Строительное дело предусматривает использование любых подходящих материалов. Главные критерии – безопасность для жизни и здоровья, тепловая проводимость, надёжность. Далее следуют, цена, свойства эстетичности, универсальность применения и т.д.
Рассмотрим одну из важнейших характеристик стройматериалов – коэффициент теплопроводности, так как именно от этого свойства во многом зависит, к примеру, уровень комфорта в доме.
Теоретически, да и практически тоже, строительными материалами, как правило, создаются две поверхности – наружная и внутренняя. С точки зрения физики, теплая область всегда стремится к холодной области.
Применительно к стройматериалу, тепло будет стремиться от одной поверхности (более теплой) к другой поверхности (менее теплой). Вот, собственно, способность материала относительно такого перехода и называется – коэффициентом теплопроводности или в аббревиатуре – КТП.
Схема, поясняющая эффект теплопроводности: 1 – тепловая энергия; 2 – коэффициент теплопроводности; 3 – температура первой поверхности; 4 – температура второй поверхности; 5 – толщина стройматериала
Характеристика КТП обычно строится на основе испытаний, когда берётся экспериментальный экземпляр размерами 100х100 см и к нему применяется тепловое воздействие с учётом разницы температур двух поверхностей в 1 градус. Время воздействия 1 час.
Соответственно, измеряется теплопроводность в Ваттах на метр на градус (Вт/м°C). Коэффициент обозначается греческим символом λ.
По умолчанию, теплопроводность различных материалов для строительства со значением меньше 0,175 Вт/м°C, приравнивает эти материалы к разряду изоляционных.
Современным производством освоены технологии изготовления стройматериалов, уровень КТП которых составляет меньше 0,05 Вт/м°C. Благодаря таким изделиям, удается достичь выраженного экономического эффекта в плане потребления энергетических ресурсов.
Влияние факторов на уровень теплопроводности
Каждый отдельно взятый стройматериал имеет определенное строение и обладает своеобразным физическим состоянием.
Основой этого являются:
- размерность кристаллов структуры;
- фазовое состояние вещества;
- степень кристаллизации;
- анизотропия теплопроводности кристаллов;
- объем пористости и структуры;
- направление теплового потока.
Все это – факторы влияния. Определенное влияние на уровень КТП также оказывает химический состав и примеси. Количество примесей, как показала практика, оказывает особенно выразительное влияние на уровень теплопроводности кристаллических компонентов.
Изоляционные стройматериалы – класс продуктов под строительство, созданных с учётом свойств КТП, приближенных к оптимальным свойствам. Однако достичь идеальной теплопроводности при сохранении других качеств, крайне сложно
В свою очередь влияние на КТП оказывают условия эксплуатации стройматериала – температура, давление, уровень влажности и др.
Стройматериалы с минимальным КТП
Согласно исследованиям, минимальным значением теплопроводности (около 0,023 Вт/м°C) обладает сухой воздух.
С точки зрения применения сухого воздуха в структуре строительного материала, необходима конструкция, где сухой воздух пребывает внутри замкнутых многочисленных пространств небольшого объёма. Конструктивно такая конфигурация представлена в образе многочисленных пор внутри структуры.
Отсюда логичный вывод: малым уровнем КТП должен обладать стройматериал, внутренняя структура которого представляет собой пористое образование.
Причём, в зависимости от максимально допустимой пористости материала, значение теплопроводности приближается к значению КТП сухого воздуха.
Созданию строительного материала с минимальной теплопроводностью способствует пористая структура. Чем больше содержится пор разного объема в структуре материала, тем лучший КТП допустимо получить
В современном производстве применяются несколько технологий для получения пористости строительного материала.
В частности, используются технологии:
- пенообразования;
- газообразования;
- водозатворения;
- вспучивания;
- внедрения добавок;
- создания волоконных каркасов.
Следует отметить: коэффициент теплопроводности напрямую связан с такими свойствами, как плотность, теплоемкость, температурная проводимость.
Значение теплопроводности может быть рассчитано по формуле:
λ = Q / S *(T 1 -T 2)*t,
- Q – количество тепла;
- S – толщина материала;
- T 1 , T 2 – температура с двух сторон материала;
- t – время.
Средняя величина плотности и теплопроводности обратно пропорциональна величине пористости. Поэтому, исходя из плотности структуры стройматериала, зависимость от нее теплопроводности можно рассчитать так:
λ = 1,16 √ 0,0196+0,22d 2 – 0,16,
Где: d – значение плотности. Это формула В.П. Некрасова, демонстрирующая влияние плотности конкретного материала на значение его КТП.
Влияние влаги на теплопроводность стройматериала
Опять же судя по примерам использования стройматериалов на практике, выясняется негативное влияние влаги на КТП стройматериала. Замечено – чем большему увлажнению подвергается стройматериал, тем более высоким становится значение КТП.
Различными способами стремятся защитить от воздействия влаги материал, используемый в строительстве. Эта мера вполне оправдана, учитывая повышение коэффициента для мокрого стройматериала
Обосновать такой момент несложно. Воздействие влаги на структуру строительного материала сопровождается увлажнением воздуха в порах и частичным замещением воздушной среды.
Учитывая, что параметр коэффициента теплопроводности для воды составляет 0,58 Вт/м°C, становится понятным существенное повышение КТП материала.
Следует также отметить более негативный эффект, когда вода, попадающая в пористую структуру, дополнительно замораживается – превращается в лёд.
Одной из причин отказа от зимнего строительства в пользу стройки летом следует считать именно фактор возможного подмораживания некоторых видов стройматериалов и как следствие – повышения теплопроводности
Отсюда становятся очевидными строительные требования относительно защиты изоляционных стройматериалов от попадания влаги. Ведь уровень теплопроводности растёт в прямой пропорциональности от количественной влажности.
Не менее значимым видится и другой момент – обратный, когда структура строительного материала подвергается существенному нагреву. Чрезмерно высокая температура также провоцирует рост теплопроводности.
Происходит такое по причине повышения кинематической энергии молекул, составляющих структурную основу стройматериала.
