Satu dari karakteristik yang paling penting beton, tentu saja, adalah konduktivitas termalnya. Indikator ini akan berubah jenis yang berbeda materi bisa dalam batas yang signifikan. BergantungPpertama-tama, daribaikpengisi yang digunakan di dalamnya. Semakin ringan bahannya, semakin baik isolatornya terhadap dingin.
Apa itu konduktivitas termal: definisi
Saat membangun bangunan dan struktur, bahan yang berbeda dapat digunakan. Bangunan perumahan dan industri di iklim Rusia biasanya diisolasi. Artinya, selama konstruksinya, isolator khusus digunakan, yang tujuan utamanya adalah untuk pemeliharaan suhu nyaman dalam ruangan. Saat menghitung kuantitas yang dibutuhkan wol mineral atau polistiren yang diperluas di wajib konduktivitas termal dari bahan dasar yang digunakan untuk konstruksi struktur penutup diperhitungkan.
Seringkali bangunan dan struktur di negara kita dibangun dari berbagai jenis beton. Saya juga menggunakan untuk tujuan iniYuada batu batadan sebatang pohon.Sebenarnya konduktivitas termal sendiri adalah kemampuan suatu zat untuk mentransfer energi dalam ketebalannya akibat pergerakan molekul. Proses serupa dapat terjadi baik pada bagian padat material maupun pada pori-porinya. Dalam kasus pertama disebut konduksi, dalam kasus kedua - konveksi.Pendinginan materialnya banyak berjalan lebih cepat di bagian yang sulit. Udara yang mengisi pori-pori menahan panas, tentu saja lebih baik.
Indikatornya bergantung pada apa?
Kesimpulan berikut dapat ditarik dari semua hal di atas. Tergantung tkonduktivitas termal beton,kayu dan batu bata, seperti bahan lainnya,darimilik mereka:
- kepadatan;
- porositas;
- kelembaban.
Ketika meningkat, tingkat konduktivitas termalnya juga meningkat. Semakin banyak pori-pori pada suatu bahan, semakin baik bahan isolator terhadap dingin.
Jenis beton
DI DALAM konstruksi modern Berbagai jenis bahan ini dapat digunakan. Namun semua beton yang ada di pasaran dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok besar:
- berat;
- berbusa ringan atau dengan pengisi berpori.
Konduktivitas termal beton berat: indikator
Bahan-bahan tersebut juga dibagi menjadi dua kelompok utama. Beton dapat digunakan dalam konstruksi:
- berat;
- sangat berat.
Dalam produksi bahan jenis kedua, digunakan bahan pengisi seperti potongan logam, hematit, magnetit, dan barit. Beton ekstra berat biasanya hanya digunakan dalam pembangunan fasilitas yang tujuan utamanya adalah proteksi radiasi. Kelompok ini mencakup bahan dengan massa jenis 2500 kg/m3.
Beton berat konvensional dibuat dengan menggunakan jenis bahan pengisi seperti granit, diabase atau batu kapur, yang terbuat dari batuan pecah. Dalam konstruksi bangunan dan struktur, digunakan 1600-2500 kg/m 3 yang serupa.
Jenis apa pada kasus ini konduktivitas termal beton? Meja,disajikan di bawah ini menunjukkan indikator-indikator yang khas jenis yang berbeda bahan berat.
Konduktivitas termal beton seluler ringan
Bahan tersebut juga diklasifikasikan menjadi dua jenis utama. Beton berbahan dasar pengisi berpori sangat sering digunakan dalam konstruksi. Tanah liat yang diperluas, tufa, terak, dan batu apung digunakan sebagai bahan terakhir. Pada kelompok kedua beton ringan digunakan bahan pengisi biasa. Namun selama proses pengadukan, bahan tersebut berbusa. Alhasil, setelah matang masih banyak pori-pori yang tersisa di dalamnya.
