Что такое теплопроводность и термическое сопротивление

Коэффициент теплопроводности материалов

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.

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

Часть информации взята нормативов, которые прописывают характеристики определенных материалов (СНиП 23-02-2003, СП 50. 13330.2012, СНиП II-3-79* (приложение 2)). Те материал, которые не прописаны в стандартах, найдены на сайтах производителей. Так как стандартов нет, у разных производителей они могут значительно отличаться, потому при покупке обращайте внимание на характеристики каждого покупаемого материала.

Таблица теплопроводности строительных материалов

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

 

Сравнивают самые разные материалы

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

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

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

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

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

Как рассчитать толщину стен

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

Термическое сопротивление ограждающих
конструкций для регионов России

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

Расчет толщины стены, толщины утеплителя, отделочных слоев

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

 

Формула расчета теплового сопротивления

R — термическое сопротивление;

p — толщина слоя в метрах;

k — коэффициент теплопроводности.

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

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

Пример расчета толщины утеплителя

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

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

 

Рассчитывать придется все ограждающие конструкции

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

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

 

Термическое или тепловое сопротивление материалов.

Что такое термическое или тепловое сопротивление материалов?

Вот как это объясняет « Википедия»:  «Термическое сопротивление — тепловое сопротивление, способность конструкции (его поверхности или какого-либо слоя) препятствовать распространению теплового движения молекул.»

 Коэффициент теплового сопротивления отражает свойства любого материала и выражается как толщина слоя материала, делённая на теплопроводность. (м²*°С)/Вт

Проще говоря: Тепловое сопротивление – величина обратная теплопроводности. (Хорошо проводит тепло – значит, слабо теплу сопротивляется. Следовательно, обладает высокой теплопроводностью  и низким теплосопротивлением).

Можно не без основания утверждать, что термическое или тепловое сопротивление — один из важнейших теплотехнических показателей строительных материалов. Ведь от этого показателя напрямую зависит, сколько Вы будете платить за отопление своего жилья. Прошли те времена, когда газ и электричество стоили копейки. Поэтому, прежде чем принять решение, из каких материалов будет построен Ваш дом, обдумайте информацию из этой статьи.
Вы хотите построить дом, и думаете о том, как экономить в будущем на отоплении и кондиционировании Вашего жилья? Тогда Вам нужно стремиться к показателям энергосбережения близким к пассивному дому. Что это такое? Основоположник концепции пассивного дома (Passive House) — является немецкий д-р Вольфганг Файст, который впоследствии стал основателем «Института пассивного дома» (Passive House Institute) в городе Дармштадт (Германия) Больше информации о этой концепции Вы можете получить на нашем сайте по ссылке: «Пассивный дом (Passivhaus)-технология строительства из Германии. Часть 1.» или из небольшого видео интервью д-р Вольфганга Файста:

Если Вы хотите получить больше информации о том, что такое пассивный дом, обратите внимание на статью на нашем сайте: «Что значит — пассивный энергосберегающий дом? Какие факторы влияют на энергоэффективность Вашего дома?» или на видеоролик с нашего канала:
Пришло время задуматься о том, из какого строительного материала будет построен дом. Если для Вас эта актуальная тема, полезную информацию для себя Вы найдете на нашем сайте по ссылке:«Из чего лучше строить дом в Украине.» И это неудивительно, энергоресурсы дорожают с каждым годом, поэтому все думают о том, как сэкономить на отоплении и кондиционирование дома. Если Вы готовы применять продвинутые современные технологии строительства, предлагаем Вам рассмотреть канадскую технологию SIP панельного строительства, которая широко распространена во всем мире, и сегодня широко применяется и в нашей стране. Больше информации о канадской технологии, ее плюсы и минусы, Вы можете получить в рубрике: «О технологии энергосберегающего строительства»

Также, Вы можете посмотреть небольшой фильм с одного из наших объектов, чтобы увидеть процесс строительства дома по канадской технологии из сип панелей:

Прежде всего, хотелось бы заметить, что мы не ставим цель вести научные дебаты о  таком понятии, как термическое сопротивлении. Цель этой статьи лишь в том, чтобы показать неоспоримые преимущества сип панели в сравнении с традиционными строительными материалами в плане сохранении тепла.

ВОПРОС: Чем SIP-170 панели, изготовленные «Строй Дом UA», лучше традиционных строительных материалов?

№	Материал	Коэффициент теплопроводности Вт/(м·K)	Толщина слоя мм.	Теплосопротивление (м²*°С)/Вт
	Составляющие SIP 170
	Брус 150	0,1	150	1,5
	Пенопласт Ecotherm ПСБ-С 25	0,039	150	3,85
	OSB 10мм.	0,12	10*2	0,17
	Пенополиуретан	0,035	10*2	0,57
2	SIP 170		170	4,59
3	Кирпич, силикатный	0,81	250	0,3
4	Кирпич красный глин.	0,56	250	0,45
5	Кирпич керамич. пуст.	0,52	250	0,48
6	Газобетон D500	0,29	400	2,1
7	Железобетон	1,69	300	0,18
8	Керамзитобетон	0,66	300	0,45

 ОТВЕТ: В первую очередь, высоким показателем коэффициента теплового сопротивления!

Вот как это выглядит на практике. Стена толщиной 17 см. (СИП панель 170) имеет такой же показатель коэффициента теплового сопротивления, как, к примеру, кирпичная стена 2500 мм. Вывод делайте сами! Больше информации о свойствах СИП панелей Вы сможете найти по ссылке: «Сип панели»

То есть, при строительстве лучше использовать материалы с низкой теплопроводностью (высоким теплосопротивлением) для лучшего сохранения тепла. Если Вам интересно, Вы можете увидеть строительство некоторых объектов из сип панелей в рубрике «Галерея», перейдя по ссылке: Галерея

Сравнительный анализ значений сопротивления теплопередачи SIP панелей и различных строительных материалов. При норме для 1 температурной зоне (Харьковская обл.) min. 2,8 (Согласно ДБН В.2.6-31:2006) Больше информации о стоимости отопления дома из сип панелей, Вы можете узнать из отзыва владельца такого дома, перейдя по ссылке: «Сип панельный дом и газ. »

ВЫВОД: Из этой таблицы видно очевидное, тепловое сопротивление SIP-170 панели превышает показатель распространенных строительных материалов от 3 до 20 раз. Так что выбор за Вами 🙂                       
С уважением, «Строй Дом UA»

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ. Термическое сопротивление и коэффициенты диффузионного сопротивления строительных материалов. | Архитектура и Проектирование

