовая теплоизоляция используется для утепления кровель, пола и стен, наполнения перегородок, обустройства мансард, выпускается в виде плит, профильных изделий и, конечно же, рулонов.

Газонаполненные полимеры является одним из самых эффективных видов теплоизоляции. Самый распространенный и широко используемый из них — это пенопласт (пенополистирол). Невысокая теплостойкость и горючесть пенопластов не являются помехой при использовании их в слоистых конструкциях в сочетании с кирпичом или бетоном. Пенополистирол либо производят беспрессовым методом.

2. 4 Теплоизоляционные свойства материалов.

Основной показатель теплоизоляционных свойств материала—коэффициент теплопроводности. Этот показатель в значительной степени зависит от содержания в нем влаги, каждый процент содержания которой снижает коэффициент на 4%. Помимо этого в зимнее время присутствующая в пенополистирольных плитах влага, замерзая и превращаясь в лед, со временем разделяет материал на отдельные гранулы, а это резко снижает долговечность беспрессового пенопласта. Беспрессованный пенопласт традиционно производят в России.

Этих недостатков лишен экструзионный пенополистирол. Обладая весьма низким водопоглощением (менее 0,3%) за счет замкнутой структуры ячеек и высокой механической прочностью, панели из экструзионного пенополистирола могут быть использованы для наружной теплоизоляции, для теплоизоляции подземных частей зданий, фундаментов, подвалов, стен, где использование большинства прочих утеплителей попросту невозможно из-за капиллярного подъема грунтовых вод.

Теплоизоляционные материалы с коэффициентом теплопроводности меньше

0,06 Вт/(м-К) окупаются в среднем за 5-7 лет эксплуатации за счет экономии энергии.

Еще одна очень интересная группа — теплоизоляции, производимые из натуральных материалов и продуктов их переработки. Например, к таковым относятся теплоизоляционные материалы, которые изготавливаются из бумажных отходов с добавлением перлита, опилок и других связующих их наполнителей.

Ниже в таблице приведены коэффициенты теплопроводности строительных материалов.

Вид утеплителя Коэффициент теплопроводности,

Br/(M&Middot; К)

Полнотелый кирпич 0,7

Фиброцемент 0,55

Безавтоклавный пенобетон 0,45

Сухой песок 0,3

Твердые породы дерева 0,25

Теплоизоляционный ячеистый бетон 0,12

Битумный асфальт 0,1

Торфодревесные блоки 0,07

Керамика 0,07

Пробковый утеплитель 0,047

Эковата (бумага) 0,046

«Пеноизол» (пенопласт) 0,04

Базальтовая вата. 0,039

Стекловата 0. 038

Пенополиэтилен 0,035

Пенофольгированный утеплитель Low-E 0,027

Пенополистирол 0,027

Пенополиуретан 0,025

Воздух 0,022

Эти материалы пропитаны веществами для снижения влагопоглощения, антипиренами для придания материалу негорючести и антисептиками. Они обладают достаточно неплохими теплоизоляционными свойствами (Кт гл =0,078 Вт/(м-К) и вполне могут быть использованы для утепления наружных и внутренних стен, потолков. Материалы выпускаются в виде панелей или в виде эковаты.

Относительно новым теплоизолятором являются плиты и рулоны из прессованной пробки. Этот материал изготавливается из наружного слоя коры пробкового дуба, произрастающего в Средиземноморье. Изделия из прессованной пробки отличает эстетичный внешний вид, они экологически чисты и применяются для внутреннего утепления жилых помещений, чаще всего стен, в то же время, выполняя функцию декоративной отделки. Часто пробка используется и для утепления полов. Пробковые щиты также могут быть использованы и для утепления наружных стен или фасадов.

3. Практическая часть.

3. 1Материалы и методика исследования.

Исследования проводились в кабинете физики лицея при комнатной температуре (23 – 270С). Для проведения измерений был освоен и использован компьютерный измерительный блок с датчиком температур от до С. С этого датчика сигналы передавались на ноутбук. В результате на дисплее наблюдаются кривые роста температур. По оси абсцисс отображается время с точностью до тысячных долей. По оси ординат – отображается рост температуры, с такой же точностью. Эти кривые отражают процесс теплопроводности в исследуемых образцах.

В данной работе исследованы теплопроводящие свойства 12 различных материалов: алюминий, сталь, латунь, медь, древесина, кирпич, минеральная вата, пена монтажная, пенопласт, утеплитель, шифер, стекло оконное, стекло витринное. Крутизна полученных кривых характеризует теплопроводность материалов как отношение изменения температуры ко времени, за которое это изменение произошло. Для уменьшения потерь энергии при нагревании на открытую часть образцов надевались теплоизоляционные оболочки из пенопласта. Это позволило уменьшить погрешность измерений.

3. 2. Экспериментальная задача – получение кривых роста температур.

Алюминий

Асбестоцементный лист

Стекловата

Базальтовый утеплитель

Пенополистирол

Пенополиуреант

Древесина

3. 3 Результаты измерений скорости изменения температуры.

Анализируя полученные графики роста температуры, вычислили теплопроводность материалов как отношение изменения температуры ко времени, за которое это изменение произошло .

Таблица №1.

№ Материал Теплопроводность Теплопроводность

Экспериментальная С /с Табличная Вт/(м*К)

1. Медь 0,737 384

2. Алюминий 0,417 209

3. Бронза 0,157 52

4. Сталь 0,143 47

5. Асбестоцементный лист 0,139 0,8

6. Стекло 0,114 0,7

7. Кирпич 0,079 0,56

8. Дерево 0,055 0. 25

9. Пенополистирол 0,045 0. 04

10. Базальтовая плита 0,036 0,039

11. Стекловата 0,030 0,038

12. Пенополиуретан 0,010 0,025

Анализ графиков и результатов измерений показал - какими уникальными теплоизоляционными возможностями обладают современные материалы. Из таблицы следует, что минимальной теплопроводностью обладают: пенополистирол, базальтовые материалы, современная стекловата, а особенно пенополиуретан. (диаграмма).

3. 4 Количественная оценка отношения теплопроводящих свойств материалов.

Таблица №2

Материалы Экспериментальные данные Табличные данные

Медь и алюминий 1,87

Бронза и сталь 1,09 1,10

Асбестоцементный лист и стекло 1,21 1,14

В таблице представлена количественная оценка отношений теплопроводностей для нескольких материалов, полученных в ходе эксперимента и табличных данных. Сравнение этих отношений дает в среднем различие в 5%. Это позволяет судить о достоверности полученных результатов.

4. Заключение и выводы:

Освоив методику исследования теплопроводности с помощью компьютерного измерительного блока, получены кривые роста температуры для различных материалов.

Анализируя полученные данные, вычислены теплопроводность материалов как отношение изменения температуры ко времени, за которое это изменение произошло.

Изучив литературу по теме исследования и сравнив экспериментально полученные результаты с табличными значениями позволяет судить о малой погрешности измерений.

Полученные в ходе исследований результаты, показывают какими уникальными теплоизоляционными возможностями обладают современные материалы и приводят к выводу о необходимости информировать и даже пропагандировать среди населения современные строительные материалы. Тем более что на современном строительном рынке достаточно широко представлены высококачественные теплоизоляционные материалы из стекловолокна, базальтовые материалы. Эти утеплители экологически чистые и пожароустойчивые.

Такие материалы более дорогие и поэтому недостаточно широко используются в строительстве. В нашем городе эти материалы уже применяются при строительстве новых зданий, а также для утепления уже возведенных строений. Причем данные материалы применяются как на крупных строительных площадках, так и при строительстве частных домов.

Высокоэффективное использование в данных исследованиях компьютерного измерительного блока позволяет в перспективе применить его в других исследованиях с различными датчиками.

www.hintfox.com

л14 Теплоизоляционные материалы

Теплоизоляционные материалы

Теплоизоляционные материалы — это изделия и строительные материалы, которые предназначены для тепловой изоляции конструкций зданий и сооружений. Основной особенностью теплоизоляционных материалов является их высокая пористость и, следовательно, малая плотность и низкая теплопроводность.

Главной целью применения теплоизоляционных материалов является сокращение расхода энергии на отопление здания. Кроме того, использование теплоизоляции в строительстве зданий позволяет существенно снизить массу конструкций, уменьшить расход основных строительных материалов, таких как кирпич, древесина, бетон и др.