Tkonduktivitas termal betonparu-paru sangat rendah.Tetapi pada saat yang sama, dalam hal karakteristik kekuatan, bahan tersebut lebih rendah daripada bahan berat. Beton ringan paling sering digunakan untuk konstruksi berbagai macam perumahan dan bangunan luar tidak terkena beban berat.
Mereka diklasifikasikan tidak hanya berdasarkan metode pembuatannya, tetapi juga berdasarkan tujuan. Dalam hal ini, ada materi:
- isolasi termal (dengan kepadatan hingga 800 kg/m3);
- isolasi struktural dan termal (hingga 1400 kg/m3);
- struktural (sampai 1800 kg/m3).
Konduktivitas termal beton seluler berbagai jenis paru-paru disajikandi meja.
Bahan isolasi termal
Ini biasanya digunakan untuk pelapis dinding yang terbuat dari batu bata atau dituang mortar semen. Seperti yang dapat dilihat dari tabel,beton konduktivitas termalAkelompok ini dapat bervariasi dalam rentang yang cukup besar.
Beton jenis ini paling sering digunakan sebagai bahan isolasi. Namun terkadang berbagai jenis struktur penutup kecil didirikan darinya.
Struktural, isolasi termal dan bahan struktural
Dari kelompok ini, beton busa, beton batu apung terak, dan beton terak paling sering digunakan dalam konstruksi. Beberapa jenis beton tanah liat diperluas dengan kepadatan lebih dari 0,29W/(m°C)juga dapat diklasifikasikan sebagai varietas ini.
Sering sekali seperti inibeton dengan konduktivitas termal rendah digunakan langsung sebagaibahan bangunan. Namun terkadang juga digunakan sebagai isolator yang tidak memungkinkan masuknya dingin.
Bagaimana konduktivitas termal bergantung pada kelembaban?
Semua orang tahu bahwa hampir semua bahan kering memiliki insulasi yang jauh lebih baik dari dingin daripada bahan basah. Hal ini terutama disebabkan oleh rendahnya tingkat konduktivitas termal air.Melindungi dinding beton, lantai dan langit-langitruangan dari suhu luar yang rendah, seperti yang kami ketahui, terutama disebabkan oleh adanya pori-pori berisi udara pada material. Saat basah, yang terakhir digantikan oleh air. Dan, oleh karena itu, jumlahnya meningkat secara signifikanSaat musim dingin, air yang masuk ke pori-pori bahan membeku.Hasilnya adalah itukualitas penahan panas pada dinding, lantai, dan langit-langit semakin berkurang.
Tingkat permeabilitas kelembaban berbagai jenis beton mungkin tidak sama. Menurut indikator ini, materi diklasifikasikan menjadi beberapa tingkatan.
Kayu sebagai isolator
Baik beton berat dan ringan "dingin", konduktivitas termalKeyang rendah,Tentu saja,Sangatpopuleredan penampilan yang dicariSpembanguntidakbahanov. Bagaimanapun, fondasi sebagian besar bangunan dan struktur dibangun darinyamortar semen dicampur dengan batu pecah atau batu puing.
MenerapkanBcampuran beton atau balok dibuat darinya dan untuk konstruksi struktur penutup. Namun seringkali bahan lain, misalnya kayu, digunakan untuk merakit lantai, langit-langit dan dinding. Kayu dan papan, tentu saja, kurang tahan lama dibandingkan beton. Namun, tingkat konduktivitas termal kayu tentu saja jauh lebih rendah. Untuk beton, angka ini, seperti yang kami ketahui, adalah 0,12-1,74W/(m°C).Koefisien konduktivitas termal kayu antara lain bergantung pada spesies tertentu.
Untuk ras lain, angka ini mungkin berbeda.Dipercaya bahwa konduktivitas termal rata-rata kayu melintasi serat adalah 0,14W/(m°C). Cedar mengisolasi ruangan dari suhu dingin terbaik. Konduktivitas termalnya hanya 0,095 W/(m C).