Коэффициент теплопроводности λ ккал/ (м • ч • °С)	Нумерация	Материал	Объёмная масса, кг/ м3	Термическое сопротивление,м2 • ч • град/ (см •ккал)	Ориентировочные значения диффузионного сопротивления μ
1	2	3	4	5	6
1.       ЕСТЕСТВЕННЫЕ КАМНИ И ГРУНТ
1.1. Естественные камни, растительный грунт
3	1.11	Плотные естественные камни (мрамор, гранит и т.д.)		0,003	пароизоляция
2	1.12	Пористые естественные камни(песчаник, ракушечник, конгломерат и др.)		0,005	10
1,2	1.13	Песок и гравийный песок естественной влажности	1800	0,0083	2
1,8	1.14	Связной грунт естественной влажности	1700	0,0056	2
1. 2. Суглинок
0,8	1.21	Плотный суглинок и блоки из него	2100	0,0125	10
0,6	1.22	Солома с глиной	1700	0,0166	4
0,4	1.23	Лёгкий суглинок	1200	0,025	4
0,4	1.24	Жердь, обмотанная соломой с глиняной обмазкой	1600	0,025	4
1.3. Сухие заполнители перекрытий и других конструкций
0,5	1.31	Песок	1300	0,02	2
0,7	1.32	Гравий, мелкий щебень	1500	0,014	2
0,16	1.33	Пемзовый гравий	900	0,0625	2
0,16	1.34	Каменноугольный шлак	700	0,0625	2
0,12	1.35	Доменный шлак	1000	0,0835	2
0,35	1.36	Кирпичный бой		0,0286	2
2.       РАСТВОРЫ И БЕТОНЫ
2.1. Штукатурка (внутренняя и наружная), бесшовные полы, растворные швы
	2.11	Известковый раствор, раствор на гидравлической извести	1700
0,75		Известково-цементный раствор	1900	0,0133	10
1,2	2.12	Цементный раствор	2100	0,0084	15
	2. 13	Гипсовый раствор, чистый гипс, известково-гипсовый раствор	1200
0,6		Ангидритовый раствор	1700	0,0166	6
2.2 Тяжёлые и лёгкие бетоны (в бесшовных конструкциях и большеразмерных плитах)
	2.21	Бетон на гравии и мелком щебне с плотной структурой
1,3		Бетоны марок В ≤ 120	2200	0,0077	20
1,75		Бетоны марок В ≤ 160	2400	0,0057	35*
0,65	2.22	Бетон на кирпичном щебне с плотной структурой	1600	0,0153	9
0,8			1800	0,0125	12
0,9	2.23	Железобетон на кирпичном щебне	2000	0,0111	18
0,55	2.24	Бетон с пористым заполнителем	1500	0,0182	3
0,7		Бетон с непористым заполнителем, например, гравием	1700	0,0143	4
0,95			1900	0,0105	6
0,4	2.25	Бетон на кирпичном щебне	1200	0,025	3
0,5		Бетон на доменном шлаке	1400	0,02	4
0,65		Бетон на пористом шлаке	1600	0,0154	6
0,25	2.26	Пемзобетон, керамзитобетон и бетон на вспененном или гранулированном доменном шлаке	800	0,04	2,5
0,3			1000	0,033	6
0,4			1200	0,025	10
0,12	2. 27	Газо- и пенобетон с паропрогревом, лёгкий известковый бетон	400	0,0835	2,5
0,16			500	0,0625	3
0,2			600	0,05	3,5
0,25			800	0,04	6,5
0,3			1000	0,033	10
0,35	2.28	Деревобетон	80	0,0286	3
0,45			1000	0,0222	3,5
2.3. Бетонные и гипсовые плиты
0,3	2.31	Асбестоцементные плиты прессованные и непресованные	1800	0,033	34
0,3	2.32	Стеновые блоки из лёгкого бетона (DIN 18162)	2200	0,033	34
0,25	2.321	Сборные плиты из естественной пемзы	800	0,04	2,2
0,3	2.322	Панели из керамзито- и пенобетона	1000	0,033	5
0,4	2.323	Шлакабетонные блоки	1200	0,025	10
0,5	2.324	Панели из бетона на спекшейся пемзе, кирпичном щебне, туфе, легкобетонные панели на смешанном заполнителе	1400	0,02	10
2.33. Гипсовые панели (DIN 18163)
0,25	2.331	Пористый гипс	600	0,04	2
0,28			700	0,036	2
0,35	2.332	Гипс с наполнителем, пустотами или порами	900	0,029	3,5
0,40,5	2,333	Гипс (гипсовые панели)	1000	0,025	6
			1200	0,2	6
0,5	2. 334	Гипс со смешанным заполнителем	1200	0,2	6
0,18	2.34	Гипсовые плиты с двусторонней картонной обшивкой толщиной до 15 мм		0,056	6
2.4. Кладка из бетонных камней (включая растворные швы)
	2.41	Силикатный кирпич (DIN106, ч.1)
0,9	2.411	Твёрдый силикатный кирпич	> 1800	0,011	30
0,9	2.412	Полнотелый силикатный кирпич	> 1800	0,011	30
0,85			1800	0,0118	30
0,6	2.413	Дырчатый силикатный кирпич	1200	0,0209	5
0,48			1440	0,0167	7
0,48	2.414	Пустотелые силикатные блоки	1000	0,0232	3,5
0,43			1200	0,0209	5
0,6	2.42	Керамзитовые блоки (DIN 398)
0,75	2.421	Керамзитовые блоки марок HS100 и HS150	1800	0,0167	10
0,35	2.422	Керамзитовые блоки марки HHS	1800	0,0133	15
0,4	2.43	Легкобетонные полнотелые блоки (DIN 18152)	1000	0,025	3,5
0,45			1200	0,0222	5
0,55			1400	0,0182	6,5
0,68			1600	0,0147	9
	2. 44	Легкобетонные пустотелые блоки (DIN 18151)
0,38	2.441	Двухкамерные блоки	1000*	0,0263	2
0,42			1200*	0,0238	2,5
0,48			1400*	0,0209	3,5
0,42	2.442	Трёхкамерные блоки	1400*	0,0238	3,5
0,48			1800*	0,0209	4,5
0,3	2.45	Газо- и пенобетонные блоки (DIN 4165) и лёгкие известково-бетонные блоки с паропрогревом	600	0,0333	3,5
0,35			800	0,025	10
0,4			1000	0,025	10
0,38	2.46	То же, с твердением на воздухе	800	0,0263	6
0,48			1000	0,0209	10
0,6			1200	0,0167	16
0,38	2.47	Блоки из деревобетона	800	0,0263	3
0,48			1000	0,0208	3,5
3.       КИРПИЧ И ПЛИТКА
3.1.Кладка из кирпича (DIN 105), включая растворные швы
0,9	3.11	Клинкер для надземных сооружений	≥ 1900	0,011	20
0,68	3.12	Клинкер с вертикальными пустотами		0,0147	20
0,4	3. 13	Полнотелый кирпич, облицовочный кирпич	1000	0,025	3,5
0,45			1200	0,022	4,5
0,52			1400	0,0192	6
0,68			1800	0,0147	10
0,4	3.14	Дырчатый кирпич, дырчатый облицовочный кирпич	1000	0,025	3,5
0,45			1200	0,022	4,5
0,52			1400	0,0192	6
0,9	3.2	Керамическая плитка	2000	0,011	200
4.       СТЕКЛО
0,7	4,1	Листовое стекло (оконное, среднее значение)		0,0142	∞
5.       МЕТАЛЛЫ
50	5.1	Чугун и сталь		0,0002	∞
330	5.2	Медь		0,00003	∞
55	5.3	Бронза, медное литьё		0,00018	∞
175	5.4	Аллюминий		9000000	∞
6.       ДРЕВЕСИНА, ВЫСУШЕННАЯ НА ВОЗДУХЕ (DIN 4074)
0,18	6.1	Дуб	800	0,056	100
0,15	6.2	Бук	800	0,067	80
0,12	6.3	Ель, сосна, пихта	600	0,083	110
0,12	6. 4	Клееная фанера	600	0,083	100
7.       ИСКУССТВЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ПОКРЫТИЯ
0,16	7.1	Линолеум	1200	0,062	пароизоляция
	7.2	Ксилолитовые и аналогичные покрытия (DIN 272)
0,4	7.21	Подготовка и нижний слой двухслойных полов	1800	0,025	пароизоляция
0,6	7.22	Промышленные полы и ходовой слой	2200	0,016	пароизоляция
8.       БИТУМНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
0,6	8.1	Асфальт	2100	0,017	пароизоляция
0,15	8.2	Битумы	1050	0,067	пароизоляция
0,16	8.3	Кровельный картон	1100	0,063	пароизоляция
9.       ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
0,035**	9.1	Минеральные волокнистые теплоизоляционные материалы (стекло-, каменно-, шлаковолокнистые, DIN 18165)	30 – 200	0,286**	1,4
0,04**	9.2	Растительные волокнистые теплоизоляционные материалы (из морской травы, кокосовые, древесные, торфоволокнистые, DIN 18165)	30 – 200	0,25**	2
0,06	9.3	Строительная шлаковата без наполнителя		0,167	1,4
0,12	9.4	Лёгкие плиты из древесной шерсти (DIN 1101) толщиной 15 мм	570	0,083	11
0,08		То же, толщиной 25 и 35 мм	460/ 415	0,125	6,5
0,07		То же, толщиной 50 мм и более	390/ 360	0,14	4
0,04	9. 5	Древесно-волокнистые плиты	200	0,20,2	3
0,05			300		3
0,035	9.6	Пробковые плиты	120	0,286	30
0,038			160	0,63	30
0,04			200	0,25	30
0,055	9.7	Паркет из пробковых плит	450	0,182
0,04	9.8	Плиты из волокнистого картона с пропиткой битумом	55	0,25	пароизоляция
0,035	9.9	Вспененная синтетическая смола в виде брусков и хлопьев		0,286
0,035*		Стиропол типа 1	13 и более	0,286**	25
0,035		Стиропол типа 2	16 и более	0,286	33
0,035		Стипорол типа 3	20 и более	0,286	42
		Стипорол типа 4	25 и более	0,286	50
Коэффициент теплопроводности λ ккал/ (м • ч • °С)	Нумерация	Материал	Объёмная масса, кг/ м3	Термическое сопротивление,м2 • ч • град/ (см •ккал)	Ориентировочные значения диффузионного сопротивления μ