На сегодняшний день в конструкциях зданий и сооружений применяются разнообразные теплоизоляционные материалы. Мы перечислим лишь те, которые получили наибольшее распространение. Это теплоизоляционные материалы на основе стекловаты, минеральной ваты, пенополистирола (пенополистирола экструзионного) и пенополиуретана. Крупнейшими производителями теплоизоляции является PAROC (минеральная вата), IZOVER (стекловата) и ROCKWOOL.

Теплоизоляционные материалы широко используются в конструкциях современных зданий. С их помощью утепляют кровли, наружные, внутренние и подвальные стены, полы и перекрытия. В каждом случае к теплоизоляционному материалу предъявляются особые требования, зависящие от условий его эксплуатации. Выбор того или иного материала осуществляется в соответствии с требованиями к материалу и его техническими характеристиками.

Главной технической характеристикой теплоизоляционных материалов является теплопроводность — способность материала передавать теплоту. Для количественного определения этой характеристики используется коэффициент теплопроводности λ, который равен количеству тепла, проходящему за 1 час через образец материала толщиной 1 м и площадью 1 м2 при разности температур на противоположных поверхностях 1°С. Отметим, что величина теплопроводности теплоизоляционных материалов зависит от плотности материала, вида, размера, расположения пор и т.д. Также сильное влияние на теплопроводность оказывает температура и влажность материала. В различных странах методики измерения теплопроводности значительно отличаются, поэтому при сравнении теплопроводностей различных материалов важно учитывать, при каких условиях проводились измерения.

К дополнительным параметрам, характеризующим теплоизоляционные материалы, можно отнести плотность, прочность на сжатие, сжимаемость, водопоглощение, сорбционная влажность, морозостойкость, паропроницаемость и огнестойкость.

Знание значений этих параметров и использование их в расчетах систем теплоизоляции позволяет добиться желаемых результатов — существенной экономии строительных материалов и минимального расхода энергии для отопления здания.

Характеристики теплоизоляционных материалов

Теплоизоляционные материалы обладают рядом теплотехнических свойств, знание которых необходимо для правильного выбора материала конструкции и проведения теплотехнических расчетов. Точность последних в значительной степени зависит от правильного выбора значений теплотехнических показателей. Какие же это показатели?

1. Средняя плотность - величина, равная отношению массы вещества ко всему занимаемому им объему. Средняя плотность измеряется в кг/м 3 .

Следует отметить, что средняя плотность теплоизоляционных материалов достаточна низка по сравнению с большинством строительных материалов, так как значительный объeм занимают поры. Плотность применяемых в настоящее время в строительстве теплоизоляционных материалов лежит в пределах от 17 до 400 кг/м 3 , в зависимости от их назначения.

Известно, что чем меньше средняя плотность сухого материала, тем лучше его теплоизоляционные свойства при температурных условиях, в которых находятся ограждающие конструкции зданий.

Чем меньше средняя плотность материала, тем больше его пористость . От характера пористости зависят основные свойства материалов, определяющие их пригодность для применения в строительных конструкциях: теплопроводность, сорбционная влажность, водопоглощение, морозостойкость, прочность. Наилучшими теплоизоляционными свойствами обладают материалы с равномерно распределенными мелкими замкнутыми порами.

2. Теплопроводность - передача тепла внутри материала вследствие взаимодействия его структурных единиц (молекул, атомов, ионов и т.д.), и при соприкосновении твердых тел.

Количество теплоты, которое передается за единицу времени через единицу площади изотермической поверхности при температурном градиенте, равном единице, называется теплопроводностью (коэффициентом теплопроводности) . Теплопроводность ( l ) измеряют в Вт/(м К). Методики и условия испытаний теплопроводности материалов в различных странах могут значительно отличаться, поэтому при сравнении теплопроводности различных материалов необходимо указывать при каких условиях, в частности температуре, проводились измерения.

На величину теплопроводности пористых материалов, каковыми являются теплоизоляционные материалы, оказывают влияние плотность материала, вид, размеры и расположение пор, химический состав и молекулярная структура твердых составных частей, коэффициент излучения поверхностей, ограничивающих поры, вид и давление газа, заполняющего поры. Однако преобладающее влияние на величину теплопроводности имеют его температура и влажность.

Теплопроводность материалов возрастает с повышением температуры, однако, гораздо большее влияние в условиях эксплуатации оказывает влажность.

3. Влажность - содержание влаги в материале. С повышением влажности теплоизоляционных (и строительных) материалов резко повышается их теплопроводность.

Очень важной характеристикой теплоизоляционного материала, от которой зависит теплопроводность, является и сорбционная влажность , представляющая собой равновесную гигроскопическую влажность материала, при различной температуре и относительной влажности воздуха.

4. Водопоглощение - способность материала впитывать и удерживать в порах влагу при непосредственном соприкосновении с водой. Водопоглощение теплоизоляционных материалов характеризуется количеством воды, которое поглощает сухой материал при выдерживании в воде, отнесенным к массе сухого материала.

Следует обратить внимание, что водопоглощение теплоизоляционных материалов отечественного производства и инофирм определяется по разным методикам.

При выборе материала для конструкции рекомендуется обращать внимание на показатели, приведенные в ТУ, ГОСТ или рекламных проспектах (для материалов инофирм), и сравнивать их с требуемыми по условиям эксплуатации А и Б (приложения 3 СНиП II-3-79* 'Строительная теплотехника' ). Как правило, теплопроводность теплоизоляционных материалов в условиях А и Б процентов на 15 - 25 выше, чем указано в стандартах для сухих материалов при температуре 25 0 С.

Значительно снизить водопоглощение минераловатных и стекловолокнистых теплоизоляционных материалов позволяет их гидрофобизация, например, путем введения кремнийорганических добавок.

Продукция инофирм, поставляемая на наш рынок, является гидрофобизированной, а отечественная - за небольшим исключением является негидрофобизированной.

5. Морозостойкость - способность материала в насыщенном состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без признаков разрушения. От этого показателя существенно зависит долговечность всей конструкции, однако, данные по морозостойкости не приводятся в ГОСТ или ТУ.

6. К механическим свойствам теплоизоляционных материалов относят прочность (на сжатие, изгиб, растяжение, сопротивление трещинообразованию).

Прочность - способность материалов сопротивляться разрушению под действием внешних сил, вызывающих деформации и внутренние напряжения в материале. Прочность теплоизоляционных материалов зависит от структуры, прочности его твердой составляющей (остова) и пористости. Жесткий материал с мелкими порами более прочен, чем материал с крупными неравномерными порами.

В соответствии со СНиП II-26-99 «Кровли» (проект, действующий СНиП II-26-76) прочность на сжатие для теплоизоляционных материалов, применяемых в качестве основания под рулонные и мастичные кровли, является нормируемым показателем.

Прочность теплоизоляционных материалов, которые могут применяться для утепления скатных крыш, не нормируется, поскольку теплоизоляция укладывается в обрешетку и не несет нагрузки от кровли.

7. На долговечность конструкции покрытия влияют также химическая стойкость теплоизоляционного материала (это, как правило, следует учитывать при выборе материалов для утепления покрытий производственных зданий) и его биологическая стойкость.

8. Теплоизоляционный материал для применения в покрытиях выбирается с учетом его горючести, способности к дымообразованию и возможности выделения токсичных газов при горении. Выбор теплоизоляционного материала в зависимости от типа кровельного покрытия определяется с учетом требований СНиП на кровли, пожарную безопасность и др.