Правда, существует класс материалов, структура которых, напротив, приобретает лучшие свойства теплопроводности в режиме сильного нагрева. Одним из таких материалов является металл.
Если под сильным нагревом большая часть широко распространенных стройматериалов изменяет теплопроводность в сторону увеличения, сильный нагрев металла приводит к обратному эффекту – КТП металла понижается
Методы определения коэффициента
Используются разные методики в этом направлении, но по факту все технологии измерения объединены двумя группами методов:
- Режим стационарных измерений.
- Режим нестационарных измерений.
Стационарная методика подразумевает работу с параметрами, неизменными с течением времени или изменяющимися в незначительной степени. Эта технология, судя по практическим применениям, позволяет рассчитывать на более точные результаты КТП.
Действия, направленные на измерения теплопроводности, стационарный способ допускает проводить в широком температурном диапазоне – 20 – 700 °C. Но вместе с тем, стационарная технология считается трудоёмкой и сложной методикой, требующей большого количества времени на исполнение.
Пример аппарата, предназначенного под выполнение измерений коэффициента теплопроводности. Это одна из современных цифровых конструкций, обеспечивающая получение быстрого и точного результата
Другая технология измерений – нестационарная, видится более упрощенной, требующей для исполнения работ от 10 до 30 минут. Однако в этом случае существенно ограничен диапазон температур. Тем не менее, методика нашла широкое применение в условиях производственного сектора.
Таблица теплопроводности стройматериалов
Подвергать измерениям многие существующие и широко используемые стройматериалы не имеет смысла.
Все эти продукты, как правило, испытаны неоднократно, на основании чего составлена таблица теплопроводности строительных материалов, куда входят практически все нужные на стройке материалы.
Один из вариантов такой таблицы представлен ниже, где КТП – коэффициент теплопроводности:
| Материал (стройматериал) | Плотность, м 3 | КТП сухая, Вт/мºC | % влажн._1 | % влажн._2 | КТП при влажн._1, Вт/мºC | КТП при влажн._2, Вт/мºC | |||
| Битум кровельный | 1400 | 0,27 | 0 | 0 | 0,27 | 0,27 | |||
| Битум кровельный | 1000 | 0,17 | 0 | 0 | 0,17 | 0,17 | |||
| Шифер кровельный | 1800 | 0,35 | 2 | 3 | 0,47 | 0,52 | |||
| Шифер кровельный | 1600 | 0,23 | 2 | 3 | 0,35 | 0,41 | |||
| Битум кровельный | 1200 | 0,22 | 0 | 0 | 0,22 | 0,22 | |||
| Лист асбоцементный | 1800 | 0,35 | 2 | 3 | 0,47 | 0,52 | |||
| Лист асбестоцементный | 1600 | 0,23 | 2 | 3 | 0,35 | 0,41 | |||
| Асфальтобетон | 2100 | 1,05 | 0 | 0 | 1,05 | 1,05 | |||
| Толь строительная | 600 | 0,17 | 0 | 0 | 0,17 | 0,17 | |||
| Бетон (на гравийной подушке) | 1600 | 0,46 | 4 | 6 | 0,46 | 0,55 | |||
| Бетон (на шлаковой подушке) | 1800 | 0,46 | 4 | 6 | 0,56 | 0,67 | |||
| Бетон (на щебенке) | 2400 | 1,51 | 2 | 3 | 1,74 | 1,86 | |||
| Бетон (на песчаной подушке) | 1000 | 0,28 | 9 | 13 | 0,35 | 0,41 | |||
| Бетон (пористая структура) | 1000 | 0,29 | 10 | 15 | 0,41 | 0,47 | |||
| Бетон (сплошная структура) | 2500 | 1,89 | 2 | 3 | 1,92 | 2,04 | |||
| Пемзобетон | 1600 | 0,52 | 4 | 6 | 0,62 | 0,68 | |||
| Битум строительный | 1400 | 0,27 | 0 | 0 | 0,27 | 0,27 | |||
| Битум строительный | 1200 | 0,22 | 0 | 0 | 0,22 | 0,22 | |||
| Минеральная вата облегченная | 50 | 0,048 | 2 | 5 | 0,052 | 0,06 | |||
| Минеральная вата тяжелая | 125 | 0,056 | 2 | 5 | 0,064 | 0,07 | |||
| Минеральная вата | 75 | 0,052 | 2 | 5 | 0,06 | 0,064 | |||
| Лист вермикулитовый | 200 | 0,065 | 1 | 3 | 0,08 | 0,095 | |||
| Лист вермикулитовый | 150 | 0,060 | 1 | 3 | 0,074 | 0,098 | |||
| Газо-пено-золо бетон | 800 | 0,17 | 15 | 22 | 0,35 | 0,41 | |||
| Газо-пено-золо бетон | 1000 | 0,23 | 15 | 22 | 0,44 | 0,50 | |||
| Газо-пено-золо бетон | 1200 | 0,29 | 15 | 22 | 0,52 | 0,58 | |||
| 300 | 0,08 | 8 | 12 | 0,11 | 0,13 | ||||
| Газо-пено-бетон (пенно-силикат) | 400 | 0,11 | 8 | 12 | 0,14 | 0,15 | |||
| Газо-пено-бетон (пенно-силикат) | 600 | 0,14 | 8 | 12 | 0,22 | 0,26 | |||
| Газо-пено-бетон (пенно-силикат) | 800 | 0,21 | 10 | 15 | 0,33 | 0,37 | |||
| Газо-пено-бетон (пенно-силикат) | 1000 | 0,29 | 10 | 15 | 0,41 | 0,47 | |||