Что такое коэффициент проникновения тепла U, тепловое сопротивление R и коэффициент теплопроводности λ? — Technical Advices

Коэффициент U это основной параметр позволяющий определить тепловую изоляцию здания. Определяет сколько тепла может проникнуть через перегородку. Данным коэффициентом пользуются Технические Условия, которые нам изменили требования с 1 января этого года, U для стен не может быть выше 0,25 Вт/м2K а для крыш 0,20 Вт/м2K.
Чем ниже коэффициент U тем стена теплее.
Коэффициент U зависит от теплового сопротивления и рассчитывается в зависимости:
U = 1/R
R – тепловое сопротивление

Тепловое сопротивление R зависит от вида материала и его толщины. Чем больше сопротивление тем стена теплее (является лучшим изолятором). Тепловое сопротивление рассчитываем с уравнения d/λ.
d – толщина стены (указываем в метрах)
λ – коэффициент теплопроводности

Коэффициент теплопроводности λ это физическое свойство каждого материала и оно не зависит от его толщины. Чем меньше λ тем материал будет лучшим изолятором.
λd – коэффициент теплопроводности декларированный. Это значение после проведения лабораторных исследований с учетом процесса старения.
Для строительства новых объектов, EuroPanels имеет в своем предложении энергосберегающее панели с основой PUR и EPS. Правильно запроектированное и установленное здание из сэндвич-панелей EuroPanels, значительно могут снизить затраты по его содержанию в дальнейшей эксплуатации. Чем ниже коэффициент U, тем пропорционально снижаются затраты на обогрев.

Для существующих объектов компания EuroPanels разработала специальные продукты для тепло модернизации. Рассчитывая коэффициент U для существующего здания можно рассчитать, на сколько возможно снизить затраты тепла используя дополнительную изоляцию наружных стен и кровли. Дополнительным преимуществом является увеличение акустической изоляции здания.

Необходимо помнить, что потери тепла через наружные стены к примеру жилого дома могут достигнуть даже 35%, а через крышу потери тепла оцениваются даже на 25%. Потому так важно использовать современные и энергосберегающие строительные материалы, среди которых одно из самых интересных предложений являются сэндвич-панели для стеновых и кровельных конструкций, а также изоляционные продукты из коллекции EuroPanels.

Простые правила тёплой стены | ДОМ ИДЕЙ

Желаемое и возможное тепло

В общем случае применяют внешнее утепление. Внутреннее не только менее эффективно, но и противопоказано для дома круглогодичного проживания. Вопрос выбора утеплителя также сложен и неоднозначен.

 

В России в настоящее время используется поэлементное нормирование сопротивления теплопередаче, то есть для каждого элемента наружных ограждающих конструкций нормами задаётся минимально допустимое значение: для стен, окон, крыш и перекрытий.

В Европейских странах и Америке принят немного другой подход к экономии тепла, по удельным теплопотерям. Его смысл в том, что выбор вида ограждающих конструкций увязан с требуемым значением удельной потребности в тепловой энергии на отопление здания. Попросту говоря, нормируются затраты на отопление одного квадратного метра дома. А каким способом будет достигнута эта величина, остаётся на усмотрении застройщика. Именно поэтому, а ещё за счёт более высоких среднегодовых температур, в этих странах в моде большие площади остекления.

Однако нужно учесть, что при полном остеклении фасадов применяются специальные конструкции стен с редкими для нас системами отопления. Между наружной и внутренней стеклянной оболочкой подаётся тёплый воздух – в таком варианте и в их климате это успешно работает. Однако, в наших условиях, потери тепла непременно серьёзно возрастают и комфорт проживания в доме со стеклянными стенами довольно сомнителен. Ведь таких оконных конструкций, которые имели хотя бы приближенную к обычным стенам теплозащиту, пока не придумано.

 

Расчёт теплового сопротивления стен

Чтобы предельно точно, коэффициент теплопроводности показывает количество тепла, проходящее за 1 час через 1 м² поверхности испытуемого материала толщиной в 1 м при разнице температур поверхностей этого материала равных 1°С. Как видим, реальная толщина материала не влияет на коэффициент теплопроводности. Однако эта толщина учитывается так называемым коэффициентом теплопередачи.

Принцип расчёта следующий: исходя из климатических условий региона нормируется величина значения сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций R. Для климатических условий Челябинска R(м2°С/Вт) равен: для наружных стен 3,42; для чердачных перекрытий и перекрытий над неотапливаемым подвалом 4,5; для кровли 5,09. Единственное, что следует отметить, так это то, что подобные параметры в реальных условиях практически не выполняются. Так что есть, к чему стремиться.

Расчёт однослойных конструкций не представляет сложностей. Однако поскольку сегодня большинство ограждающих конструкций многослойные, требуется учесть сопротивление теплопередаче всех слоёв. Для этого требуется знать толщину и коэффициент теплопроводности каждого составляющего материала. А затем просуммировать все вычисленные значения. Можно не учитывать слои внутренней и наружной штукатурок, так как доказано, что тонкие слои материала с высоким коэффициентом теплопроводности на тепловое сопротивление конструкций заметного влияния не оказывают.

Таблица термического сопротивления часто встречающихся материалов стен

Материал и коэф-т теплопроводности λ	Толщина стены, мм	R стены
Кирпич керамический полнотелый, λ=0,56	510 (в 2 кирпича)	0,85
	250 (в 1 кирпич)	0,42
	120 (в 1/2 кирпича)	0,21
Кирпич керамический пустотелый 1000 кг/м3, λ=0,4	640 (в 2,5 кирпича)	1,6
	510 (в 2 кирпича)	1,28
	380 (в 1,5 кирпича)	0,95
Кирпич силикатный, λ=0,7	640 (в 2,5 кирпича)	0,91
	510 (в 2 кирпича)	0,73
	380 (в 1,5 кирпича)	0,54
Пеноблок и газоблок 1000 кг/м3, λ=0,37	600	1,62
	400	1,08
	200	0,54
Пеноблок и газоблок 700 кг/м3, λ=0,3	600	2,0
	400	1,33
	200	0,67
Крупноформатный керамический блок, λ=0,2	380	1,9
	250	1,25
Арболит (цементно-стружечный блок), λ=0,3	600	2,0
	400	1,33
Железобетон, λ=1,7	600	0,35
	400	0,24
Сосна поперёк волокон, λ=0,1	200	2,0
	150	1,5
	100	1,0

Таблица термического сопротивления часто встречающихся утеплителей

Теплоизоляционный материал	Толщина слоя, мм	R утеплителя
Плита минераловатная плотностью 50 кг/м3, λ=0,04	100	2,5
	50	1,25
Плита минераловатная плотностью 100 кг/м3, λ=0,056	100	1,79
	50	0,89
Пенополистирол (пенопласт) плотностью 40 кг/м3, λ=0,038	100	2,63
	50	1,32
	30	0,79
Экструзионный пенополистирол плотностью 45 кг/м3, λ=0,033	50	1,52
	40	1,21
	20	0,61
Пенополиуретан напыляемый плотностью 40 кг/м3, λ=0,03	100	3. 33
	50	1,67
Эковата, λ=0,04	100	2,5
	50	1,25

Как видно из приведённой таблицы, ни одна однослойная стена разумной толщины даже близко не подходит к действующим сегодня необходимым требованиям по теплопотерям стен. Для их соблюдения необходимо применение утеплителя.

На теплопроводность материалов стен и утеплителей сильно влияет такое явление, как влажность. Вода имеет довольно высокий коэффициент теплопроводности и, когда замещает собой воздух в порах материала, ухудшает его теплопроводность. К примеру, при намокании минераловатного утеплителя всего на 5%, его теплоизоляционные свойства снижаются вдвое.

С влажностью связан ещё один аспект, важный для жизни и строительства. Дело в том, что испарение жидкости требует в несколько раз больше тепла, чем доведение этой же жидкости до точки кипения. На практике мокрая стена в процессе высыхания отбирает у дома поистине огромное количество тепла, а ветер ещё и ускоряет этот процесс. В пересчёте на деньги сырость может «вылиться» владельцу дома в весьма существенные добавочные расходы на отопление.