Новое поколение теплоизоляционных материалов 'Сан-Гобэн Изовер'

Б.М. Шойхет, к.т.н., зам. директора по техническому развитию ЗАО "Сан-Гобэн Изовер"

Компания "Сан-Гобэн Изовер" производит теплоизоляционные материалы с 1936 года и является мировым лидером в этой области вот уже более 40 лет. Компания входит в состав международного концерна "Сан-Гобэн" (штаб-квартира в Париже), который занимает первое место в мире по объему производства и продажи теплоизоляционных материалов. Как известно, волокнистые теплоизоляционные материалы и в России, и за рубежом составляют более 65% от общего объема применяемых теплоизоляционных материалов. В Европе каждый третий, а в США каждый пятый дом утеплен теплоизоляционными материалами "Сан-Гобэн Изовер". На отечественном рынке компания также является одним из крупнейших поставщиков и производителей теплоизоляционных материалов. Продукция "Изовер" отличается высокими качественными характеристиками, соответствующими мировому уровню, и занимает прочное место на отечественном рынке строительных материалов. Объем ее применения в России составляет более 15% от общего объема потребляемых в стране теплоизоляционных материалов, в том числе более 40% общего объема теплоизоляционных изделий из стекловолокна. Компания "Сан-Гобэн Изовер" является надежным партнером государства в реализации программы энергосбережения в строительстве и ЖКХ и участвует в решении социальных вопросов, создавая новые рабочие места для граждан России. С первых дней существования компания разрабатывает собственные технологии, позволяющие выпускать наиболее совершенную продукцию. Изобретение технологии волокнообразования TEL в 1957 году произвело революцию на рынке изоляции. В 1981 году компания "Изовер" выпустила стеклянную вату второго поколения TELSTAR, и этот изоляционный материал стал мировым стандартом тепловой изоляции из стекловолокна. Технологические процессы для производства теплоизоляционных изделий из стекловолокна, разработанные и запатентованные "Сан-Гобэн Изовер", используются во всем мире, причем не только в дочерних компаниях, но и во многих других фирмах, которые приобрели лицензии на эти технологии. Эти технологические процессы включают плавление шихты в ванной печи и образование волокон из расплава. Стеклянное волокно получают центробежно-фильерно-дутьевым (ЦФД) способом на современном оборудовании, запатентованном "Сан-Гобэн Изовер". Струя расплава с температурой свыше 1000°С поступает в узел волокнообразования, где происходит ее диспергирование, образование волокон при прохождении расплава через фильеры и их вытягивание в потоке горячего газа. В технологическом процессе изготовления стекловолокна TEL диспергирование струи расплава, волокнообразование в центрифуге и вытягивание волокон в потоке горячего газа происходят в одном узле волокнообразования. Сформированные волокна собираются в камере волокноосаждения и затем с помощью конвейера подаются в камеру, где происходит полимеризация связующего.

Волокна получают из силикатного расплава, основными компонентами которого являются кремнезем, сода и известняк. Волокна имеют длину 50-150 мм и характеризуются прочностью на изгиб и упругостью. Исследования, выполненные с помощью растрового электронного микроскопа JSM-5300 (Япония), показывают, что вата, получаемая по технологии TEL, состоит из однородных по диаметру волокон, и в ней отсутствуют неволокнистые включения. Высокое качество волокна достигается за счет оптимального химического состава, высокой степени однородности шихты и эффективной конструкции узла волокнообразования. В качестве связующего при производстве изделий применяются композиции на основе синтетических смол, включающие модифицирующие, гидрофобизирующие, обеспыливающие и другие добавки. Теплофизические и физико-механические свойства теплоизоляционных изделий из волокнистых материалов в значительной степени зависят от их структуры и расположения волокон. "Сан-Гобэн Изовер" производит, например, маты и плиты гофрированной структуры с преимущественно вертикальной ориентацией волокон, что придает им высокую прочность на сжатие. При этом маты приобретают анизотропные свойства, а именно гибкость в продольном направлении и прочность на сжатие, обеспечивающую высокую эксплуатационную надежность.

Изображение волокна, полученное на электронном микроскопе JSM-5300 (Япония) в масштабе, указанном в левом верхнем углу фото.

С 2005 г. завод "Сан-Гобэн Изовер", расположенный в г. Егорьевске, начал выпуск нового волокна ARLANDA PLUS с более высокими качественными показателями. Индекс волокна, характеризующий его средний диаметр в вате, снижен с 2,9 до 2,7 при неизменной номинальной плотности ваты. Для определения индекса волокна по европейскому стандарту используется методика, основанная на измерении газопроницаемости слоя материала, которая зависит от диаметра и количества волокон в единице объема. Изделия с меньшим диаметром волокна характеризуются более высокими деформативными свойствами, а именно более высокой упругостью и возвратимостью, что обеспечивает им более высокую формостабильность, долговечность в конструкции, технологичность в процессе монтажа и транспортировки. Уменьшение диаметра волокна в теплоизоляционных изделиях и повышение степени однородности волокон, при прочих равных условиях, приводит к снижению коэффициента теплопроводности, т.к. при этом значения кондуктивной, конвективной и радиационной составляющих теплового потока через материал падают. Такой эффект в наибольшей степени проявляется в теплоизоляционных изделиях низкой плотности, например, в мягкой продукции "Сан-Гобэн Изовер" - матах ISOVER KT и плитах ISOVER KL. В общей структуре теплоизоляционного материала волокна являются сквозными или несквозными теплопроводными включениями. Если с уменьшением диаметра волокон сохраняется суммарная площадь их сечения и плотность материала, т.е. увеличивается количества волокон в единице объема, то снижается газопроницаемость материала. Вследствие этого падает интенсивность конвективного теплообмена из-за увеличения удельной поверхности волокон и сопротивления трения на границе газовой фазы с поверхностью волокон. Радиационная составляющая теплового потока снижается за счет роста количества отражающих экранов в единице объема изделия. Снижение коэффициента теплопроводности новой продукции подтверждено результатами лабораторных испытаний, проведенных ОАО "Теплопроект".

В 2005 году завод "Сан-Гобэн Изовер" в г.Егорьевске (Подмосковье) начал выпускать новое поколение теплоизоляционных материалов из стекловолокна с повышенными теплозащитными свойствами.

Каменная вата торговой марки PAROC, которая производится на предприятиях одноименного концерна, относится к группе минеральных ват. Минеральная вата - это общее название для всех неорганических волокнистых материалов. Каменная вата Paroc обладает рядом уникальных свойств, позволяющих успешно применять ее в различных строительных системах.

Концерн Paroc производит различные теплоизоляционные изделия из каменной ваты. В концерне работают люди, которые являются высококлассными специалистами в вопросах, связанных с производством каменной ваты, - начиная от геологов и заканчивая учеными, подбирающими составы исходного сырья так, чтобы конечный продукт максимально точно соответствовал теплоизоляционной системе, в которой он будет применяться. Поэтому ничего удивительного в технологическом лидерстве концерна нет. Его персонал не стремится поразить потребителя ассортиментом из тысячи названий, но гарантирует практически идеальное соответствие изделий PAROC требованиям потребителей и условиям эксплуатации. Например, и после 10 лет эксплуатации фасадные плиты PAROC соответствуют прочностным требованиям норм, что обеспечивает эксплуатационную надежность теплоизоляционной системы. В этом контексте уместно отметить, что система обеспечения качества материалов PAROC основывается на столь авторитетных международных стандартах, как ISO 9001 и ISO 14000.

Противопожарные свойства

На основании испытаний, проведенных как в Беларуси, России и Украине, так и в западных странах согласно различным методикам и стандартам (ISO 1182, DIN 4102, ГОСТ 30244-94), изделия из каменной ваты PAROC классифицируются как негорючие. Стоит обратить внимание на то, что далеко не все материалы других производителей, имеющие нормативный статус негорючих, могут продемонстрировать такие же высокие противопожарные свойства, как каменная вата PAROC.

Температура плавления базальта - основного компонента, входящего в состав каменной ваты PAROC - примерно 1700°С, а температура спекания ее базальтовых волокон превышает 1000°С. Благодаря такой устойчивости к воздействию пожара теплоизоляционные изделия PAROC находят применение там, где применение других теплоизоляционных материалов невозможно. Например, эти изделия играют роль огнезащиты металлических несущих конструкций и прекрасно обеспечивают пожарную безопасность навесных вентилируемых фасадов, делая их при своем участии лучшими среди всех.

Теплоизоляционные свойства

Каменная вата PAROC и изделия из нее состоят из чрезвычайно тонких (толщина 3-5 мкм) волокон, которые хаотично переплетены между собой и образуют ячейки, в которых содержится воздух, что и обеспечивает замечательные теплоизоляционные характеристики материа­лов PAROC. Плотность изделий из каменной ваты PAROC, по сравнению с большинством строительных материалов, мала (минимум 27 кг/м3). Этот фактор свидетельствует о большом содержании в них воздуха (более 90% по объему). Именно поэтому теплопроводность изделий из каменной ваты в сухом состоянии (l10) ненамного превосходит теплопроводность неподвижного воздуха и находится в диапазоне от 0,032 до 0,045 Вт/м·°С.