| Строительный гипс плита | 1200 | 0,35 | 4 | 6 | 0,41 | 0,46 | |||
| Гравий керамзитовый | 600 | 2,14 | 2 | 3 | 0,21 | 0,23 | |||
| Гравий керамзитовый | 800 | 0,18 | 2 | 3 | 0,21 | 0,23 | |||
| Гранит (базальт) | 2800 | 3,49 | 0 | 0 | 3,49 | 3,49 | |||
| Гравий керамзитовый | 400 | 0,12 | 2 | 3 | 0,13 | 0,14 | |||
| Гравий керамзитовый | 300 | 0,108 | 2 | 3 | 0,12 | 0,13 | |||
| Гравий керамзитовый | 200 | 0,099 | 2 | 3 | 0,11 | 0,12 | |||
| Гравий шунгизитовый | 800 | 0,16 | 2 | 4 | 0,20 | 0,23 | |||
| Гравий шунгизитовый | 600 | 0,13 | 2 | 4 | 0,16 | 0,20 | |||
| Гравий шунгизитовый | 400 | 0,11 | 2 | 4 | 0,13 | 0,14 | |||
| Дерево сосна поперечные волокна | 500 | 0,09 | 15 | 20 | 0,14 | 0,18 | |||
| Фанера клееная | 600 | 0,12 | 10 | 13 | 0,15 | 0,18 | |||
| Дерево сосна вдоль волокон | 500 | 0,18 | 15 | 20 | 0,29 | 0,35 | |||
| Дерево дуба поперек волокон | 700 | 0,23 | 10 | 15 | 0,18 | 0,23 | |||
| Металл дюралюминий | 2600 | 221 | 0 | 0 | 221 | 221 | |||
| Железобетон | 2500 | 1,69 | 2 | 3 | 1,92 | 2,04 | |||
| Туфобетон | 1600 | 0,52 | 7 | 10 | 0,7 | 0,81 | |||
| Известняк | 2000 | 0,93 | 2 | 3 | 1,16 | 1,28 | |||
| Раствор извести с песком | 1700 | 0,52 | 2 | 4 | 0,70 | 0,87 | |||
| Песок под строительные работы | 1600 | 0,035 | 1 | 2 | 0,47 | 0,58 | |||
| Туфобетон | 1800 | 0,64 | 7 | 10 | 0,87 | 0,99 | |||
| Облицовочный картон | 1000 | 0,18 | 5 | 10 | 0,21 | 0,23 | |||
| Многослойный строительный картон | 650 | 0,13 | 6 | 12 | 0,15 | 0,18 | |||
| Вспененный каучук | 60-95 | 0,034 | 5 | 15 | 0,04 | 0,054 | |||
| Керамзитобетон | 1400 | 0,47 | 5 | 10 | 0,56 | 0,65 | |||
| Керамзитобетон | 1600 | 0,58 | 5 | 10 | 0,67 | 0,78 | |||
| Керамзитобетон | 1800 | 0,86 | 5 | 10 | 0,80 | 0,92 | |||
| Кирпич (пустотный) | 1400 | 0,41 | 1 | 2 | 0,52 | 0,58 | |||
| Кирпич (керамический) | 1600 | 0,47 | 1 | 2 | 0,58 | 0,64 | |||
| Пакля строительная | 150 | 0,05 | 7 | 12 | 0,06 | 0,07 | |||
| Кирпич (силикатный) | 1500 | 0,64 | 2 | 4 | 0,7 | 0,81 | |||
| Кирпич (сплошной) | 1800 | 0,88 | 1 | 2 | 0,7 | 0,81 | |||
| Кирпич (шлаковый) | 1700 | 0,52 | 1,5 | 3 | 0,64 | 0,76 | |||
| Кирпич (глиняный) | 1600 | 0,47 | 2 | 4 | 0,58 | 0,7 | |||
| Кирпич (трепельный) | 1200 | 0,35 | 2 | 4 | 0,47 | 0,52 | |||
| Металл медь | 8500 | 407 | 0 | 0 | 407 | 407 | |||
| Сухая штукатурка (лист) | 1050 | 0,15 | 4 | 6 | 0,34 | 0,36 | |||
| Плиты минеральной ваты | 350 | 0,091 | 2 | 5 | 0,09 | 0,11 | |||
| Плиты минеральной ваты | 300 | 0,070 | 2 | 5 | 0,087 | 0,09 | |||
| Плиты минеральной ваты | 200 | 0,070 | 2 | 5 | 0,076 | 0,08 | |||
| Плиты минеральной ваты | 100 | 0,056 | 2 | 5 | 0,06 | 0,07 | |||
| Линолеум ПВХ | 1800 | 0,38 | 0 | 0 | 0,38 | 0,38 | |||
| Пенобетон | 1000 | 0,29 | 8 | 12 | 0,38 | 0,43 | |||
| Пенобетон | 800 | 0,21 | 8 | 12 | 0,33 | 0,37 | |||
| Пенобетон | 600 | 0,14 | 8 | 12 | 0,22 | 0,26 | |||
| Пенобетон | 400 | 0,11 | 6 | 12 | 0,14 | 0,15 | |||
| Пенобетон на известняке | 1000 | 0,31 | 12 | 18 | 0,48 | 0,55 | |||
| Пенобетон на цементе | 1200 | 0,37 | 15 | 22 | 0,60 | 0,66 | |||
| Пенополистирол (ПСБ-С25) | 15 – 25 | 0,029 – 0,033 | 2 | 10 | 0,035 – 0,052 | 0,040 – 0,059 | |||
| Пенополистирол (ПСБ-С35) | 25 – 35 | 0,036 – 0,041 | 2 | 20 | 0,034 | 0,039 | |||
| Лист пенополиуретановый | 80 | 0,041 | 2 | 5 | 0,05 | 0,05 | |||
| Панель пенополиуретановая | 60 | 0,035 | 2 | 5 | 0,41 | 0,41 | |||
| Облегченное пеностекло | 200 | 0,07 | 1 | 2 | 0,08 | 0,09 | |||
| Утяжеленное пеностекло | 400 | 0,11 | 1 | 2 | 0,12 | 0,14 | |||
| Пергамин | 600 | 0,17 | 0 | 0 | 0,17 | 0,17 | |||
| Перлит | 400 | 0,111 | 1 | 2 | 0,12 | 0,13 | |||
| Плита перлитоцементная | 200 | 0,041 | 2 | 3 | 0,052 | 0,06 | |||
| Мрамор | 2800 | 2,91 | 0 | 0 | 2,91 | 2,91 | |||
| Туф | 2000 | 0,76 | 3 | 5 | 0,93 | 1,05 | |||
| Бетон на зольном гравии | 1400 | 0,47 | 5 | 8 | 0,52 | 0,58 | |||
| Плита ДВП (ДСП) | 200 | 0,06 | 10 | 12 | 0,07 | 0,08 | |||
| Плита ДВП (ДСП) | 400 | 0,08 | 10 | 12 | 0,11 | 0,13 | |||
| Плита ДВП (ДСП) | 600 | 0,11 | 10 | 12 | 0,13 | 0,16 | |||
| Плита ДВП (ДСП) | 800 | 0,13 | 10 | 12 | 0,19 | 0,23 | |||
| Плита ДВП (ДСП) | 1000 | 0,15 | 10 | 12 | 0,23 | 0,29 | |||
| Полистиролбетон на портландцементе | 600 | 0,14 | 4 | 8 | 0,17 | 0,20 | |||