Bata sebagai isolator
Selanjutnya, sebagai perbandingan, kami akan mempertimbangkan karakteristik konduktivitas termal dan bahan bangunan populer ini.Menurut kualitas kekuatanbatatidak hanya tidak kalah dengan beton, tetapi seringkali lebih unggul darinya.Hal yang sama berlaku untuk kepadatan batu bangunan ini. Semua batu bata digunakan saat ini dalam konstruksi bangunan dan strukturKediklasifikasikan menjadi keramik dan silikat.
Kedua jenis batu ini selanjutnya dapat berupa:
- bertubuh penuh;
- dengan rongga;
- ditempatkan.
Tentu saja, batu bata padat menahan panas lebih buruk daripada batu bata berlubang dan berlubang.
Konduktivitas termal beton dan batu bata, tJadi, secara praktis sama saja. Baik silikat maupun isolasi ruangan dari hawa dingin agak lemah. Oleh karena itu, rumah yang dibangun dari bahan tersebut juga harus diisolasi. Sebagai isolator untuk selubung dinding bata dengan cara yang sama seperti yang dituangkan dari beton berat biasa, busa polistiren atau wol mineral. Blok berpori juga dapat digunakan untuk tujuan ini.
Bagaimana cara menghitung koefisien konduktivitas termal?
Indikator ini ditentukan oleh bahan yang berbeda, termasuk beton, menurut rumus khusus. Sebanyak dua metode dapat digunakan. Konduktivitas termal beton ditentukan dengan rumus Kaufman. Ini terlihat seperti ini:
0,0935x(m) 0,5x2,28m + 0,025, dengan m adalah massa larutan.
Untuk larutan basah (lebih dari 3%), rumus Nekrasov digunakan:(0,196 + 0,22 m2) 0,5 - 0,14 .
KEbeton tanah liat diperluas dengan massa jenis 1000 kg/m3 mempunyai massa 1 kg. Masing-masing,Misalnya,menurut Kaufman, dalam hal ini koefisiennya adalah 0,238.Konduktivitas termal beton ditentukan pada suhu campuran C. Untuk bahan dingin dan panas, indikatornya mungkin sedikit berbeda.
Satu dari indikator yang paling penting bahan bangunan, terutama di iklim Rusia, adalah konduktivitas termalnya, yang mana pandangan umum didefinisikan sebagai kemampuan suatu benda untuk menukar panas (yaitu, mendistribusikan panas dari lingkungan yang lebih panas ke lingkungan yang lebih dingin).
Dalam hal ini, lingkungan yang lebih dingin adalah jalanan, dan lingkungan yang lebih panas adalah jalanan ruang batin(di musim panas sering kali terjadi sebaliknya). Karakteristik komparatif diberikan dalam tabel:
Koefisien dihitung sebagai banyaknya kalor yang melewati suatu bahan setebal 1 meter dalam waktu 1 jam bila perbedaan suhu antara dalam dan luar adalah 1 derajat Celcius. Oleh karena itu, satuan ukuran bahan bangunan adalah W/ (m*oC) - 1 Watt dibagi dengan hasil kali meter dan derajat.