Гидрофобные свойства

Волокно каменной ваты PAROC само, по своей природе, обладает водоотталкивающими свойствами. Кроме того, при производстве изделий из каменной ваты PAROC применяются специальные добавки для усиления их водоотталкивающих свойств. Благодаря этому значения сорбционного увлажнения изделий из каменной ваты PAROC чрезвычайно низкие.

По сравнению со многими другими строи­тельными материалами каменная вата PAROC характеризуется очень высокой паропроницаемостью. Хорошо пропуская водяной пар, каменная вата PAROC практически всегда остается сухой. Это свойство особенно ценно в тех конструкциях, использование которых призвано создать здоровый микроклимат.

В силу того, что каменная вата PAROC отличается очень высокой гидрофобностью, ее можно использовать и в конструкциях с возможным капиллярным подсосом влаги.

Устойчивость к нагрузкам

Взависимости от типа теплоизоляционных систем, в которых они применяются, изделия PAROC выдерживают нагрузки на сжатие при 10%-ной деформации в пределах от 5 до 80 кПа. А прочность на сжатие - это один из важнейших физико-механических показателей нагруженного в конструкции теплоизоляционного материала. В частности, этот показатель в Беларуси нормируется для кровельных и фасадных теплоизоляционных плит. Прочностные свойства различных изделий из каменной ваты PAROC варьируются в зависимости от размеров (диаметра и длины) и ориентации (положения в изделии) волокон, а также от количества связующего вещества и плотности изделия. Как правило, при увеличении плотности и количества связующего повышается прочность на сжатие. Вместе с тем изделия PAROC не дают усадки и не подвержены температурным деформациям.

Химическая стойкость

Каменная вата PAROC обладает высокой химической стойкостью. Ни масла, ни растворители, ни умеренно кислые среды не оказывают на нее никакого воздействия. Вытяжка из каменной ваты имеет нейтральную среду, а это значит, что каменная вата PAROC не вызывает коррозии на соприкасающихся поверх­ностях. Это очень актуально для материалов, применяемых для изоляции трубопроводов и резервуаров, в системах навесных вентилируемых фасадов и в легких конструкциях на основе металлического каркаса (например в сэндвич-панелях поэлементной сборки).

Экологические свойства продукции

Социальная ответственность концерна Paroc заключается в том, что развитие производства планируется и осуществляется таким образом, чтобы уменьшить влияние техногенной деятельности человека на окружающую среду. Для этого концерн использует новейшую технику и технологии, постоянно планирует и выполняет природоохранные мероприятия. Эта работа осуществляется совмест­но с официальными органами разных стран и регулируется международной системой качества ISO.

Вместе с потребителями своей продукции концерн Paroc создает позитивный экологический баланс. Уменьшение вредных выбросов в атмосферу, сокращение потребления невозобновляемых природных ресурсов и даже уменьшение уровня шума - все это достигается при использовании изделий PAROC и делает жизнь все более комфортной и безопасной.

studfiles.net

Коэффициент теплопроводности материала. Теплопроводность строительных материалов: таблица

Процесс передачи энергии от более нагретой части тела к менее нагретой называется теплопроводностью. Числовое значение такого процесса отражает коэффициент теплопроводности материала. Это понятие является очень важным при строительстве и ремонте зданий. Правильно подобранные материалы позволяют создать в помещении благоприятный микроклимат и сэкономить на отоплении существенную сумму.

Понятие теплопроводности

Теплопроводность – процесс обмена тепловой энергией, который происходит за счет столкновения мельчайших частиц тела. Причем этот процесс не прекратится, пока не наступит момент равновесия температур. На это уходит определенный промежуток времени. Чем больше времени затрачивается на тепловой обмен, тем ниже показатель теплопроводности.

Данный показатель выражают как коэффициент теплопроводности материалов. Таблица содержит уже измеренные значения для большинства материалов. Расчет производится по количеству тепловой энергии, прошедшей сквозь заданную площадь поверхности материала. Чем больше вычисленное значение, тем быстрее объект отдаст все свое тепло.

Факторы, влияющие на теплопроводность

Коэффициент теплопроводности материала зависит от нескольких факторов:

  • Плотность материала. При повышении данного показателя взаимодействие частиц материала становится прочнее. Соответственно, они будут передавать температуру быстрее. А это значит, что с повышением плотности материала улучшается передача тепла.
  • Пористость вещества. Пористые материалы являются неоднородными по своей структуре. Внутри них находится большое количество воздуха. А это значит, что молекулам и другим частицами будет сложно перемещать тепловую энергию. Соответственно, коэффициент теплопроводности повышается.
  • Влажность также оказывает влияние на теплопроводность. Мокрые поверхности материала пропускают большее количество тепла. В некоторых таблицах даже указывается расчетный коэффициент теплопроводности материала в трех состояниях: сухом, среднем (обычном) и влажном.
Выбирая материал для утепления помещений, важно учитывать также условия, в которых он будет эксплуатироваться.

Понятие теплопроводности на практике

Теплопроводность учитывается на этапе проектирования здания. При этом берется во внимание способность материалов удерживать тепло. Благодаря их правильному подбору жильцам внутри помещения всегда будет комфортно. Во время эксплуатации будут существенно экономиться денежные средства на отопление.

Утепление на стадии проектирования является оптимальным, но не единственным решением. Не составляет трудности утеплить уже готовое здание путем проведения внутренних или наружных работ. Толщина слоя изоляции будет зависеть от выбранных материалов. Отдельные из них (к примеру, дерево, пенобетон) могут в некоторых случаях использоваться без дополнительного слоя термоизоляции. Главное, чтобы их толщина превышала 50 сантиметров.

Особенное внимание следует уделить утеплению кровли, оконных и дверных проемов, пола. Сквозь эти элементы уходит больше всего тепла. Зрительно это можно увидеть на фотографии в начале статьи.

Конструкционные материалы и их показатели

Для строительства зданий используют материалы с низким коэффициентом теплопроводности. Наиболее популярными являются:

  • Бетон. Его теплопроводность находится в пределах 1,29-1,52Вт/м*К. Точное значение зависит от консистенции раствора. На этот показатель также влияет плотность исходного материала, которая составляет 500-2500 кг/м3. Используют данный материал в виде раствора для фундаментов, в виде блоков – для возведения стен и фундамента.
  • Железобетон, значение теплопроводности которого составляет 1,68Вт/м*К. Плотность материала достигает 2400-2500 кг/м3.
  • Древесина, издревле использующаяся как строительный материал. Ее плотность и теплопроводность в зависимости от породы составляют 150-2100 кг/м3 и 0,2-0,23Вт/м*К соответственно.

Еще один популярный строительный материал – кирпич. В зависимости от состава он обладает следующими показателями:

  • саманный (изготовленный из глины): 0,1-0,4 Вт/м*К;
  • керамический (изготовленный методом обжига): 0,35-0,81 Вт/м*К;
  • силикатный (из песка с добавлением извести): 0,82-0,88 Вт/м*К.

Материалы из бетона с добавлением пористых заполнителей

Коэффициент теплопроводности материала позволяет использовать последний для постройки гаражей, сараев, летних домиков, бань и других сооружений. В данную группу можно отнести:

  • Пенобетон. Производится с добавлением пенообразующих веществ, за счет которых характеризуется пористой структурой с плотностью 500-1000 кг/м3. При этом способность передавать тепло определяется значением 0,1-0,37Вт/м*К.
  • Керамзитобетон, показатели которого зависят от его вида. Полнотелые блоки не имеют пустот и отверстий. С пустотами внутри изготавливают пустотелые блоки, которые менее прочные, нежели первый вариант. Во втором случае теплопроводность будет ниже. Если рассматривать общие цифры, то плотность керамзитобетона составляет 500-1800кг/м3. Его показатель находится в интервале 0,14-0,65Вт/м*К.
  • Газобетон, внутри которого образуются поры размером 1-3 миллиметра. Такая структура определяет плотность материала (300-800кг/м3). За счет этого коэффициент достигает 0,1-0,3 Вт/м*К.