| Вермикулитобетон | 800 | 0,21 | 8 | 13 | 0,23 | 0,26 | |||
| Вермикулитобетон | 600 | 0,14 | 8 | 13 | 0,16 | 0,17 | |||
| Вермикулитобетон | 400 | 0,09 | 8 | 13 | 0,11 | 0,13 | |||
| Вермикулитобетон | 300 | 0,08 | 8 | 13 | 0,09 | 0,11 | |||
| Рубероид | 600 | 0,17 | 0 | 0 | 0,17 | 0,17 | |||
| Плита фибролит | 800 | 0,16 | 10 | 15 | 0,24 | 0,30 | |||
| Металл сталь | 7850 | 58 | 0 | 0 | 58 | 58 | |||
| Стекло | 2500 | 0,76 | 0 | 0 | 0,76 | 0,76 | |||
| Стекловата | 50 | 0,048 | 2 | 5 | 0,052 | 0,06 | |||
| Стекловолокно | 50 | 0,056 | 2 | 5 | 0,06 | 0,064 | |||
| Плита фибролит | 600 | 0,12 | 10 | 15 | 0,18 | 0,23 | |||
| Плита фибролит | 400 | 0,08 | 10 | 15 | 0,13 | 0,16 | |||
| Плита фибролит | 300 | 0,07 | 10 | 15 | 0,09 | 0,14 | |||
| Клееная фанера | 600 | 0,12 | 10 | 13 | 0,15 | 0,18 | |||
| Плита камышитовая | 300 | 0,07 | 10 | 15 | 0,09 | 0,14 | |||
| Раствор цементо-песчаный | 1800 | 0,58 | 2 | 4 | 0,76 | 0,93 | |||
| Металл чугун | 7200 | 50 | 0 | 0 | 50 | 50 | |||
| Раствор цементно-шлаковый | 1400 | 0,41 | 2 | 4 | 0,52 | 0,64 | |||
| Раствор сложного песка | 1700 | 0,52 | 2 | 4 | 0,70 | 0,87 | |||
| Сухая штукатурка | 800 | 0,15 | 4 | 6 | 0,19 | 0,21 | |||
| Плита камышитовая | 200 | 0,06 | 10 | 15 | 0,07 | 0,09 | |||
| Цементная штукатурка | 1050 | 0,15 | 4 | 6 | 0,34 | 0,36 | |||
| Плита торфяная | 300 | 0,064 | 15 | 20 | 0,07 | 0,08 | |||
| Плита торфяная | 200 | 0,052 | 15 | 20 | 0,06 | 0,064 | |||
Строительство каждого объекта лучше начинать с планировки проекта и тщательного расчета теплотехнических параметров. Точные данные позволит получить таблица теплопроводности строительных материалов. Правильное возведение зданий способствует оптимальным климатическим параметрам в помещении. А таблица поможет правильно подобрать сырье, которое будут использоваться для строительства.
Теплопроводность материалов влияет на толщину стен
Теплопроводность является показателем передачи тепловой энергии от нагреваемых предметов в помещении к предметам с более низкой температурой. Процесс теплообмена производится, пока температурные показатели не уравняются. Для обозначения тепловой энергии используется специальный коэффициент теплопроводности строительных материалов. Таблица поможет увидеть все требуемые значения. Параметр обозначает, сколько тепловой энергии пропускается через единицу площади в единицу времени. Чем больше данное обозначение, тем качественнее будет теплообмен. При возведении зданий необходимо применять материал с минимальным значением тепловой проводимости.
Коэффициент теплопроводности это такая величина, которая равна количеству теплоты, проходящей через метр толщины материала за час. Использование подобной характеристики обязательно для создания лучшей теплоизоляции. Теплопроводность следует учесть при подборе дополнительных утепляющих конструкций.
Что оказывает влияние на показатель теплопроводности?
Теплопроводность определяется такими факторами:
- пористость определяет неоднородность структуры. При пропуске тепла через такие материалы процесс охлаждения незначительный;
- повышенное значение плотности влияет на тесные соприкосновения частиц, что способствует более быстрому теплообмену;
- повышенная влажность увеличивает данный показатель.
Использование значений коэффициента теплопроводности на практике
Материалы представлены конструкционными и теплоизоляционными разновидностями. Первый вид обладает большими показателями теплопроводности. Они применяются для строительства перекрытий, ограждений и стен.
При помощи таблицы определяются возможности их теплообмена. Чтобы данный показатель был достаточно низким для нормального микроклимата в помещении стены из некоторых материалов должны быть особенно толстыми. Чтобы этого избежать, рекомендуется использовать дополнительные теплоизолирующие компоненты.
Показатели теплопроводности для готовых построек. Виды утеплений
При создании проекта нужно учитывать все способы утечки тепла. Оно может выходить через стены и крышу, а также через полы и двери. Если вы неправильно проведете расчеты проектирования, то придется довольствоваться только тепловой энергией, полученной от отопительных приборов. Здания, построенные из стандартного сырья: камня, кирпича либо бетона нужно дополнительно утеплять.