 

Быстрая оценка теплосберегающих возможностей дома

В любом случае, крайне желательно иметь общие представления о возможностях и последствиях разных способов размещения утеплителей. Используя таблицу можно легко рассчитать вид и толщину слоя утеплителя. Важно учесть, что данный метод предназначен лишь для быстрой оценки потребности и определения количества утеплителя, но не более того.

Допустим, имеется стена из рядового пустотелого кирпича толщиной 51 см (в 2 кирпича). Величина термического сопротивления такой кирпичной стены составит R=1,28. Для обеспечения требуемого показателя (3,42) необходимо подобрать утеплитель с сопротивлением его слоя R=3,42-1,28=2,14.

Близкие к этому параметры теплового сопротивления имеют: слой минеральной вата или пенопласта толщиной порядка 8 см или экструдированный пенополистирол толщиной 7 см. Что конкретно выбрать, зависит от домовладельца. По таблице также можно выяснить, что общепринятая конструкция стены, включающая 600 мм ячеистого блока и облицовку в полкирпича, современным требованиям теплосбережения не соответствует.

Всё вышесказанное абсолютно не означает, что обитатели недостаточно (по нормативам) утеплённого дома зимой непременно начнут замерзать. При условии, что показатели теплосбережения стен и других ограждающих конструкций выше средних, в существующих реалиях пока ещё проще увеличить мощность системы отопления. Однако, если цена топлива в ближайшей перспективе будет приближаться к европейскому уровню (а всё говорит именно об этом), простая арифметика покажет, что выгоднее, всё-таки, утепляться.

Начало: Тепловые потери типичного дома

 

Теплопроводность | rhvac.ru

 

Для определения тепловых потерь стен, крыш, перекрытий, фундаментов на практике в большинстве случаев достаточно использовать вот такое простое равенство

Термическое сопротивление  R (м2*С/Вт) = толщина материала D (м) / коэффициент теплопроводности  U (Вт/м*С).

Чем выше значение R (сопротивление стены теплопередаче), тем лучше теплотехнические свойства конструкции, тем более теплым будет дом. Для каждого региона значение коэффициента сопротивления теплопередачи (R) разные.

Расчетное термическое сопротивление конструкций R для загородного дома, строящегося на территории Санкт-Петербурга программа «Поток 2005» для расчетов теплопотерь зданий принимает равным 2,93 м2*C/Вт. 

Коэффициент теплопроводности U (Вт/м*С) – это оценка теплотехнических характеристик различных видов строительных материалов. Чем меньше U, тем выше теплотехнические свойства материалов и строительных конструкций дома и меньше потери тепла.

Коэффициенты теплопроводности некоторых строительных материалов и требуемая толщина конструкции при их использовании.

 

Материал	Теплопроводность	Толщина при R=2,93	Толщина при R=4,15
Кирпич RAUF 2.1 NF	0,27 Вт/м*С	0,79 м	1,12 м
Газобетон AEROC Hard	0,183 Вт/м*С	0,54 м	0,76 м
Брус	0,15 Вт/м*С	0,44 м	0,62 м
Isover	0,044 Вт/м*С	0,13 м	0,18 м
Rocwool	0,039 Вт/м*С	0,11 м	0,16 м
Пенопласт	0,037 Вт/м*С	0,11 м	0,15 м
Эковата	0,041 Вт/м*С	0,12 м	0,17 м
Керамзит	0,148 Вт/м*С	0,43 м	0,60 м

 

Объективнее и логичнее оценивать конечную конструкцию в целом.

 

Для примера расчет коэффициента теплопроводности стены дома.

 

Материал	Толщина (м)	Теплопроводность (Вт/м*С)	Сопротивление (м2*С/Вт)
Брус	0,15	0,15	1,0
Вата минер.	0,05	0,05	1,0
Зазор воздушн.	0,05	0,03	1,67
Кирпич	0,15	0,63	0,24
Итого:	0,4 м	0,102 Вт/м*С	3,91 м2*С/Вт

 

 

Расчет коэффициента теплопроводности монолитной плиты фундамента.

 

Слои материала	Толщина (м)	U-Value (Вт/м*С)	R (м2*С/Вт)
Ж/б 2500 кг/м3	0,320	1,690	0,189
Пеноплекс	0,100	0,03	3,333
Щебень	0,200	1,40	0,143
Песок	0,200	1,30	0,154
Грунт	1,0	1,05	0,952
Пеноплекс	0,050	0,03	1,667
Итого:	1,870 м	0,29 Вт/м*С	6,438 м2*С/Вт

 

Для сравнения рассчитаем коэффициент теплопроводности стены дома, построенного по технологии несъемной опалубки «VELOX» 

 

Слои материала	Толщина м	Теплопроводность Вт/м*С	Сопротивление м2*С/Вт
Штукатурка	0,020	0,90	0,022
Velox WS	0,035	0,11	0,318
ж/б 2500кг/м3	0,150	1,69	0,089
Пенополистирол ПСБ-С-35	0,100	0,041	2,439
Velox WS	0,035	0,11	0,318
Штукатурка	0,020	0,90	0,022
Итого:	0,360 м	0,112 Вт/м*с	3,209 м2*С/Вт

 

и коэффициент теплопроводности стены каркасного дома.

 

Материал	Толщина (м)	U-value (Вт/м*С)	R (м2*С/Вт)
Штукатурка	0,010	0,930	0,01
Пенопласт	0,050	0,064	0,79
ОСП	0,009	0,290	0,3
ISOVER	0,150	0,050	3,0
ОСП	0,009	0,290	0,3
Гипсокартон	0,012	0,210	0,05
Итого:	0,240 м	0,054 Вт/м*С	4,45 м2*С/Вт

Теплоизоляция: основные характеристики

17.10. 2017Теплоизоляционными называют строительные материалы и изделия, предназначенные для тепловой изоляции конструкций зданий и сооружений, а также различных технических применений. Основной особенностью теплоизоляционных материалов является их высокая пористость и, следовательно, малая средняя плотность и низкая теплопроводность. Применение теплоизоляционных материалов в строительстве позволяет снизить вес конструкций, уменьшить потребление конструкционных строительных материалов (бетон, кирпич, древесина и др.). Теплоизоляционные материалы существенно улучшают комфорт в жилых помещениях. Важнейшей целью теплоизоляции строительных конструкций является сокращение расхода энергии на отопление здания. Основной путь снижения энергозатрат на отопление зданий лежит в повышении термического сопротивления ограждающих конструкций с помощью теплоизоляционных материалов (ТИМ).
С 2000 года нормативные требования по расчётному сопротивлению теплопередачи ограждающих конструкций в России увеличены в среднем в 3,5 раза и практически сравнялись с аналогичными нормативами в Финляндии, Швеции, Норвегии, Северной Канаде, других северных странах. Соответственно выросло значение (ТИМ).