Показатели теплоизоляционных материалов

Коэффициент теплопроводности теплоизоляционных материалов, наиболее популярных в наше время:

  • пенопласт, который обладает плотностью 15-50кг/м3, при теплопроводности – 0,031-0,033Вт/м*К;
  • пенополистирол, плотность которого такая же, как и у предыдущего материала. Но при этом коэффициент передачи тепла находится на уровне 0,029-0,036Вт/м*К;
  • стекловата. Характеризуется коэффициентом, равным 0,038-0,045Вт/м*К;

Таблица показателей

Для удобства работы коэффициент теплопроводности материала принято заносить в таблицу. В ней кроме самого коэффициента могут быть отражены такие показатели как степень влажности, плотность и другие. Материалы с высоким коэффициент теплопроводности сочетаются в таблице с показателями низкой теплопроводности. Образец данной таблицы приведен ниже:

Использование коэффициента теплопроводности материала позволит возвести желаемую постройку. Главное: выбрать продукт, отвечающий всем необходимым требованиями. Тогда здание получится комфортным для проживания; в нем будет сохраняться благоприятный микроклимат.

Правильно подобранный изоляционный материал снизит потери тепла, по причине чего больше не нужно будет «отапливать улицу». Благодаря этому финансовые затраты на отопление существенно снизятся. Такая экономия позволит в скором времени вернуть все деньги, которые будут затрачены на приобретение теплоизолятора.

fb.ru

что это, виды, сравнение и обзор

Самые распространенные теплоизоляционные материалы – это минеральная вата, плиты пластических масс и различные засыпки. Рассмотрим их более подробно.

Содержание материала

Минеральная вата

Минеральная вата чаще всего представлена в виде плит, рулонных материалов, имеющих разную плотность, в виде войлока, гранул, скорлуп.  Применяется этот материал для утепления и звукоизоляции фасадов, крыш, чердаков, стен и межкомнатных перегородок.

Минеральная вата подразделяется на каменную, стеклянную, шлаковую, керамическую. Первые два вида наиболее распространены и могут содержать в составе стекловолокно либо каменное волокно. Связующим материалом являются фенолформальдегидные смолы в небольшом количестве ( для сравнения в самой лучшей ДСП примерно в 20 раз больше).

Свойства самых широко используемых видов минеральной ваты идентичны, и они считаются одними из лучших утеплителей, изделия из каменной ваты могут выдержать температуру выше 1000 С, а из стекловаты около 700 С, поэтому они применяются в качестве противопожарной изоляции и огнезащиты. Эти материалы практически не выделяют дыма во время пожара.

Волокнистая структура позволяет этим материалам обладать малой теплопроводностью ( 0,032-0,046 Вт/м×С, хорошими звукоизолирующими свойствами и высокой паропроницаемостью (пар проходит между волокнами и не впитывается в них).

Теплоизоляция из минеральной ваты устойчива к образованию грибков и плесени, не портится насекомыми, не разрушается под действием ультрафиолетового излучения, хорошо поглощает звуки. Однако, важно отметить, что минеральная вата не устойчива к высоким механическим нагрузкам, и ,если она не обработана специальными водоотталкивающими средствами, впитывает влагу. Вата небольшой плотности может осесть вниз по стене и создать «мостики холода». Современная стекловата почти не колется, по сравнению со старыми видами, но изделия из стекловаты образуют вредную для здоровья пыль во время деформации конструкций и последующего истирания. В связи с этим этот материал следует использовать только снаружи здания или внутри стен.

На упаковке из плит и матов минеральной ваты должно быть:

  1. название продукта
  2. название и адрес производителя или официального представителя
  3. год производства
  4. номер смены или время производства, код происхождения
  5. класс огнестойкости (А1 или А2)
  6. расчетное термическое сопротивление
  7. расчетный коэффициент теплопроводности
  8. толщина
  9. тип облицовки ( если имеется)
  10. количество штук или площадь в одной упаковке
  11. код маркировки

Код маркировки рассмотрим на примере MW-EN13162-T5-CS(10)-TR15-WS-DS(TH)-MU1

MW— обозначение минеральной ваты

EN13162-обозначение стандарта

Ti-класс предельных отклонений толщины (от T1 до T7), чем меньше цифра, тем точнее изготовлен продукт

CS(10) i— напряжение сжатия, или прочность на сжатие, при 10% относительной деформации, выраженное в кПа

Tri-прочность на разрыв перпендикулярно плоскости плиты, выраженная в кПа

WS – влагопоглащение при кратковременном погружении в воду ( должно быть не более 1кг/кВ.м

DS (TH) – стабильность размеров при определенной температуре и влажности ( не обязательная информация)

MUi или Zi – коэффициент паропроницаемости или сопротивления паропроницанию, обычно составляет 1

Код маркировки не всегда содержит всю вышеуказанную информацию, часть ее относится к специальным продуктам:

DS(T+) – стабильность размеров при определенной температуре

PL (5) I – сосредоточенная нагрузка деформации 5 мм, указывается в H

WL (P) –водопоглощение при долговременном погружении в воду, не более 3кг/кВ.м

SDi – динамическая жесткость

CPi – сжимаемость

CC – ползучесть при сжатии

APi –фактический коэффициент звукопоглощения

AWi –средний коэффициент звукопоглощения

AFi— сопротивление воздухопроницанию

Умея расшифровывать код маркировки, можно понять свойства продукта и его назначение. Например, можно узнать достаточно ли жесткая минеральная вата для использования в плоских кровлях, или обладает ли она достаточной звукоизоляцией.

Минеральная вата выпускается в виде обычной минераловатной плиты, которая имеет различные размеры, толщина примерно 2-25 см, пропитана гидрофобизирующим составом, плотность тоже бывает различна:

  • упругие( плотность от 35 до 120 кг/м3 )
  • жесткие ( плотность от 120 до 80 кг/м3 ), обеспечивают лучшую теплоизоляцию

Также встречаются плиты, покрытые битумным слоем, для укладки кровли, плиты с переменным сечением, применяются они для того, чтобы кровля имела соответствующий уклон, позволяющий стекать дождевой воде. Более рыхлые плиты лучше шумоизолируют, а жесткие и полужесткие поглощают ударные шумы.

Двухслойные плиты, используются в наружном утеплении мокрого типа. Жесткий верхний слой предотвращает деформации при монтаже, обеспечивает ровную поверхность для армирования и штукатурки, второй слой – более упругий, обеспечивает теплоизоляцию и хорошее примыкание к стене.

Ламельные плиты. В этих плитах волокна уложены перпендикулярно поверхности плиты. Теплоизоляция у этих плит намного хуже, но они более эластичные и более прочные, этими плитами удобно утеплять криволинейные поверхности

Плиты, покрытые стеклотканью или полимерной пленкой, применяются для утепления быстрым сухим методом, выполняют роль теплоизоляционного слоя в трехслойных стенах типа «сэндвич». Стеклоткань защищает от ветра, влаги и выдувания единичных волокон, упрочняет.

Плиты, покрытые алюминиевой фольгой, применяются для утепления мансард, фольга выполняет функцию пароизолятора и отражает тепло, снижает теплопотери.

Маты, более мягкий и упругий материал

Гранулированная минвата, используется для теплоизоляции методом задувки, подходит для мест, где трудно использовать обычный утеплитель

Как работать с минеральной ватой

Необходимо предотвращать попадание влаги в вату, поэтому лучше всего хранить ее в сухих закрытых помещениях. Необходимую толщину утеплителя определяют с учетом минимально допустимого сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции и температурной зоны, в которой будет эксплуатироваться здание. Толщину слоя рассчитывают для каждого конкретного объекта.

Во время работы с минватой нужно
  1. Надевать рукавицы и свободную защитную одежду
  2. использовать защитные очки и противопылевые респиратор
  3. обеспечить хорошую вентиляцию рабочего места
  4. после окончания работ тщательно вымыть руки и удалить пыль с одежды

Искусственные пластические массы

Исходя из структуры теплоизоляционные пластмассы, делятся на две группы: пенопласты и поропласты. Пенопласты – это ячеистые пластмассы с малой плотностью, имеющие не сообщающиеся между собой полости и ячейки, которые заполнены газами или воздухом. Поропласты – пористые пластмассы, их структура образована сообщающимися между собой полостями. Больше всего в строительстве распространены пенополистиролы, вспененный полиэтилен, пенополиуретан, которые используются для тепло и звукоизоляции

Пенополистиролы (пенопласты)

Очень часто применяются для теплоизоляции, бывают двух видов: экспандированный пенополистирол (ПСБ), который имеет другое название – пенопласт, и более современный материал – экструдированный пенополистирол (ЭППС). Производятся эти материалы из гранул полистирола, соответственно имеют похожие физические, химические и эксплуатационные характеристики: влагостойкость, легкость при обработке, относительная жесткость, малый вес. По стойкости к огню виды полистирола, которые применяются для теплоизоляции домов, относятся к группе Г1, это значит, что материал воспламеняется при контакте с огнем, но не поддерживает горения, а после извлечения из огня – гаснет. Материалы устойчивы к старению, возможна их утилизация, но также между ними есть и отличия.