Дополнительная теплоизоляция проводится в каркасных зданиях. При этом деревянный каркас придает жесткости конструкции, а утепляющий материал прокладывается в пространство между стойками. В зданиях из кирпича и шлакоблоков утепление производится снаружи конструкции.
Выбирая утеплители необходимо обращать внимание на такие факторы, как уровень влажности, влияние повышенных температур и типа сооружения. Учитывайте определенные параметры утепляющих конструкций:
- показатель теплопроводности оказывает влияние на качество теплоизолирующего процесса;
- влагопоглощение имеет большое значение при утеплении наружных элементов;
- толщина влияет на надежность утепления. Тонкий утеплитель помогает сохранить полезную площадь помещения;
- важна горючесть. Качественное сырье имеет способность к самозатуханию;
- термоустойчивость отображает способность выдерживать температурные перепады;
- экологичность и безопасность;
- звукоизоляция защищает от шума.
В качестве утеплителей применяются следующие виды:
- минеральная вата устойчива к огню и экологична. К важным характеристикам относится низкая теплопроводность;
- пенопласт – это легкий материал с хорошими утеплительными свойствами. Он легко устанавливается и обладает влагоустойчивостью. Рекомендуется для применения в нежилых строениях;
- базальтовая вата в отличие от минеральной отличается лучшими показателями стойкости к влаге;
- пеноплэкс устойчив к влажности, повышенным температурам и огню. Имеет прекрасные показатели теплопроводности, прост в монтаже и долговечен;
- пенополиуретан известен такими качествами, как негорючесть, хорошие водоотталкивающие свойства и высокая пожаростойкость;
- экструдированный пенополистирол при производстве проходит дополнительную обработку. Обладает равномерной структурой;
- пенофол представляет из себя многослойный утепляющий пласт. В составе присутствует вспененный полиэтилен. Поверхность пластины покрывается фольгой для обеспечения отражения.
Для теплоизоляции могут применяться сыпучие типы сырья. Это бумажные гранулы или перлит. Они имеют стойкость к влаге и к огню. А из органических разновидностей можно рассмотреть волокно из древесины, лен или пробковое покрытие. При выборе, особое внимание уделяйте таким показателям как экологичность и пожаробезопасность.
Обратите внимание! При конструировании теплоизоляции, важно продумать монтаж гидроизолирующей прослойки. Это позволит избежать высокой влажности и повысит сопротивляемость теплообмену.
Таблица теплопроводности строительных материалов: особенности показателей
Таблица теплопроводности строительных материалов содержит показатели различных видов сырья, которое применяется в строительстве. Используя данную информацию, вы можете легко посчитать толщину стен и количество утеплителя.
Как использовать таблицу теплопроводности материалов и утеплителей?
В таблице сопротивления теплопередаче материалов представлены наиболее популярные материалы. Выбирая определенный вариант теплоизоляции важно учитывать не только физические свойства, но и такие характеристики как долговечность, цена и легкость установки.
Знаете ли вы, что проще всего выполнять монтаж пенооизола и пенополиуретана. Они распределяются по поверхности в виде пены. Подобные материалы легко заполняют полости конструкций. При сравнении твердых и пенных вариантов, нужно выделить, что пена не образует стыков.
Значения коэффициентов теплопередачи материалов в таблице
При произведении вычислений следует знать коэффициент сопротивления теплопередаче. Данное значение является отношением температур с обеих сторон к количеству теплового потока. Для того чтобы найти теплосопротивление определенных стен и используется таблица теплопроводности.
Все расчеты вы можете провести сами. Для этого толщина прослойки теплоизолятора делится на коэффициент теплопроводности. Данное значение часто указывается на упаковке, если это изоляция. Материалы для дома измеряются самостоятельно. Это касается толщины, а коэффициенты можно отыскать в специальных таблицах.
Коэффициент сопротивления помогает выбрать определенный тип теплоизоляции и толщину слоя материала. Сведения о паропроницаемости и плотности можно посмотреть в таблице.
При правильном использовании табличных данных вы сможете выбрать качественный материал для создания благоприятного микроклимата в помещении.
Теплопроводность строительных материалов (видео)
Возможно Вам также будет интересно:
Как сделать отопление в частном доме из полипропиленовых труб своими руками
Гидрострелка: назначение, принцип работы, расчеты
Схема отопления с принудительной циркуляцией двухэтажного дома – решение проблемы с теплом
При строительстве частных и многоквартирных домов приходится учитывать множество факторов и соблюдать большое количество норм и стандартов. К тому же перед строительством создается план дома, проводятся расчеты по нагрузке на несущие конструкции (фундамент, стены, перекрытия), коммуникациям и теплосопротивлению. Расчет сопротивления теплопередаче не менее важен, чем остальные. От него не только зависит, насколько будет дом теплым, и, как следствие, экономия на энергоносителях, но и прочность, надежность конструкции. Ведь стены и другие элементы ее могут промерзать. Циклы заморозки и разморозки разрушают строительный материал и приводят к обветшалости и аварийности зданий.
Теплопроводность
Любой материал способен проводить тепло. Этот процесс осуществляется за счет движения частиц, которые и передают изменение температуры. Чем они ближе друг к другу, тем процесс теплообмена происходит быстрее. Таким образом, более плотные материалы и вещества гораздо быстрее охлаждаются или нагреваются. Именно от плотности прежде всего зависит интенсивность теплопередачи. Она численно выражается через коэффициент теплопроводности. Он обозначается символом λ и измеряется в Вт/(м*°C). Чем выше этот коэффициент, тем выше теплопроводность материала. Обратной величиной для коэффициента теплопроводности является тепловое сопротивление. Оно измеряется в (м2*°C)/Вт и обозначается буквой R.
Применение понятий в строительстве
Для того чтобы определить теплоизоляционные свойства того или иного строительного материала, используют коэффициент сопротивления теплопередаче. Его значение для различных материалов дается практически во всех строительных справочниках.