| Bahan | Konduktivitas termal, W/(m derajat) | Kapasitas panas, J/(kg derajat) | Kepadatan, kg/m3 |
| Semen asbes | 27759 | 1510 | 1500-1900 |
| Lembaran semen asbes | 0.41 | 1510 | 1601 |
| Asbozurit | 0.14-0.19 | — | 400-652 |
| Asbomika | 0.13-0.15 | — | 450-625 |
| Asbotekstolit G (GOST 5-78) | — | 1670 | 1500-1710 |
| Aspal | 0.71 | 1700-2100 | 1100-2111 |
| Beton aspal (GOST 9128-84) | 42856 | 1680 | 2110 |
| Aspal di lantai | 0.8 | — | — |
| Asetal (poliasetal, poliformaldehida) POM | 0.221 | — | 1400 |
| Birch | 0.151 | 1250 | 510-770 |
| Beton ringan dengan batu apung alami | 0.15-0.45 | — | 500-1200 |
| Beton di atas kerikil abu | 0.24-0.47 | 840 | 1000-1400 |
| Beton di atas batu pecah | 0.9-1.5 | — | 2200-2500 |
| Beton pada terak ketel | 0.57 | 880 | 1400 |
| Beton di atas pasir | 0.71 | 710 | 1800-2500 |
| Beton berbahan dasar terak bahan bakar | 0.3-0.7 | 840 | 1000-1800 |
| Beton silikat padat | 0.81 | 880 | 1800 |
| perlit aspal | 0.09-0.13 | 1130 | 300-410 |
| Blok beton aerasi | 0.15-0.3 | — | 400-800 |
| Blok keramik berpori | 0.2 | — | — |
| Wol mineral ringan | 0.045 | 920 | 50 |
| Wol mineral berat | 0.055 | 920 | 100-150 |
| beton busa, gas dan busa silikat | 0.08-0.21 | 840 | 300-1000 |
| Beton gas dan abu busa | 0.17-0.29 | 840 | 800-1200 |
| Dapatkaninax | 0.230 | 1400 | 1350 |
| Gipsum cetakan kering | 0.430 | 1050 | 1100-1800 |
| dinding kering | 0.12-0.2 | 950 | 500-900 |
| Solusi gipsum perlit | 0.140 | — | — |
| Tanah liat | 0.7-0.9 | 750 | 1600-2900 |
| Tanah liat tahan api | 42826 | 800 | 1800 |
| Kerikil (pengisi) | 0.4-0.930 | 850 | 1850 |
| Kerikil tanah liat yang diperluas (GOST 9759-83) - penimbunan kembali | 0.1-0.18 | 840 | 200-800 |
| Kerikil Shungizite (GOST 19345-83) - penimbunan kembali | 0.11-0.160 | 840 | 400-800 |
| Granit (pelapis) | 42858 | 880 | 2600-3000 |
| Tanah 10% air | 27396 | — | — |
| Tanah berpasir | 42370 | 900 | — |
| Tanahnya kering | 0.410 | 850 | 1500 |
| Ter | 0.30 | — | 950-1030 |
| Besi | 70-80 | 450 | 7870 |
| Beton bertulang | 42917 | 840 | 2500 |
| Beton bertulang | 20090 | 840 | 2400 |
| Abu kayu | 0.150 | 750 | 780 |
| Emas | 318 | 129 | 19320 |
| Debu batu bara | 0.1210 | — | 730 |
| Batu keramik berpori | 0.14-0.1850 | — | 810-840 |
| Karton bergelombang | 0.06-0.07 | 1150 | 700 |
| Menghadapi karton | 0.180 | 2300 | 1000 |
| Karton berlapis lilin | 0.0750 | — | — |
| Karton tebal | 0.1-0.230 | 1200 | 600-900 |
| Karton gabus | 0.0420 | — | 145 |
| Karton konstruksi multilayer | 0.130 | 2390 | 650 |
| Karton isolasi termal | 0.04-0.06 | — | 500 |
| Karet alam | 0.180 | 1400 | 910 |
| Karet padat | 0.160 | — | — |
| Karet berfluorinasi | 0.055-0.06 | — | 180 |
| Pohon cedar merah | 0.095 | — | 500-570 |
| Tanah liat yang diperluas | 0.16-0.2 | 750 | 800-1000 |
| Beton tanah liat ringan yang diperluas | 0.18-0.46 | — | 500-1200 |
| Batu bata tanur tinggi (tahan api) | 0.5-0.8 | — | 1000-2000 |
| Batu bata diatom | 0.8 | — | 500 |
| Bata isolasi | 0.14 | — | — |
| Batu bata karborundum | — | 700 | 1000-1300 |