Экспандированный пенополистирол (ПСБ)

Впервые, беспресованный пенополистирол был изобретен компанией BASF в 1951 г. Материал представлял из себя – твердый пластик с пористой структурой, получался он при вспучивании полистирола от нагревания под действием газообразователя. На 98% он состоит из воздуха, который закрыт в маленькие ячейки, благодаря этому материал имеет маленькую теплопроводность (0,031-0,040 ВТ/м*С, низкие показатели водопоглощения и паропроницаемости.

Материал очень легкий, но механически стойкий, биологически стойкий и экологичный, но подверженный действию органических растворителей и огня, температуру больше 90 С не выдерживает, показывает хорошие свойства при температуре от -65 С до 65С.

Плиты из пенополистирола используются для утепления стыков крупнопанельных зданий, тепловой изоляции ограждающих конструкций, также используется для звукоизоляции.

Плиты монтируются на основание с помощью специального клея, битумной мастики и дюбелей.

Маркировка и применение

Маркировка плит из экспандированного пенополистирола содержит

  • название продукта: плиты пенополистирольные (ПСБ)
  • указание на наличие или отстутствие антипирена: ПСБ- обычные или ПСБ-С – самозатухающие
  • плотность-ПСБ-С-15, ПСБ-С-25, ПСБ-С-35, ПСБ-С-55 ( цифра означает плотность)
  • -размеры: длина, ширина, толщина

Очень важным показателем является плотность плиты, чем она выше, тем плита тверже, но этот параметр не оказывает особого влияния на свойства пенопласта. Если в названии марки присутствует буква С, значит в составе плит есть антипирен, предотвращающий горение материала.

Плиты ПСБ-С-15 – самые легкие, мягкие и дешевые, легко подвергаются повреждениям, их применяют в тех местах, где не предусмотрены сильные нагрузки – в трехслойных стенах или в качестве заполнителя стен деревянной каркасной конструкции. Также применяются в конструкциях крыш между стропилами и в качестве изоляции под сайдинг, для утепления межкомнатных перегородок.

Плиты ПСБ-С-25 – наиболее распространенный и универсальный вид, применяется для утепления стен, крыш и полов. Используются также как и ПСБ-С-15 с более значительными нагрузками.

ПСБ-С-35. Применяют в местах, где нагрузка значительна – для изоляции перекрытий, полов на грунте, теплоизоляции фундаментов и подземных коммуникаций, утепления терасс и полос с подогревом.

ПСБ-С-50. Очень твердые плиты, которые используются в местах с очень высокими нагрузками, их укладывают под слоем бетона в перекрытиях, на полах в гаражах, амбарах, используют для обустройства ровных площадок.

Выпускаются также плиты с профилированной поверхностью, которая позволяет вентилировать пространство между стеной изоляцией, что препятствует накоплению влаги.

Выпускаются и плиты, оклеенные рубероидом с одной стороны, используются они для теплоизоляции крыш, фундаментов. Эти плиты имеют поперечные насечки, благодаря которым их можно сворачивать и транспортировать.

Фольгированные плиты применяются для полов с электроподогревом, фольга отражает тепло и увеличивает прочность плиты на сжатие.

Сэндвич-панели – это трехслойная конструкция из двух жестких листов и утеплителя между ними, они нашли широкое применение в изготовлении и монтаже дверных конструкций и перегородок. Для внутренней отделки используются плиты, оклеенные гипсокартоном.

Гранулят ( пенополистирольные шарики) используется для теплоизоляции в труднодоступных местах, мелкие гранулы задувают в пустоты в стенах, а более крупные используют для заполнения пространства над перекрытием, также в скатах крыши.

Пеноизол – пористый полимерный материал белого цвета, главным преимуществом этого материала является его текучесть, им можно утеплять полы и крыши в эксплуатируемых зданиях, его можно заливать в труднодоступные полости, также важно отметить, что он достаточно дешев. Этот материал имеет и свои недостатки, такие как неприятный специфичный запах во время высыхания.

Экструдированный или экструзионный пенополистирол

Изготавливается методом экструзии – продавливания под давлением через сопла соответствующей формы, это придает материалу определенные свойства и структуру. Из твердого состояния сырье переходит в вязко-текучее, и эта субстанция и есть основа изделий. Такой пенополистирол имеет более прочные, в сравнении с пенопластом, межмолекулярные химические связи и цельную микроструктуру, которая состоит из мелких, полностью закрытых ячеек, в которые не может попасть газ и вода. Благодаря такой структуре этот материал имеет низкую теплопроводность.

Экструдированный пенополистрирол имеет более высокие прочностные характеристики, паронепроницаем, не впитывает влагу, это позволяет использовать этот материал без дополнительной гидроизоляции, с связи с этим его рекомендуют для утепления стен, крыш и других конструкций, которые работают в условиях повышенной влажности и частого контакта с водой – для фундаментов, подвалов и цокольных этажей.

Высокая устойчивость к деформации сжатия позволяет использовать экструдированный пенополистирол для утепления поверхностей, которые испытывают высокие нагрузки. Также следует отметить, что экструдированный пенополистирол долговечен и способен выдерживать резкие перепады температур. При строительстве необходимо учитывать, что под штукатурным фасадом пенополистирол не «дышит» и не выпускает излишнюю влагу из толщи стен.

Плиты экструдированного пенополистирола могут быть покрыты слоем флизелина или геотекстиля.Покрытие плит

Маркировка

Так как государственных стандартов на экструдированный пенополистирол еще нет, рассмотрим международные регламенты. Благодаря маркировке «Styrofoam» IB-A XPS EN13164-T1-CS (10\Y) 250-DS(TH) –TR100 покупатель может получить полную информацию об утеплителе.

  • IB-A – шероховатая поверхность, ровная кромка
  • XPS— экструдированный пенополистирол
  • EN13164 – номер европейского стандарта
  • T1 – класс точности геометрических размеров по толщине
  • CS(10\Y) 250 – ghjxyjcnm yf c;fnbt ghb 10% деформации составяет 250 кПа
  • DS (TH) – стабилность размеров при температуре до 70С и относительной влажности воздуха 90%
  • TR100 – минимальная прочность на растяжение – 100 кПа

Вспененный полиэтилен

Его изготавливают путем вспенивания полиэтилена бутан-пропановой смеси. Имеет мелкопористую структуру , эластичен, имеет гладкую поверхность, долговечен, биологически и химически стоек, экологически безопасен. Применяется для теплоизоляции под напольными покрытиями, для изоляции междуэтажных покрытий, для уплотнения межпанельных швов, монтажных зазоров, теплоизоляции трубопроводов, а также систем звукопоглощения.

Изолон марки ППЭ – материал, имеющий закрытопористую структуру, обладает низким коэффициентом теплопроводности, нулевым водопоглощением. Изолон – один из самых эффективных теплоизоляторов, позволяющих значительно уменьшить массу конструкций и сэкономить полезную площадь, этот материал хорошо пароизолирует и эффективен от изоляции ударного шума, несмотря на малую толщину. Изолон может быть покрыт фольгой, которая отражает тепловое излучение.

«Gemafon» — мягкий рулонный материал, который используется для звукоизоляции бетонных перекрытий под стяжкой, как слой для выравнивания под паркет или ковровое покрытие. Использование полотен «Gemafon» толщиной 3 мм снижает уровень шума на 18 дБА, толщиной 5 мм – на 20 дБА. «Gemafon» легко укладывается на жесткие поверхности, полотна укладываются внахлест, с перекрытием на 10 см.