Основные технические характеристики

Свойства теплоизоляционных материалов применительно к строительству характеризуются следующими основными параметрами. Важнейшей технической характеристикой ТИМ является теплопроводность — способность материала передавать теплоту сквозь свою толщу, так как именно от нее напрямую зависит термическое сопротивление ограждающей конструкции. Количественно определяется коэффициентом теплопроводности λ, выражающим количество тепла, проходящее через образец материала толщиной 1 м и площадью 1 м2 при разности температур на противолежащих поверхностях 1°С за 1 ч. Коэффициент теплопроводности в справочной и нормативной документации имеет размерность Вт/(м·°С). На величину теплопроводности теплоизоляционных материалов оказывают влияние плотность материала, вид, размеры и расположение пор (пустот) и т. д. Сильное влияние на теплопроводность оказывает также температура материала и, особенно, его влажность. Методики измерения теплопроводности в различных странах значительно отличаются друг от друга, поэтому при сравнении теплопроводностей различных материалов необходимо указывать, при каких условиях проводились измерения.
Плотность — отношение массы сухого материала к его объему, определенному при заданной нагрузке (кг/м3).
Прочность на сжатие — это величина нагрузки (КПа), вызывающей изменение толщины изделия на 10%.
Сжимаемость — способность материала изменять толщину под действием заданного давления. Сжимаемость характеризуется относительной деформацией материала под действием нагрузки 2 КПа.
Водопоглощение — способность материала впитывать и удерживать в порах (пустотах) влагу при непосредственном контакте с водой. Водопоглощение теплоизоляционных материалов характеризуется количеством воды, которое впитывает сухой материал при выдерживании в воде, отнесенным к массе или объему сухого материала. Для снижения водопоглощения ведущие производители теплоизоляционных материалов вводят в них гидрофобизирующие добавки.
Сорбционная влажность — равновесная гигроскопическая влажность материала при определенных условиях в течение заданного времени. С повышением влажности теплоизоляционных материалов повышается их теплопроводность.
Морозостойкость — способность материала в насыщенном влагой 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.
Паропроницаемость — способность материала обеспечивать диффузионный перенос водяного пара. Диффузия пара характеризуется сопротивлением паропроницаемости (кг/м2·ч· Па). Паропроницаемость ТИМ во многом определяет влагоперенос через ограждающую конструкцию в целом. В свою очередь последний является одним из наиболее существенных факторов, влияющих на термическое сопротивление ограждающей конструкции. Во избежание накопления влаги в многослойной ограждающей конструкции и связанного с этим падения термического сопротивления паропроницаемость слоёв должна расти в направлении от тёплой стороны ограждения к холодной.
Воздухопроницаемость. Теплоизолирующие свойства тем выше, чем ниже воздухопроницаемость ТИМ. Мягкие изоляционные материалы настолько хорошо пропускают воздух, что движение воздуха приходится предотвращать путем применения специальной ветрозащиты. Жесткие изделия, в свою очередь, обладают хорошей воздухонепроницаемостью и не нуждаются в каких-либо специальных мерах. Они сами могут применяться в качестве ветрозащиты. При устройстве теплоизоляции наружных стен и других вертикальных конструкций, подвергающихся напору ветра, следует помнить, что при скорости ветра 1 м/с и выше целесообразно оценить необходимость ветрозащиты.
Огнестойкость — способность материала выдерживать воздействие высоких температур без воспламенения, нарушения структуры, прочности и других его свойств. По группе горючести теплоизоляционные материалы подразделяют на горючие и негорючие. Это является одним из важнейших критериев выбора теплоизоляционного материала.

Общие принципы устройства теплоизоляции

1. Теплоизоляция строительных конструкций должна быть запроектирована так, чтобы выполнять возложенные на нее функции в течение всего жизненного цикла конструкции.

2. В проекте должны быть описаны способы укладки и защиты теплоизоляционных материалов для обеспечения заданной теплопроводности. Изоляционный материал должен заполнять весь предусмотренный проектом объем и выдерживать нагрузки, возникающие как при укладке, так и в процессе эксплуатации. При необходимости проект должен содержать описание способов заполнения стыковочных швов.

3. Слой теплоизоляционного материала с подветренной стороны здания необходимо защищать от ветра. Ветрозащитный слой должен покрывать весь изоляционный материал и быть настолько плотным, чтобы препятствовать проникновению в строительные конструкции или сквозь них воздушных потоков, существенно снижающих изоляционные свойства материала. Особое внимание следует обратить на места соединения наружных стен и стен фундамента, наружных стен и чердачных перекрытий, на углы наружных стен и коробки проемов.

4. Если в многослойной ограждающей конструкции паропроницаемость слоёв уменьшается по мере движения от тёплой стороны к холодной, существует опасность накопления внутри конструкции конденсирующейся влаги. Для минимизации этого эффекта на теплой стороне ограждения устраивают специальный пароизоляцонный барьер, паропроницаемость которого не менее чем в несколько раз выше, чем у наружных слоёв. Швы и соединения пароизоляционного барьера должны быть загерметизированы.

5. Ограждающая конструкция должна быть спроектирована так, чтобы создать как можно более благоприятные условия для свободного выхода за её пределы паров неизбежно проникающей в неё влаги. При необходимости защиты теплоизоляционных материалов от ветра или атмосферной влаги целесообразно использовать специальные «дышащие» мембраны, прозрачные для выхода водяных паров.

6. Исследования показали, что многие негативные явления, возникающие в многослойных ограждающих конструкциях (плесень, гниль, формальдегид, радон и др.), как правило, связаны с сыростью. Залог надёжной работы ограждающей конструкции — учёт на стадии проектировании всего комплекса вопросов тепломассопереноса. В проекте должны быть описаны способы укладки и защиты теплоизоляционных материалов для обеспечения заданной теплопроводности. Изоляционный материал должен заполнять весь предусмотренный проектом объем и выдерживать нагрузки, возникающие как при укладке, так и в процессе эксплуатации. При необходимости проект должен содержать описание способов заполнения стыковочных швов.

Чем отличается термическое сопротивление от теплопроводности? и какое устройство может их измерить?

Тепловое сопротивление материала обратно пропорционально теплопроводности. т.е. теплопроводность имеет единицы измерения Вт · м ^-1 · K ^-1 , а тепловое сопротивление — единицы K · м · Вт ^-1 . Как было сказано выше, теплопроводность — это способность материала проводить тепло, поэтому термическое сопротивление — это то, насколько материал сопротивляется тепловому потоку.

Что касается того, как их измерить, это частично зависит от приложения. Существуют довольно дешевые (для научного оборудования) методы, которые вы можете использовать для измерения теплопроводности при комнатной температуре (или близкой к комнатной температуре), такие как метод оптического сканирования или метод источника в переходной плоскости. Однако, если ваше приложение связано с повышенными температурами (или более низкими температурами), вам необходимо использовать такой метод, как метод разделенных стержней, который становится более дорогостоящим как с точки зрения стоимости, так и времени.

Причина, по которой это необходимо, заключается в том, что теплопроводность может зависеть от температуры от умеренной до сильной в зависимости от материала, на который вы смотрите. Я работаю в области геологии, и кристаллические материалы, такие как минералы, могут иметь теплопроводность, которая уменьшается на порядок или всего на 10% при температуре от 0 ° C до 200–300 ° C. Мы не измеряем теплопроводность напрямую, а измеряем температуропроводность (D), то есть скорость, с которой тепловое возмущение распространяется через материал.Это связано с теплопроводностью (k) уравнением k = D * rho * C _P , где rho — плотность материала, а C _P — тепло, необходимое для повышения температуры материала (единицы Дж · кг. ^-1 К, если изобарический). Мы делаем это по ряду причин, которые в некоторой степени зависят от конкретного приложения, но стандартным методом измерения температуропроводности является анализ лазерной вспышки ($$$$). У всех вышеперечисленных методов есть проблемы, серьезность которых зависит от материала, который вы измеряете, и температуры материала (или приложенного давления).

Что касается увеличения теплопроводности материала, это опять же зависит от материала и области применения. Я не очень разбираюсь в технических материалах, поэтому не могу вам помочь, но минералы и горные породы обычно имеют более высокую теплопроводность, если у них мало или совсем нет порового пространства (пустот) в материале, меньше примесей и имеют более крупные кристаллы. Минералы с простым составом и катионами с малой массой также имеют более высокую теплопроводность. Теоретически вы можете снизить температуру до минусовой и увеличить теплопроводность кристаллического материала, но это может оказаться непрактичным для вашего приложения.

Страница не найдена | MIT

Перейти к содержанию ↓

• Образование
• Исследование
• Инновации
• Прием + помощь
• Студенческая жизнь
• Новости
• Выпускников
• О MIT
• Подробнее ↓
  • Прием + помощь
  • Студенческая жизнь
  • Новости
  • Выпускников
  • О MIT

Меню ↓ Поиск Меню Ой, похоже, мы не смогли найти то, что вы искали!
Попробуйте поискать что-нибудь еще! Что вы ищете? Увидеть больше результатов

Предложения или отзывы?

Тепловое сопротивление и теплопроводность — температура

Аннотация

В предыдущих экспериментах использовалась концепция термического сопротивления между двумя точками A и B в попытке наблюдать изменение разницы температур между точками A и B.Хотя теплопроводность рассчитывается через тепловое сопротивление, этот эксперимент будет поддерживать одинаковое тепловое сопротивление во всех образцах. В данном случае изменяющейся константой будет количество энергии, проходящей через систему. Будет использоваться несколько простых установок с различными тепловыделениями, чтобы попытаться наблюдать разницу температур между точками A и B на одном образце.

Введение

Целью этого эксперимента будет наблюдение изменения температуры между точками A и B с использованием образцов с одинаковым термическим сопротивлением.В конечном итоге это позволит лучше понять концепции теплопроводности и термического сопротивления.