Так как большинство современных зданий имеет многослойную структуру стен, состоящую из нескольких слоев различных материалов (внешняя штукатурка, утеплитель, стена, внутренняя штукатурка), то вводится такое понятие, как приведенное сопротивление теплопередаче. Оно рассчитывается так же, но в расчетах берется однородный аналог многослойной стены, пропускающий то же количество тепла за определенное время и при одинаковой разности температур внутри помещения и снаружи.
Приведенное сопротивление рассчитывается не на 1 м кв., а на всю конструкцию или какую-то ее часть. Оно обобщает показатель теплопроводности всех материалов стены.
Тепловое сопротивление конструкций
Все внешние стены, двери, окна, крыша являются ограждающей конструкцией. И так как они защищают дом от холода по-разному (имеют различный коэффициент теплопроводности), то для них индивидуально рассчитывается сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции. К таким конструкциям можно отнести и внутренние стены, перегородки и перекрытия, если в помещениях имеется разность температур. Здесь имеются в виду помещения, в которых разность температур значительная. К ним можно отнести следующие неотапливаемые части дома:
- Гараж (если он непосредственно примыкает к дому).
- Прихожая.
- Веранда.
- Кладовая.
- Чердак.
- Подвал.
В случае если эти помещения не отапливаются, то стену между ними и жилыми помещениями необходимо также утеплять, как и наружные стены.
Тепловое сопротивление окон
В воздухе частицы, которые участвуют в теплообмене, находятся на значительном расстоянии друг от друга, а следовательно, изолированный в герметичном пространстве воздух является лучшим утеплителем. Поэтому все деревянные окна раньше делались с двумя рядами створок. Благодаря воздушной прослойке между рамами сопротивление теплопередаче окон повышается. Этот же принцип применяется для входных дверей в частном доме. Для создания подобной воздушной прослойки ставят две двери на некотором расстоянии друг от друга или делают предбанник.
Такой принцип остался и в современных пластиковых окнах. Единственное отличие – высокое сопротивление теплопередачи стеклопакетов достигается не за счет воздушной прослойки, а за счет герметичных стеклянных камер, из которых откачан воздух. В таких камерах воздух разряжен и практически нет частиц, а значит, и передавать температуру нечему. Поэтому теплоизоляционные свойства современных стеклопакетов намного выше, чем у старых деревянных окон. Тепловое сопротивление такого стеклопакета – 0,4 (м2*°C)/Вт.
Современные входные двери для частных домов имеют многослойную структуру с одним или несколькими слоями утеплителей. К тому же дополнительное теплосопротивление дает установка резиновых или силиконовых уплотнителей. Благодаря этому дверь становится практически герметичной и установка второй не требуется.
Расчет теплового сопротивления
Расчет сопротивления теплопередаче позволяет оценить потери тепла в Вт и рассчитать необходимое дополнительное утепление и потери тепла. Благодаря этому можно грамотно подобрать необходимую мощность отопительного оборудования и избежать лишних трат на более мощное оборудование или энергоносители.
Для наглядности рассчитаем тепловое сопротивление стены дома из красного керамического кирпича. Снаружи стены будут утеплены экструдированным пенополистиролом толщиной 10 см. Толщина стен будет два кирпича – 50 см.
Сопротивление теплопередаче вычисляется по формуле R = d/λ, где d – это толщина материала, а λ – коэффициент теплопроводности материала. Из строительного справочника известно, что для керамического кирпича λ = 0,56 Вт/(м*°C), а для экструдированного пенополистирола λ = 0,036 Вт/(м*°C). Таким образом, R (кирпичной кладки) = 0,5 / 0,56 = 0,89 (м 2 *°C)/Вт, а R (экструдированного пенополистирола) = 0,1 / 0,036= 2,8 (м 2 *°C)/Вт. Для того чтобы узнать общее теплосопротивление стены, нужно сложить эти два значения: R = 3,59 (м 2 *°C)/Вт.
Таблица теплового сопротивления строительных материалов
Всю необходимую информацию для индивидуальных расчетов конкретных построек дает представленная ниже таблица сопротивления теплопередаче. Образец расчетов, приведенный выше, в совокупности с данными таблицы может также использоваться и для оценки потери тепловой энергии. Для этого используют формулу Q = S * T / R, где S – площадь ограждающей конструкции, а T – разность температур на улице и в помещении. В таблице приведены данные для стены толщиной 1 метр.
| Материал | R, (м 2 * °C)/Вт |
| Железобетон | 0,58 |
| Керамзитобетонные блоки | 1,5-5,9 |
| Керамический кирпич | 1,8 |
| Силикатный кирпич | 1,4 |
| Газобетонные блоки | 3,4-12,29 |
| Сосна | 5,6 |
| Минеральная вата | 14,3-20,8 |
| Пенополистирол | 20-32,3 |
| Экструдированный пенополистирол | 27,8 |
| Пенополиуретан | 24,4-50 |
Теплые конструкции, методы, материалы
Для того чтобы повысить сопротивление теплопередаче всей конструкции частного дома, как правило, используют строительные материалы с низким показателем коэффициента теплопроводности. Благодаря внедрению новых технологий в строительстве таких материалов становится все больше. Среди них можно выделить наиболее популярные:
- Дерево.
- Сэндвич-панели.
- Керамический блок.
- Керамзитобетонный блок.
- Газобетонный блок.
- Пеноблок.
- Полистиролбетонный блок и др.
Дерево является весьма теплым, экологически чистым материалом. Поэтому многие при строительстве частного дома останавливают выбор именно на нем. Это может быть как сруб, так и оцилиндрованное бревно или прямоугольный брус. В качестве материала в основном используется сосна, ель или кедр. Тем не менее это довольно капризный материал и требует дополнительных мер защиты от атмосферных воздействий и насекомых.
Сэндвич-панели – это довольно новый продукт на отечественном рынке строительных материалов. Тем не менее его популярность в частном строительстве очень возросла в последнее время. Ведь его основными плюсами является сравнительно невысокая стоимость и хорошее сопротивление теплопередаче. Это достигается за счет его строения. С наружных сторон находится жесткий листовой материал (ОСП-плиты, фанера, металлический профиль), а внутри - вспененный утеплитель или минеральная вата.