«Thermaflex FR/AC» — эластичные оболочки и листы,  применяются для изоляции трубопроводов систем водоснабжения, отопления, кондиционирования, систем с носителем холода. Этот материал сохраняет необходимую температуру воды, помогает избежать потерь тепла при разводке теплоносителя. «Thermaflex» обладает высокой технологичностью, он легок, эластичен, безвреден, просто монтируется на трубопроводы и сложные системы. ( изоляцию легко устанавливать на дуги и колена)

Пенополиуретан

Производится из полиэфирной смолы и специальных добавок, которые вступают в реакцию с полимером и вспучивают сырьевую смесь. Пенополиуретан различают двух видов – эластичный (выпускают в виде полотнищ и лент) и твердый ( выпускают в виде плит и блоков).  Благодаря специальным добавкам, он не разрушается под воздействием высоких температур и является пожаробезопасным , но при его горении выделяются токсичные газы. Он механически стоек, прочен, устойчив к износу. Применяется в качестве единичных изделий в конструкциях стен и кровель, для утепления трубопроводов.

Поделитесь материалом с друзьями в социальных сетях

helpinginer.ru

Теплопроводность строительных материалов

Разные материалы имеют различную теплопроводность, и чем она ниже, тем меньше теплообмен внутренней среды обитания с внешней. Это значит, что зимой в таком доме сохраняется тепло, а летом – прохлада

Теплопроводность — количественная характеристика способности тел к проведению тепла. Для того чтобы иметь возможность сравнения, а также точных расчетов при строительстве, представляем цифры в таблице теплопроводности, а также прочности, паропроницаемости большинства строительных материалов.

Выделяют следующие виды теплообменных процессов:

  1. теплопроводность;
  2. конвекция;
  3. тепловое излучение.

Теплопроводность — это перенос на молекулярном уровне тепла между телами либо частицами одного и того же тела, имеющими разные температуры, когда происходит достаточно активный обмен двигательной энергией молекул, атомов и свободных электронов, т. е. мельчайших частиц тела.

Данный процесс осуществляется передвигающимися в хаотическом порядке структурными частицами тел (подразумеваются молекулы, атомы и т.п.). Подобный обмен тепла происходит в любом физическом теле, имеющем неоднородное распределение температур. Сам же механизм теплопередачи так или иначе зависит от того, в каком агрегатном состоянии вещество находится в текущий момент.

Тепловое излучение — перенос энергии от одного тела к иному телу, происходящий при посредстве электромагнитных волн.

Все способы передачи тепла зачастую реализуются совместно. Так, конвекцию сопровождает теплопроводность, ведь при этом неизбежно происходит соприкосновение частиц с различной температурой.
Процесс конвекции  осуществляется при перемещении в пространстве неравномерно нагретых участков  среды. При этом перенос тепла не­разрывным образом связан с переносом этой самой среды.

Чтобы достичь такого же тепла в доме из кирпича, какое дает деревянный сруб, толщина кирпичных стен должна превышать в три раза толщину стен постройки из дерева

Процесс совместного переноса тепла способом конвекции и теплопроводности именуют конвективным теплообменом. Теплоотдача — по своей сути конвективный теплообмен между перемещающейся средой и неподвижной (твердой) стеной.  Теплоотдача нередко сопровождается тепловым излучением. Перенос тепла в таком случае осуществляется совместно посредством таких процессов, как теплопроводность, конвекция и тепловое излучение.

Происходит перенос вещества, так называемый массообмен, проявляющийся в равновесной  концентрации вещества.

Совместное одновременное течение процессов теплообмена и массообмена называют тепломассообменом.

Теплопроводность выражается в тепловом перемещении мельчайших частиц тел. Явление теплопроводности можно наблюдать как в твердых телах, так и в неподвижных газах, и в жидкостях при условии, что в них не возникают конвективные токи. При возведении разного рода конструкций, включая жилые дома, необходимы знания о теплопроводности строительных материалов, в том числе таких, как минеральная вата, пенополистирол, пенополиуретан и др.

Показателем теплопроводности материалов служит коэффициент теплопроводности

Говоря о теплопроводности, также имеют в виду количественные  характеристики способности тел к проведению тепла. Способность того или иного вещества проводить тепло различна. Ее измеряют такой единицей, как коэффициент теплопроводности, означающем удельную теплопроводность.  В численном выражении данная характеристика равняется количеству тепла, проходящего сквозь тот или материал толщиною в 1 м и площадью 1 кв.м/сек при единичном температурном диапазоне.

Прежде предполагалось, что тепловая энергия передается в зависимости от перетекания  теплорода тел от одного к другому. Впрочем, впоследствии опыты опровергли само понятие теплорода в качестве самостоятельного вида материи. В наше время считается, что явление теплопроводности обусловлено естественным  стремлением объектов к состоянию, максимально близкому к термодинамическому равновесию, что и проявляется выравниванием их температур.

Интересно рассмотреть с этой точки зрения коэффициент теплопроводности вакуума. Он близок нулю — причем, чем вакуум глубже вакуум, тем его теплопроводность ближе к нулевой. Почему? Дело в том, что в вакууме крайне низкая концентрация материальных частиц, которые способны переносить тепло. Но тепло в вакууме всё же передаётся — при помощи излучения. Так, например, чтобы довести до минимума теплопотери, термос делают с двойными стенками, откачивая между ними воздух. А также делают «серебрение». На том же качестве, что зеркальная поверхность отражает излучение лучше, основаны свойства таких материалов, как фольгированный пенофол и другие подобные изоляционные материалы.
Ниже смотрим познавательные видеоматериалы для более полного представления такого физического понятия, как теплопроводность, на конкретных примерах.

МатериалПлотность, кг/м3Теплопроводность, Вт/(м*С)Паропроницаемость,
Мг/(м*ч*Па)
Эквивалентная1(при сопротивлении теплопередаче = 4,2м2*С/Вт)   толщина, мЭквивалентная2(при сопротивление паропроницанию =1,6м2*ч*Па/мг) толщина, м
Железобетон25001.690.037.100.048
Бетон24001.510.036.340.048
Керамзитобетон18000.660.092.770.144
Керамзитобетон5000.140.300.590.48
Кирпич красный глиняный18000.560.112.350.176
Кирпич, силикатный18000.700.112.940.176
Кирпич керамический пустотелый (брутто1400)16000.410.141.720.224
Кирпич керамический пустотелый (брутто 1000)12000.350.171.470.272
Пенобетон10000.290.111.220.176
Пенобетон3000.080.260.340.416
Гранит28003.490.00814.60.013
Мрамор28002.910.00812.20.013
Сосна, ель поперек волокна5000.090.060.380.096
Дуб поперек волокна7000.100.050.420.08
Сосна, ель вдоль волокна5000.180.320.750.512
Дуб вдоль волокна7000.230.300.960.48
Фанера6000.120.020.500.032
ДСП10000.150.120.630.192
Пакля1500.050.490.210.784
Гипсокартон8000.150.0750.630.12
Картон облицовочный10000.180.060.750.096
Минвата2000.0700.490.300.784
Минвата1000.0560.560.230.896
Минвата500.0480.600.200.96
Пенополистирол экструдированный330.0310.0130.130.021
Пенополистирол экструдированный450.0360.0130.130.021
Пенополистирол1500.050.050.210.08
Пенополистирол1000.0410.050.170.08
Пенополистирол400.0380.050.160.08
Пенопласт ПВХ1250.0520.230.220.368
Пенополиуретан800.0410.050.170.08
Пенополиуретан600.0350.00.150.08
Пенополиуретан400.0290.050.120.08
Пенополиуретан300.0200.050.090.08
Керамзит8000.180.210.750.336
Керамзит2000.100.260.420.416
Песок16000.350.171.470.272
Пеностекло4000.110.020.460.032
Пеностекло2000.070.030.300.048
АЦП18000.350.031.470.048
Битум14000.270.0081.130.013
Полиуретановая мастика14000.250.000231.050.00036
Полимочевина11000.210.000230.880.00054
Рубероид, пергамин6000.170.0010.710.0016
Полиэтилен15000.300.000021.260.000032
Асфальтобетон21001.050.0084.410.0128
Линолеум16000.330.0021.380.0032
Сталь78505802430
Алюминий260022109280
Медь8500407017090
Стекло25000.7603.190