Справочная информация и уравнения

Справочная информация

Лабораторные испытания теплопроводности обычно включают расчет термического сопротивления. По этому значению теплопроводность может быть определена путем использования других более легко измеряемых значений (длина…).

Фоновое уравнение

Уравнение теплового потока Q = ΔT / RΘ

• Q = тепловой поток в ваттах
• ΔT = разница температур в градусах Цельсия
• RΘ = термическое сопротивление (л / к ⋅ A)
• l = длина материала в метрах
• k = Константа теплопроводности в Вт / м-K
• A = Площадь в квадратных метрах

В этом эксперименте постоянная, выделенная жирным шрифтом, будет изменяться с помощью различных источников тепла.

Как и в других экспериментах, для экономии времени рекомендуется использовать материал с достаточно высокой теплопроводностью. Подходящие материалы можно найти в таблице ниже.

Больше материалов можно найти здесь

Материалы и экспериментальная установка

Размеры медного адаптера:

• d = 1 дюйм
• d ’= 2 дюйма
• l = 1/2 дюйма
• l ’= 1 дюйм

Экспериментальная установка

В этом эксперименте будут использоваться парогенератор и камера, чтобы имитировать источник тепла с температурой 100 ° C.Для получения инструкций о том, как сделать парогенератор и паровую камеру, посетите метод диска Ли. Для эффективного использования парогенератора следует проделать отверстие диаметром 2 дюйма. Отверстие будет местом вставки медного адаптера.

Медный переходник должен иметь такие же размеры, как отверстие в паровой камере. Однако можно использовать более широкие отверстия; большие размеры могут не поддерживать медный адаптер и не рекомендуется. В медном адаптере необходимо проделать отверстие диаметром 1 дюйм и глубиной ½ дюйма.Это отверстие обеспечит место для ввода проверяемого металлического стержня.

Если процесс обработки не обеспечил чистый рез, оставшееся отверстие может быть заполнено термоинтерфейсным материалом. Затем стержень можно вставить в отверстие и удалить излишки материала термоинтерфейса.

Слева гипотетическое изображение медного адаптера, поддерживающего исследуемый материал в паровой камере. Справа — гипотетическое изображение медного адаптера, поддерживающего тестируемый материал на горячей плите.

Процедура

• Получить требуемый материал для тестирования
• Вставьте материал в отверстие медного адаптера (при необходимости с термоинтерфейсным материалом)
• Включите конфорку на низкую температуру (~ 50 ° C)
• Дать горячей плите достичь стабильной температуры (установившегося состояния)
• Запишите температуру кончика исследуемого материала
• Поместите медный адаптер с материалом на плиту
• Дать материалу нагреться в течение 5-10 минут
• По прошествии времени запишите температуру
• Удалите адаптер и материал, позволяющий им вернуться к начальной температуре
• Повторите шаги 4-9, используя горячую плиту с высокой температурой (~ 150 ° C +) и паровую камеру (100 ° C)

Наблюдение

Должна наблюдаться тенденция повышения температуры через 5-10 минут по отношению к увеличению мощности источника тепла.Без использования термометра можно было бы поместить свечу на кончик металлического стержня и записать степень, до которой свеча расплавилась через определенный период времени. Хотя трех тестов может оказаться достаточно для демонстрации влияния разницы температур, то же программное обеспечение, используемое в Части третьей, может быть использовано для получения еще большего понимания. Просто зайдя в Примеры> Проводимость> Проводимость> Сравнение разницы температур. Используя этот пример, можно экспериментировать с различными значениями температуры, чтобы получить более полное представление о влиянии уровня температуры на скорость теплового потока.

Заключение

Три предыдущих эксперимента продемонстрировали, что температурой между точками A и B можно управлять, изменяя тепловое сопротивление между точками A и B. В этом эксперименте тепловое сопротивление не изменялось; однако аналогия с дорогой все еще верна. Если вы позволите автомобилям выезжать на дорогу на высоких скоростях, скорость, с которой они покидают дорогу, увеличится. Уменьшите входную скорость автомобилей, и скорость выхода также будет ниже.

Для получения дополнительной информации посетите:

Тепловое сопротивление — обзор

5.2.2.3 Теплопередача внутри скважинного теплообменника и ее основные влияющие факторы

В соответствии с основными принципами, обсуждавшимися ранее при работе с сильно связанными внешними источниками тепла, при проектировании скважинного теплообменника (BHE), очень важно обеспечить — экономически эффективным способом — то, что тепло может закачиваться или извлекаться из земли без чрезмерной разницы температур между жидким теплоносителем и окружающей землей, тем самым сводя к минимуму разницу между T _2r и T ₂ (см. Рисунок 5.1). Эта разница температур сильно зависит от параметра, известного как тепловое сопротивление жидкости относительно земли, в котором двумя основными составляющими этого сопротивления являются тепловое сопротивление между жидкостью-теплоносителем и стенкой скважины, известное как тепловое сопротивление скважины , и тепловое сопротивление окружающего грунта от стенки скважины до некоторого подходящего среднего уровня температуры, называемого тепловым сопротивлением грунта (см. Eskilson, 1987; Hellström & Kjellsson, 1998).

Термическое сопротивление грунта включает окружающий грунт от стенки скважины до некоторого эталонного уровня температуры, обычно естественной ненарушенной температуры грунта T ₂ в приложениях типа GSHP. ⁵ В этом типе применения удобно рассматривать тепловой отклик из-за скачкообразного изменения удельной скорости закачки тепла q (Вт / м) ⁶ , заданного на единицу длины ствола скважины, и связать температуру эволюция с зависящим от времени тепловым сопротивлением заземления R _г , так что:

(5.2) Tb − T2 = qRg

, где T _b — температура в стенке скважины. Единица термического сопротивления грунта R _г — К / (Вт / м). Другим важным фактором при проектировании скважинных систем является тепловое сопротивление между теплоносителем в проточных каналах ствола скважины и стенкой ствола скважины. Тепловое сопротивление жидкости к стенке ствола скважины дает разницу температур между температурой жидкости в коллекторе ( T _f ) и температурой на стенке ствола скважины ( T _b ) для определенной удельной скорости теплопередачи. q (Вт / м):

(5.3) Tf − Tb = qRb

As T _f представляет реальную температуру, при которой тепловой насос фактически забирает тепло из холодного резервуара (Tf≈T2r), из комбинации уравнения (5.2) и Уравнение (5.3) легко вывести:

(5.4) T2r − T2 = q (Rg + Rb)

Следовательно, с точки зрения производительности системы, мы можем видеть, что важно минимизировать тепловое воздействие на грунт, а также на температуру в стволе скважины. тепловое сопротивление. Однако тепловое сопротивление грунта сильно зависит от таких факторов, как удельное тепловое сопротивление грунта (в зависимости от типа или состава грунта), которое проектировщик не может изменить.Также важно отметить, что обычно используется несколько групп скважин. Тепловое взаимодействие между соседними скважинами разовьется через относительно короткое время, что повлияет на значение R _г . Обычный подход здесь заключается в измерении с помощью так называемых методов импульсного или переходного отклика (TRT) (ASHRAE, 2002; Gehlin, 1998) индивидуального значения скважины R _г , которое затем экстраполируется путем моделирования. через соответствующие так называемые g-функции на поведение всего скважинного поля.Наконец, R _г также зависит от того, насколько интенсивно грунт использовался ранее для термической экстракции / закачки и, следовательно, от энергетического поведения системы (характеризуемого количеством часов, в течение которых система использовалась при полной нагрузке на протяжении всего нагрева время года).

Термическое сопротивление скважины зависит от расположения проточных каналов и тепловых свойств используемых материалов. Типичные значения, наблюдаемые при полевых испытаниях, варьируются от 0,01 К / (Вт / м) для разомкнутой коаксиальной схемы до примерно 0.25 К / (Вт / м) для одинарных U-образных труб из бентонитового раствора с плохим тепловым контактом с окружающей стенкой скважины. Для типичной скорости теплопередачи 50 Вт / м соответствующие перепады температур, которые могут возникнуть из-за термического сопротивления ствола скважины, будут варьироваться от 0,5 ° C до значений вплоть до 12,5 ° C, что потенциально может очень существенно повлиять на производительность системы. Чтобы свести к минимуму R _b , используются заполняющие материалы (например, бентонит, бетон и т. Д.) В скважинах с цементным раствором для обеспечения лучшей теплопередачи.Однако в заполненных водой скважинах — очень популярных на севере Европы — теплопередача вызывает естественную конвекцию в скважинной воде и в окружающем проницаемом грунте. Этот эффект возможен только при соблюдении определенных условий грунта и приводит к снижению общего термического сопротивления скважины.