| Bata merah padat | 0.67 | 840-880 | 1700-2100 |
| Bata merah berpori | 0.440 | — | 1500 |
| Bata klinker | 0.8-1.60 | — | 1800-2000 |
| Batu bata silika | 0.150 | — | — |
| Menghadapi batu bata | 0.930 | 880 | 1800 |
| Bata berongga | 0.440 | — | — |
| Bata silikat | 0.5-1.3 | 750-840 | 1000-2200 |
| Bata silikat dari itu. kekosongan | 0.70 | — | — |
| Bata silikat berlubang | 0.40 | — | — |
| Bata padat | 0.670 | — | — |
| Bata konstruksi | 0.23-0.30 | 800 | 800-1500 |
| Batu bata tiga kali lipat | 0.270 | 710 | 700-1300 |
| Batu bata terak | 0.580 | — | 1100-1400 |
| Lembaran gabus tebal | 0.05 | — | 260 |
| Magnesia berupa segmen untuk insulasi pipa | 0.073-0.084 | — | 220-300 |
| damar wangi aspal | 0.70 | — | 2000 |
| Tikar basal, kanvas | 0.03-0.04 | — | 25-80 |
| Tikar wol mineral yang dijahit | 0.048-0.056 | 840 | 50-125 |
| Nilon | 0.17-0.24 | 1600 | 1300 |
| Serbuk gergaji kayu | 0.07-0.093 | — | 200-400 |
| Menyeret | 0.05 | 2300 | 150 |
| Panel dinding plester | 0.29-0.41 | — | 600-900 |
| Parafin | 0.270 | — | 870-920 |
| Parket kayu ek | 0.420 | 1100 | 1800 |
| Parket sepotong | 0.230 | 880 | 1150 |
| Parket panel | 0.170 | 880 | 700 |
| Batu apung | 0.11-0.16 | — | 400-700 |
| Beton batu apung | 0.19-0.52 | 840 | 800-1600 |
| Beton busa | 0.12-0.350 | 840 | 300-1250 |
| Busa membuka kembali FRP-1 | 0.041-0.043 | — | 65-110 |
| Panel busa poliuretan | 0.025 | — | — |
| Penosilalsit | 0.122-0.320 | — | 400-1200 |
| Kaca busa ringan | 0.045-0.07 | — | 100..200 |
| Kaca busa atau kaca gas | 0.07-0.11 | 840 | 200-400 |
| Penofol | 0.037-0.039 | — | 44-74 |
| Perkamen | 0.071 | — | — |
| Pasir dengan kadar air 0%. | 0.330 | 800 | 1500 |
| Pasir dengan kadar air 10%. | 0.970 | — | — |
| Pasir dengan kelembaban 20%. | 12055 | — | — |
| Piring gabus | 0.043-0.055 | 1850 | 80-500 |
| Menghadapi ubin, ubin | 42856 | — | 2000 |
| Poliuretan | 0.320 | — | 1200 |
| Polietilen Kepadatan Tinggi | 0.35-0.48 | 1900-2300 | 955 |
| Polietilen densitas rendah | 0.25-0.34 | 1700 | 920 |
| Karet busa | 0.04 | — | 34 |
| Semen portland (mortir) | 0.470 | — | — |
| Rentang tekan | 0.26-0.22 | — | — |
| Butiran gabus | 0.038 | 1800 | 45 |
| Gabus mineral berbahan dasar bitumen | 0.073-0.096 | — | 270-350 |
| Steker teknis | 0.037 | 1800 | 50 |
| Lantai gabus | 0.078 | — | 540 |
| Batu cangkang | 0.27-0.63 | 835 | 1000-1800 |
| Mortar nat gipsum | 0.50 | 900 | 1200 |
| Karet berpori | 0.05-0.17 | 2050 | 160-580 |
| Ruberoid (GOST 10923-82) | 0.17 | 1680 | 600 |
| Benang halus dari kaca | 0.03 | 800 | 155-200 |
| fiberglass | 0.040 | 840 | 1700-2000 |
| Beton Tufo | 0.29-0.64 | 840 | 1200-1800 |
| Batubara keras biasa | 0.24-0.27 | — | 1200-1350 |
| Beton batu apung terak (beton termosit) | 0.23-0.52 | 840 | 1000-1800 |
| Plester gipsum | 0.30 | 840 | 800 |
| Batu pecah dari terak tanur tinggi | 0.12-0.18 | 840 | 400-800 |
| wol ramah lingkungan | 0.032-0.041 | 2300 | 35-60 |
Perbandingan konduktivitas termal bahan bangunan, serta kepadatan dan permeabilitas uapnya disajikan dalam tabel.