teplolivam.ru

Изоляционные материалы, теплопроводность при низких температурах

    Гексагональный нитрид бора прекрасный изоляционный материал, его диэлектрическая проницаемость в 1,5—4 раза выше диэлектрической проницаемости лучших глиноземов. Его коэффициент термического расширения имеет очень низкую величину, поэтому материал в состоянии выдерживать сильные тепловые удары. Нитрид бора обладает высокой теплопроводностью, которая незначительно понижается с повышением температуры. При высокой температуре он сохряняет свои механические свойства. Спрессованные из него изделия обладают консистенцией мела или слоновой кости и легко поддаются обработке обычными резцами. Подобно графиту порошок BN обладает смазочными свойствами, которые улучшаются при высокой температуре. В инертной или восстановительной атмосфере (например, в атмосфере Н2 или аргона, или сухого N2) он может применяться вплоть до температуры 2800 °С. В окислительной атмосфере предельные температуры его применения колеблются в зависимости от плотности между 900 и 1400 °С. Он не смачивается многими металлами и жидкостями А1, Na, Si, Sn, u, I, Bi, Sb, d, криолитом, хлоридами ш,елочных металлов. [c.267]
    При увлажнении изоляционного материала коэффициент теплопроводности его увеличивается (рис. 23). Сначала теплопроводность возрастает при увеличении влажности сравнительно медленно, а при влажности более 5—10% по объему эта зависимость становится более сильной. Наиболее резко выражена такая закономерность у аэрогеля. Причиной сравнительно медленного возрастания теплопроводности аэрогеля при малой степени увлажнения является его тонкопористая структура, при которой влага распределяется на большой поверхности многочисленных пор, не образуя сплошной пленки с высокой теплопроводностью. При дальнейшем увлажнении начинается смыкание отдельных капелек влаги (кристаллов льда при низких температурах). Образуется пленка с малым термическим сопротивлением, что приводит к более заметному возрастанию коэффициента теплопроводности влажного материала. [c.77]

    Чем больше теплопроводность газа, тем ближе к ней теплопроводность изоляционного материала (табл. 5). Коэффициент теплопроводности многих изоляционных материалов, применяемых в технике низких температур, в среде гелия и водорода [c.77]

    Способность изоляционного материала противостоять увлажнению является в технике низких температур часто более важным качеством, чем низкий коэффициент теплопроводности. Действительно, при влажности перлита 10% по объему коэффициент теплопроводности возрастает более чем в 2 раза по сравнению с сухим материалом (см. рис. 23). Таким образом, наилучший изоляционный материал с плохими влажностными свойствами может стать после небольшого срока эксплуатации хуже матери-82 [c.82]

    Тепло в изоляционных материалах переносится, в основном, газом, заполняющим пустоты между частицами материала. Перенос тепла газом можно значительно уменьшить и даже практически полностью исключить, откачав газ из изоляционной полости, т. е. создав вакуум в пустотах между частицами. В зависимости от вида изоляционного материала получают в результате вакуумно-порошковую или вакуумно-волокнистую теплоизоляцию. Коэффициент теплопроводности такой изоляции в несколько десятков раз ниже коэффициента теплопроводности обычной (насыпной) изоляции. Благодаря высокой эффективности вакуумно-порошковая теплоизоляция нашла широкое применение в технике низких температур. [c.90]

    Теплоизоляционные материалы. Для уменьшения теплопритока в охлаждаемый контур холодильника или из камер с более высокой температурой в камеры с более низкой температурой ограждения охлаждаемых грузовых помешений покрывают изоляционными материалами, имеющими малый коэффициент теплопроводности Я. Наименьшим коэффициентом теплопроводности Я=0,023 вт1(мХ Хград) =0,02 ккал м-ч-град) обладает сухой неподвижный воздух. Практически воздух находится в непрерывном движении, вызванном разницей плотности холодного и теплого воздуха и добиться совершенно одинаковой температуры во всем объеме в производственных условиях невозможно. Уменьшение размеров воздушных полостей снижает интенсивность его движения в каждой полости и приближает состояние воздуха к неподвижному. Теплоизоляционные материалы, за исключением вакуумной и теплоотражающей изоляции, состоят из твердого скелета, образующего воздушные ячейки, и воздуха, заполняющего их. Уменьшение размеров и увеличение числа ячеек способствует улучшению теплоизоляционных качеств материала. [c.240]

    Важная задача в условиях низких температур — предохранение теплоизоляции от увлажнения. Влага проникает в изоляцию путем диффузии, дыхания и просачивания. Проникающая в изоляцию влага конденсируется в холодной зоне, что приводит к постепенному увлажнению изоляционного материала. В результате увлажнения увеличивается коэффициент теплопроводности материала, а в отдельных случаях, например у аэрогеля кремниевой кислоты, происходит необратимое изменение структуры материала. [c.393]

    Все теплоизоляционные материалы имеют пористую структуру. Чем больше объем пор, т. е. чем меньше плотность материала, тем ниже коэффициент его теплопроводности. Эта закономерность наблюдается при сопоставлении как различных материалов, так и отдельных образцов одного и того же материала (рис. 1). Нанесенные на графике значения коэффициента теплопроводности образцов вспученного перлита, различающихся по месторождению и технологии изготовления, хорошо укладываются на общую прямую. Увеличение плотности изоляционных порошков на 100 кг/ж приводит к повышению теплопроводности на 0,008 вт1 м-град). Поэтому для теплоизоляции при низких температурах рекомендуется применять возможно более легкие материалы. Особенно важное значение это требование приобретает в случае транспортируемого оборудования, где одновременное снижение плотности и теплопроводности позволяет резко уменьшить толщину слоя и массу изоляции. [c.397]

    В качестве иллюстрации высказанных соображений на рис. 12 приведены зависимости максимального (по току) холодильного коэффициента от относительной площади изоляционной прослойки. Представленные графики наглядно показывают, что при заполнении прослойки материалом с низким коэффициентом теплопроводности и небольших коэффициентах теплоотдачи на спаях увеличение расстояния между элементами позволяет повысить значение в 2—3 раза (рис. 12, а). Величина оптимальной площади изоляционной прослойки растет с увеличением коэффициентов теплоотдачи на спаях и перепада температур между средами (рис. 12, б). При достаточно большой теплопроводности материала-наполнителя ( > 1) величина резко [c.57]

    Коэффициент теплопроводности данного материала зависит от многих факторов. Небольшое количество примесей в чистом металле приводит к значительным иотерям теплопроводности. Облучение быстрыми нейтронами может вдвое и даже больше уменьшить теплопроводность металлов или керамических материалов. Как видно из рис. З.Ь температура существенно влияет на коэффициент теплопроводности. Давление оказывает слабое влияние на теплопроводность газа, содержащегося в пористых материалах, до тех пор, пока межзерен-иые промежутки не станут меньше среднего пути свободного пробега молекул газа. Как показано на рис. 3.2, влияние давления становится существенным при давлениях ниже примерно 10 мм рт. ст. 6]. При низких температурах, когда тепловые потоки излучения малы, молено обеспечить надежную теплоизоляцию путем откачивания газа из пространства между двумя полированными поверхностями до давления 0,01 мм рт. ап. или менее. Еще лучшие термоизоляционные свойства можно получить, заполнив вакуумированный промежуток между поверх юстями отражающим изоляционным мате ) налом. Исключительно хорошими теплоизоляционными свойствами обладает многослойная теплоизоляция, применяемая для криогенного оборудования. Она состоит из нескольких тысяч перемежающихся слоев алюминиевой фольги и пластиковой пленки или стеклянной ткани толщиной в сотые доли миллиметра. Откачивая пространство между слоями, можно получить коэффициент теплопроводности при криогенных температурах до 1,73-10" вт1 м-град). [c.40]

    Высокими теплоизоляционными свойствами обладает вата из ультратонкого волокна (УТВ), получаемого способом раздува непрерывных волокон горячими газами. Основные показатели ваты средний диаметр волокна 0,7—1,5 мкм, плотность (без нагрузки) 5—6 кг/ж , коэффициент теплопроводности 0,030—0,032 вт м-град) при 273° К. Под нагрузкой 0,002— 0,004 Мн м (0,02—0,04 кГ1см ) вата уплотняется до 50— 60 кг м . С такой плотностью ее и следует набивать в изоляционное пространство низкотемпературного оборудования. Коэффициент теплопроводности стекловаты из УТВ при плотности 60 кг]м и средней температуре 190°К составляет 0,023 вт м X X град). Этот материал целесообразно применять для изоляции транспортируемого низкотемпературного оборудования, где важно наравне с низкой теплопроводностью обеспечить и малый вес изоляции. [c.67]


chem21.info

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о