Строительные блоки
Высокое сопротивление теплопередаче всех строительных блоков достигается за счет наличия в их структуре воздушных камер или вспененной структуры. Так, например, некоторые керамические и другие виды блоков имеют специальные отверстия, которые при кладке стены идут параллельно ей. Таким образом, создаются закрытые камеры с воздухом, что является довольно эффективной мерой препятствия теплопередачи.
В других строительных блоках высокое сопротивление теплопередачи заключается в пористой структуре. Это может достигаться различными методами. В пенобетонных газобетонных блоках пористая структура образуется благодаря химической реакции. Другой способ – это добавление в цементную смесь пористого материала. Он применяется при изготовлении полистиролбетонных и керамзитобетонных блоков.
Нюансы применения утеплителей
Если сопротивление теплопередачи стены недостаточно для данного региона, то в качестве дополнительной меры могут применяться утеплители. Утепление стен, как правило, производится снаружи, но при необходимости может применяться и по внутренней части несущих стен.
На сегодняшний день существует множество различных утеплителей, среди которых наибольшей популярностью пользуются:
- Минеральная вата.
- Пенополиуретан.
- Пенополистирол.
- Экструдированный пенополистирол.
- Пеностекло и др.
Все они имеют очень низкий коэффициент теплопроводности, поэтому для утепления большинства стен толщины в 5-10 мм, как правило, достаточно. Но при этом следует учесть такой фактор, как паропроницаемость утеплителя и материала стен. По правилам, этот показатель должен возрастать наружу. Поэтому утепление стен из газобетона или пенобетона возможно только с помощью минеральной ваты. Остальные утеплители могут применяться для таких стен, если делается специальный вентиляционный зазор между стеной и утеплителем.
Заключение
Теплосопротивление материалов – это важный фактор, который следует учитывать при строительстве. Но, как правило, чем стеновой материал теплее, тем меньше плотность и прочность на сжатие. Это следует учитывать при планировке дома.
Методический материал для самостоятельного расчета толщины стен дома с примерами и теоретической частью.
Часть 1. Сопротивление теплопередаче - первичный критерий определения толщины стены
Чтобы определится с толщиной стены, которая необходима для соответствия нормам энергоэффективности, рассчитывают сопротивление теплопередаче проектируемой конструкции, согласно раздела 9 «Методика проектирования тепловой защиты зданий» СП 23-101-2004.
Сопротивление теплопередаче - это свойство материала, которое показывает, насколько способен удерживать тепло данный материал. Это удельная величина, которая показывает насколько медленно теряется тепло в ваттах при прохождении теплового потока через единичный объем при перепаде температур на стенках в 1°С. Чем выше значение данного коэффициента - тем «теплее» материал.
Все стены (несветопрозрачные ограждающие конструкции) считаются на термоспротивление по формуле:
R=δ/λ (м 2 ·°С/Вт), где:
δ - толщина материала, м;
λ - удельная теплопроводность, Вт/(м ·°С) (можно взять из паспортных данных материала либо из таблиц).
Полученную величину R общ сравнивают с табличным значением в СП 23-101-2004.
Чтобы ориентироваться на нормативный документ необходимо выполнить расчет количества тепла, необходимого для обогрева здания. Он выполняется по СП 23-101-2004, получаемая величина «градусо·сутки». Правила рекомендуют следующие соотношения.
| Материал стены | Сопротивление теплопередаче (м 2 ·°С/Вт) / область применения (°С·сут) |
||||
| конструкционный | теплоизоляционный | Двухслойные с наружной теплоизоляцией | Трехслойные с изоляцией в середине | С невентили- руемой атмосферной прослойкой | С вентилируемой атмосферной прослойкой |
| Пенополистирол | |||||
| Минеральная вата | |||||
| Керамзитобетон (гибкие связи, шпонки) | Пенополистирол | ||||
| Минеральная вата | |||||
| Блоки из ячеистого бетона с кирпичной облицовкой | Ячеистый бетон | ||||
| Примечание. В числителе (перед чертой) - ориентировочные значения приведенного сопротивления теплопередаче наружной стены, в знаменателе (за чертой) - предельные значения градусо-суток отопительного периода, при которых может быть применена данная конструкция стены. |
|||||
Полученные результаты необходимо сверить с нормами п. 5. СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».
Также следует учитывать климатические условия зоны, где возводится здание: для разных регионов разные требования из-за разных температурных и влажностных режимов. Т.е. толщина стены из газоблока не должна быть одинаковой для приморского района, средней полосы России и крайнего севера. В первом случае необходимо будет скорректировать теплопроводность с учетом влажности (в большую сторону: повышенная влажность снижает термосопротивление), во втором - можно оставить «как есть», в третьем - обязательно учитывать, что теплопроводность материала вырастет из-за большего перепада температур.
Часть 2. Коэффициент теплопроводности материалов стен
Коэффициент теплопроводности материалов стен - эта величина, которая показывает удельную теплопроводность материала стены, т.е. сколько теряется тепла при прохождении теплового потока через условный единичный объем с разницей температур на его противоположных поверхностях в 1°С. Чем ниже значение коэффициента теплопроводности стен - тем здание получится теплее, чем выше значение - тем больше придется заложить мощности в систему отопления.
По сути, это величина обратная термическому сопротивлению, рассмотренному в части 1 настоящей статьи. Но это касается только удельных величин для идеальных условий. На реальный коэффициент теплопроводности для конкретного материала влияет ряд условий: перепад температур на стенках материала, внутренняя неоднородная структура, уровень влажности (который увеличивает уровень плотности материала, и, соответственно, повышает его теплопроводность) и многие другие факторы. Как правило, табличную теплопроводность необходимо уменьшать минимум на 24% для получения оптимальной конструкции для умеренных климатических зон.
Часть 3. Минимально допустимое значение сопротивления стен для различных климатических зон.