В целом термическое сопротивление ствола скважины зависит:

•

От качества раствора

•

От материала скважинной трубы

•

От потока жидкости внутри забойного теплоносителя. если условия потока ламинарные, тепловой контакт намного хуже, чем в условиях турбулентного потока

•

Возможное тепловое короткое замыкание между нижним и восходящим участками внутри ППТ

Использование более высоких скоростей потока может свести к минимуму последнее два фактора, но в результате возникает компромисс с увеличением потребности в насосах.

Наконец, при рассмотрении уравнения (5.4) можно пойти другим путем: ограничить удельную скорость отвода тепла, q . Это подход некоторых из наиболее известных стандартов для разработки мелководных геотермальных источников, таких как немецкий стандарт VDI 5450 (VDI, 2008). Здесь максимально допустимые показатели отвода тепла фиксируются в зависимости от различных грунтов и рабочих параметров данной системы. В первые годы внедрения BHE в Европе стандартным значением для Германии было значение 50 Вт / м (тогда как значение 55 Вт / м обычно принималось для Швейцарии).Эти значения использовались в то время при проектировании жилых зданий GSHP, и 50 Вт / м до сих пор являются практическим значением для определения размеров небольших установок. Однако из всех рассмотрений, сделанных ранее, очевидно, что система BHE не должна разрабатываться в соответствии с такими типами правил.

Изоляция чердаков — Введение

Когда вы начнете рассматривать изоляционные материалы, такие как изоляция чердаков, вы можете быстро увязнуть в некоторых довольно сложных технических терминах.В этой статье мы постараемся упростить их, чтобы вы могли постоять за себя, находясь в местном магазине DIY!

Теплопроводность изоляционных материалов

Теплопроводность, также известная как Лямбда (обозначается греческим символом λ), является мерой того, насколько легко тепло проходит через определенный тип материала, независимо от толщины рассматриваемого материала.

Чем ниже теплопроводность материала, тем лучше тепловые характеристики (т.е.е. медленнее тепло будет перемещаться по материалу).

Измеряется в ваттах на метр по Кельвину (Вт / мК).

Чтобы вы могли почувствовать изоляционные материалы — их теплопроводность варьируется от примерно 0,008 Вт / мК для панелей с вакуумной изоляцией (так что это лучшие, но очень дорогие!) До примерно 0,061 Вт / мК для некоторых видов древесного волокна. .

>>> НАЖМИТЕ, ЧТОБЫ УЗНАТЬ БОЛЬШЕ О U-ЗНАЧЕНИЯХ ИЗОЛЯЦИОННЫХ ИЗДЕЛИЙ <<<

Если бы вы использовали овечью шерсть для утепления своей собственности, это примерно 0.034 Вт / мК, примерно так же, как и для большинства других изоляционных материалов из шерсти и волокна.

Значения R

R-значение — это мера сопротивления тепловому потоку через материал заданной толщины. Таким образом, чем выше значение R, тем выше термическое сопротивление материала и, следовательно, лучше его изоляционные свойства.

R-значение рассчитывается по формуле

Где:

l — толщина материала в метрах, а

λ — коэффициент теплопроводности, Вт / мК.

Значение R измеряется в метрах в квадрате Кельвина на ватт (м ² K / Вт)

Например, тепловое сопротивление 220 мм монолитной кирпичной стены (с теплопроводностью λ = 1,2 Вт / мК) составляет 0,18 м ² К / Вт.

Если вы изолируете сплошную кирпичную стену, вы просто найдете коэффициент сопротивления изоляции и затем сложите эти два значения. Если вы изолировали это полиизоциануратом с фольгой толщиной 80 мм (с теплопроводностью λ = 0,022 Вт / мК и значением R 0,08 / 0.022 = 3,64 м ² K / Вт), у вас будет общее значение R для изолированной стены 0,18 + 3,64 = 3,82 м ² K / Вт. Следовательно, это улучшит тепловое сопротивление более чем в 21 раз!

Таким образом, значение R — это относительно простой способ сравнить два изоляционных материала, если у вас есть теплопроводность для каждого материала. Это также позволяет увидеть эффект от добавления более толстых слоев того же изоляционного материала.

В реальных зданиях стена состоит из множества слоев различных материалов.Общее тепловое сопротивление всей стены рассчитывается путем сложения теплового сопротивления каждого отдельного слоя.

К сожалению, тепло входит и выходит из вашего дома несколькими различными способами, и значения R учитывают только теплопроводность. Он не включает ни конвекцию, ни излучение.

Поэтому вы можете выбрать значение U, которое учитывает все различные механизмы потери тепла — читайте дальше, чтобы узнать, как это рассчитывается!

U-значения

Значение U строительного элемента является обратной величиной полного теплового сопротивления этого элемента.Показатель U — это мера того, сколько тепла теряется через заданную толщину конкретного материала, но включает три основных способа, которыми происходит потеря тепла — теплопроводность, конвекция и излучение.

Температура окружающей среды внутри и снаружи здания играет важную роль при расчете коэффициента теплопроводности элемента. Если мы представим внутреннюю поверхность участка 1 м² внешней стены отапливаемого здания в холодном климате, то тепло поступает в этот участок за счет излучения от всех частей внутри здания и за счет конвекции от воздуха внутри здания.Таким образом, следует учитывать дополнительные термические сопротивления, связанные с внутренней и внешней поверхностями каждого элемента. Эти сопротивления обозначаются как R _{si и} R _{, т. Е.} соответственно с общими значениями 0,12 км² / Вт и 0,06 км² / Вт для внутренней и внешней поверхностей соответственно.

Это мера, которая всегда находится в пределах Строительных норм. Чем ниже значение U, тем лучше материал как теплоизолятор.

Рассчитывается путем взятия обратной величины R-Value и последующего добавления тепловых потерь на конвекцию и излучение, как показано ниже.

U = 1 / [R _si + R ₁ + R ₂ +… + R _so ]

На практике это сложный расчет, поэтому лучше всего использовать программное обеспечение для расчета U-Value.

Единицы измерения выражены в ваттах на квадратный метр Кельвина (Вт / м ² K).

Ориентировочно неизолированная полая стена имеет коэффициент теплопередачи около 1,6 Вт / м ² K, тогда как сплошная стена имеет коэффициент теплопередачи около 2 Вт / м ² K

Использование значений U, R и теплопроводности

Если вы сталкиваетесь с проблемами теплопроводности, R-значений и U-значений в будущем, вот 3 простых вещи, которые следует запомнить, чтобы убедиться, что вы получите лучший изоляционный продукт.

• Более высокие значения подходят для сравнения термического сопротивления и значений R продуктов.
• Низкие числа хороши при сравнении значений U.
• Коэффициент теплопередачи — это наиболее точный способ оценить изоляционную способность материала, принимая во внимание все различные способы потери тепла, однако его труднее рассчитать.

Внедрение энергосберегающих технологий

Вы заинтересованы в установке домашних возобновляемых источников энергии? Мы прочесали страну в поисках лучших торговцев, чтобы убедиться, что мы рекомендуем только тех, кому действительно доверяем.Вы можете найти одного из этих мастеров на нашей простой в использовании карте местного установщика.

>>> ПЕРЕЙДИТЕ НА КАРТУ МЕСТНОГО УСТАНОВЩИКА <<<

Или же, если вы хотите, чтобы мы нашли для вас местного установщика, просто заполните форму ниже, и мы свяжемся с вами в ближайшее время!

Теплопроводность: определение, единицы, уравнение и пример

Обновлено 28 декабря 2020 г.

Автор GAYLE TOWELL

Когда вы идете по ковру в холодный зимний день, ногам не кажется холодным.Однако стоило вам ступить на кафельный пол в ванной, и ваши ноги мгновенно похолодели. На двух этажах как-то различаются температуры?

Вы, конечно, не ожидали бы этого, учитывая то, что вы знаете о тепловом равновесии. Так почему же они такие разные? Причина в теплопроводности.