Минимально допустимое термосопротивление рассчитывается для анализа теплотехнических свойств проектируемой стены для различных климатических зон. Это нормируемая (базовая) величина, которая показывает, каким должно быть термосопротивление стены в зависимости от региона. Сначала вы выбираете материал для конструкции, просчитываете термосопротивление своей стены (часть 1), а потом сравниваете с табличными данными, содержащимися в СНиП 23-02-2003. В случае, если полученное значение окажется меньше установленного правилами, то необходимо либо увеличить толщину стены, либо утеплить стену теплоизоляционным слоем (например, минеральной ватой).
Согласно п. 9.1.2 СП 23-101-2004, минимально допустимое сопротивление теплопередаче R о (м 2 ·°С/Вт) ограждающей конструкции рассчитывается как
R о = R 1 + R 2 +R 3 , где:
R 1 =1/α вн, где α вн - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, Вт/(м 2 × °С), принимаемый по таблице 7 СНиП 23-02-2003;
R 2 = 1/α внеш, где α внеш - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности ограждающей конструкции для условий холодного периода, Вт/(м 2 × °С), принимаемый по таблице 8 СП 23-101-2004;
R 3 - общее термосопротивление, расчет которого описан в части 1 настоящей статьи.
При наличии в ограждающей конструкции прослойки, вентилируемой наружным воздухом, слои конструкции, расположенные между воздушной прослойкой и наружной поверхностью, в этом расчете не учитываются. А на поверхности конструкции, обращенной в сторону вентилируемой воздухом снаружи прослойки, следует принимать коэффициент теплоотдачи α внеш равным 10,8 Вт/(м 2 ·°С).
Таблица 2. Нормируемые значения термосопротивления для стен по СНиП 23-02-2003.
Уточненные значения градусо-суток отопительного периода, указаны в таблице 4.1 справочного пособия к СНиП 23-01-99* Москва, 2006.
Часть 4. Расчет минимально допустимой толщины стены на примере газобетона для Московской области.
Рассчитывая толщину стеновой конструкции, берем те же данные, что указаны в Части 1 настоящей статьи, но перестраиваем основную формулу: δ = λ·R, где δ - толщина стены, λ - теплопроводность материала, а R - норма теплосопротивления по СНиП.
Пример расчета минимальной толщины стены из газобетона с теплопроводностью 0,12 Вт/м°С в Московской области со средней температурой внутри дома в отопительный период +22°С.
- Берем нормируемое теплосопротивление для стен в Московском регионе для температуры +22°C: R req = 0,00035·5400 + 1,4 = 3,29 м 2 °C/Вт
- Коэффициент теплопроводности λ для газобетона марки D400 (габариты 625х400х250 мм) при влажности 5% = 0,147 Вт/м∙°С.
- Минимальная толщина стены из газобетонного камня D400: R·λ = 3,29·0,147 Вт/м∙°С=0,48 м.
Вывод: для Москвы и области для возведения стен с заданным параметром теплосопротивления нужен газобетонный блок с габаритом по ширине не менее 500 мм, либо блок с шириной 400 мм и последующим утеплением (минвата+оштукатуривание, например), для обеспечения характеристик и требований СНиП в части энергоэффективности стеновых конструкций.
Таблица 3. Минимальная толщина стен, возводимых из различных материалов, соответствующих нормам теплового сопротивления согласно СНиП.
| Материал | Толщина стены, м | проводность, | |
| Керамзитоблоки | Для строительства несущих стен используют марку не менее D400. |
||
| Шлакоблоки | |||
| Силикатный кирпич | |||
| Газосиликатные блоки d500 | Использую марку от D400 и выше для домостроения |
||
| Пеноблок | строительство только каркасным способом |
||
| Ячеистый бетон | Теплопроводность ячеистого бетона прямо пропорциональна его плотности: чем «теплее» камень, тем он менее прочен. |
||
| Минимальный размер стен для каркасных сооружений |
|||
| Кирпич керамический полнотелый | |||
| Песко-бетонные блоки | При 2400 кг/м³ в условиях нормальной температуры и влажности воздуха. |
Часть 5. Принцип определения значения сопротивления теплопередачи в многослойной стене.
Если вы планируете построить стену из нескольких видов материала (например, строительный камень+минеральный утеплитель+штукатурка), то R рассчитывается для каждого вида материала отдельно (по этой же формуле), а потом суммируется:
R общ = R 1 + R 2 +…+ R n + R a.l где:
R 1 -R n - термосопротивления различных слоев
R a.l - сопротивление замкнутой воздушной прослойки, если она присутствует в конструкции (табличные значения берутся в СП 23-101-2004, п. 9, табл. 7)
Пример расчета толщины минераловатного утеплителя для многослойной стены (шлакоблок - 400 мм, минеральная вата - ? мм, облицовочный кирпич - 120 мм) при значении сопротивления теплопередаче 3,4 м 2 *Град С/Вт (г. Оренбург).
R=Rшлакоблок+Rкирпич+Rвата=3,4
Rшлакоблок = δ/λ = 0,4/0,45 = 0,89 м 2 ×°С/Вт
Rкирпич = δ/λ = 0,12/0,6 = 0,2 м 2 ×°С/Вт
Rшлакоблок+Rкирпич=0,89+0,2 = 1,09 м 2 ×°С/Вт (<3,4).
Rвата=R-(Rшлакоблок+Rкирпич) =3.4-1,09=2,31 м 2 ×°С/Вт
δвата=Rвата·λ=2,31*0,045=0,1 м=100 мм (принимаем λ=0,045 Вт/(м×°С) - среднее значение теплопроводности для минеральной ваты различных видов).
Вывод: для соблюдения требований по сопротивлению теплопередачи можно использовать керамзитобетонные блоки в качестве основной конструкции с облицовкой ее керамическим кирпичом и прослойкой из минеральной ваты теплопроводностью не менее 0,45 и толщиной от 100 мм.
Вопросы и ответы по теме
По материалу пока еще не задан ни один вопрос, у вас есть возможность сделать это первымПоследние 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.
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).
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.
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.
| 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:
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.
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.