Теплообмен

Тепло — это энергия, которая передается между двумя материалами из-за разницы температур. Тепло течет от объекта с более высокой температурой к объекту с более низкой температурой, пока не будет достигнуто тепловое равновесие.Методы передачи тепла включают теплопроводность, конвекцию и излучение.

Тепловая проводимость — это режим, который более подробно обсуждается далее в этой статье, но вкратце это теплопередача посредством прямого контакта. По сути, молекулы более теплого объекта передают свою энергию молекулам более холодного объекта посредством столкновений, пока оба объекта не достигнут одинаковой температуры.

В конвекционном тепло передается посредством движения. Представьте себе воздух в вашем доме в холодный зимний день.Вы заметили, что большинство обогревателей обычно располагаются около пола? Когда обогреватели нагревают воздух, он расширяется. Когда он расширяется, он становится менее плотным и поднимается над более прохладным воздухом. В этом случае более холодный воздух находится рядом с нагревателем, поэтому воздух может нагреваться, расширяться и т. Д. Этот цикл создает конвекционные потоки и заставляет тепловую энергию рассеиваться по воздуху в комнате, смешивая воздух по мере его нагрева.

Атомы и молекулы испускают электромагнитное излучение , которое представляет собой форму энергии, которая может перемещаться в космическом вакууме.Вот как тепловая энергия от теплого огня достигает вас, и как тепловая энергия от солнца попадает на Землю.

Определение теплопроводности

Теплопроводность — это мера того, насколько легко тепловая энергия проходит через материал или насколько хорошо этот материал может передавать тепло. Насколько хорошо происходит теплопроводность, зависит от тепловых свойств материала.

Рассмотрим плиточный пол в примере в начале. Это лучший проводник, чем ковер.Вы можете сказать просто наощупь. Когда ваши ноги стоят на кафельном полу, тепло уходит намного быстрее, чем на ковре. Это связано с тем, что плитка позволяет теплу от ваших ног гораздо быстрее проходить через нее.

Так же, как удельная теплоемкость и скрытая теплота, проводимость — это свойство, присущее конкретному материалу. Он обозначается греческой буквой κ (каппа) и обычно ищется в таблице. Единицы проводимости в системе СИ — ватт / метр × Кельвин (Вт / мК).

Объекты с высокой теплопроводностью являются хорошими проводниками, а объекты с низкой теплопроводностью — хорошими изоляторами. Здесь представлена ​​таблица значений теплопроводности.

Как видите, предметы, которые часто кажутся «холодными» на ощупь, например, металлы, являются хорошими проводниками. Отметим также, насколько хорош воздух изолятор. Вот почему большие пушистые куртки согревают зимой: они задерживают большой слой воздуха вокруг вас. Пенополистирол также является отличным изолятором, поэтому его используют для сохранения тепла или холода в еде и напитках.

Как тепло перемещается через материал

По мере того, как тепло распространяется через материал, существует градиент температуры по всему материалу от конца, ближайшего к источнику тепла, до конца, самого дальнего от него.

По мере прохождения тепла через материал и до достижения равновесия конец, ближайший к источнику тепла, будет самым теплым, а температура будет линейно снижаться до самого низкого уровня на дальнем конце. Однако по мере того, как материал приближается к равновесию, этот градиент выравнивается.

Теплопроводность и тепловое сопротивление

Насколько хорошо тепло может перемещаться через объект, зависит не только от его проводимости, но и от размера и формы объекта. Представьте себе длинный металлический стержень, проводящий тепло от одного конца к другому. Количество тепловой энергии, которое может пройти за единицу времени, будет зависеть от длины стержня, а также от размера стержня вокруг стержня. Здесь в игру вступает понятие теплопроводности.

Теплопроводность материала, такого как железный стержень, определяется по формуле:

C = \ frac {\ kappa A} {L}

, где A — площадь поперечного сечения материал, L, — длина, а κ — теплопроводность.Единицы проводимости в системе СИ — Вт / К (ватт на кельвин). Это позволяет интерпретировать κ как теплопроводность единицы площади на единицу толщины.

И наоборот, тепловое сопротивление определяется по формуле:

R = \ frac {L} {\ kappa A}

Это просто величина, обратная проводимости. Сопротивление — это мера сопротивления проходящей через него тепловой энергии. Термическое сопротивление также определяется как 1 / κ.

Скорость, с которой тепловая энергия Q перемещается по длине L материала, когда разница температур между концами составляет ΔT , определяется по формуле:

\ frac {Q } {t} = \ frac {\ kappa A \ Delta T} {L}

Это также можно записать как:

\ frac {Q} {t} = C \ Delta T = \ frac {\ Delta T} {R}

Обратите внимание, что это прямо аналогично тому, что происходит с током при электрической проводимости.В электрической проводимости ток равен напряжению, деленному на электрическое сопротивление. Электропроводность и электрический ток аналогичны теплопроводности и току, напряжение аналогично разнице температур, а электрическое сопротивление аналогично тепловому сопротивлению. Применяется все та же математика.

Применения и примеры

Пример: Полусферическое иглу из льда имеет внутренний радиус 3 м и толщину 0,4 м. Тепло уходит из иглу со скоростью, зависящей от теплопроводности льда κ = 1.6 Вт / мК. С какой скоростью должна непрерывно генерироваться тепловая энергия внутри иглу, чтобы поддерживать температуру 5 градусов по Цельсию внутри иглу, когда на улице -30 градусов по Цельсию?

Решение: Правильным уравнением для использования в этой ситуации является уравнение из предыдущего:

\ frac {Q} {t} = \ frac {\ kappa A \ Delta T} {L}

Вы учитывая κ, ΔT — это просто разница в температурном диапазоне между внутренней и внешней средой, а L — толщина льда.2

Подставив все в уравнение, мы получим:

\ frac {Q} {t} = \ frac {\ kappa A \ Delta T} {L} = \ frac {1,6 \ times 64,34 \ times 35} {0,4} = 9,000 \ text {Watts}

Применение: Радиатор — это устройство, передающее тепло от объектов при высоких температурах воздуху или жидкости, которая затем уносит избыточную тепловую энергию. У большинства компьютеров к процессору прикреплен радиатор.

Радиатор сделан из металла, который отводит тепло от процессора, а затем небольшой вентилятор циркулирует воздух вокруг радиатора, заставляя тепловую энергию рассеиваться.Если все сделано правильно, радиатор позволяет процессору работать в стабильном состоянии. Насколько хорошо работает радиатор, зависит от проводимости металла, площади поверхности, толщины и поддерживаемого температурного градиента.

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

Тепло всегда течет из более теплых мест в более холодные.Передача тепловой энергии через твердый материал называется теплопроводностью. Есть определенные области применения, в которых теплопередача или теплопроводность природного камня становится важным фактором при выборе наилучшего материала и дизайна. Камень, обрамляющий камин или варочную панель, между источником тепла и легковоспламеняющимся материалом, является примером, в котором перед выбором необходимо тщательно определить проводимость камня. Другим распространенным применением является система обогреваемого покрытия, где теплопроводность камня становится фактором, определяющим системные требования для эффективного таяния снега и льда с поверхности дорожного покрытия.В этом бюллетене представлены измеренные значения теплопроводности (значение k) и термического сопротивления (значение R) для наиболее распространенных типов природного камня, используемых в строительстве из обычных типов камня.

Тип материала	k-значение (Теплопроводность) (Вт / мК)	R-значение Эквивалент (R) 3 (Час • фут 2 • ºF / британских тепловых единиц)
Гранит (высокая стоимость) 1	1.73	0,083
Гранит (низкая стоимость) 1	3,98	0,038
Гранит (Barre) 2	2,79	0,052
Известняк (высокая ценность) 1	1,26	0,114
Известняк (низкая стоимость) 1	1.33	0,108
Известняк (Салем) 2	2,15	0,067
Мрамор (высокая стоимость) 1	2,07	0,070
Мрамор (низкая стоимость) 1	2,94	0,049
Мрамор (Halston) 1	2.80	0,051
Песчаник (высокая ценность) 1	1,83	0,079
Песчаник (низкая стоимость — Береа) 2	2,90	0,050
Кварцит (Sioux) 1	5,38	0,027

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

2. Введение в теплопередачу. 2-е изд. Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc., 1990. (Приложение A)

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

В центральном столбце приведенной выше таблицы приведены значения теплопроводности природных камней. Значение k является мерой скорости теплопередачи через твердый материал.