Bahan paling efektif yang digunakan dalam konstruksi rumah ditandai dengan huruf tebal.
Dibawah ini adalah diagram visual, dari situ mudah untuk melihat seberapa tebal dinding yang terbuat dari bahan berbeda agar dapat menahan jumlah panas yang sama.
Jelas, dalam indikator ini, bahan buatan (misalnya busa polistiren) memiliki keunggulan.
Gambaran yang kurang lebih sama dapat dilihat jika Anda membuat diagram bahan bangunan yang paling sering digunakan dalam pekerjaan.
Di mana sangat penting memiliki syarat lingkungan. Di bawah ini adalah tabel konduktivitas termal bahan bangunan yang digunakan:
- dalam kondisi normal (A);
- dalam kondisi kelembaban tinggi(B);
- di iklim kering.
Data diambil berdasarkan kode dan peraturan bangunan terkait (SNiP II-3-79), serta dari sumber Internet terbuka (halaman web produsen bahan terkait). Jika tidak ada data tentang kondisi pengoperasian tertentu, maka kolom pada tabel tidak diisi.
Semakin tinggi indikatornya, semakin banyak panas yang dipindahkan dalam kondisi lain. kondisi yang setara. Jadi, untuk beberapa jenis busa polistiren angkanya 0,031, dan untuk busa poliuretan - 0,041. Di sisi lain, beton memiliki koefisien yang jauh lebih tinggi - 1,51, oleh karena itu, beton mentransmisikan panas jauh lebih baik daripada bahan buatan.
Kehilangan panas komparatif melalui permukaan yang berbeda rumah dapat dilihat pada diagram (100% - total kerugian).
Tentunya sebagian besar berasal dari dinding, jadi menyelesaikan bagian ruangan ini adalah tugas yang paling penting, terutama di iklim utara.
Video untuk referensi
Penggunaan bahan dengan konduktivitas termal rendah dalam isolasi rumah
Saat ini, bahan buatan terutama digunakan - busa polistiren, wol mineral, busa poliuretan, busa polistiren, dan lainnya. Mereka sangat efektif, terjangkau dan cukup mudah dipasang, tanpa memerlukan keahlian khusus.
- saat membangun dinding (diperlukan ketebalan yang lebih sedikit, karena beban utama konservasi panas ditanggung oleh bahan insulasi termal);
- saat merawat rumah (lebih sedikit sumber daya yang dihabiskan untuk pemanasan).
Styrofoam
Ini adalah salah satu pemimpin di kategorinya, yang banyak digunakan untuk insulasi dinding baik luar maupun dalam. Koefisiennya sekitar 0,052-0,055 W/(oC*m).
Bagaimana memilih isolasi berkualitas
Saat memilih sampel tertentu, penting untuk memperhatikan labelnya - ini berisi semua informasi dasar yang mempengaruhi properti.
Misalnya PSB-S-15 artinya sebagai berikut:
Wol mineral
Bahan isolasi lain yang cukup umum digunakan baik di dalam maupun di luar ruangan. dekorasi eksterior tempat adalah wol mineral.
Bahannya cukup tahan lama, murah dan mudah dipasang. Pada saat yang sama, tidak seperti busa polistiren, busa ini menyerap kelembapan dengan baik, sehingga harus digunakan saat menggunakannya bahan anti air, yang meningkatkan biaya pekerjaan instalasi.
Istilah "konduktivitas termal" diterapkan pada sifat bahan yang ditransmisikan energi termal dari daerah panas ke dingin. Konduktivitas termal didasarkan pada pergerakan partikel di dalam zat dan bahan. Kemampuan perpindahan energi panas dalam pengukuran kuantitatif adalah koefisien konduktivitas termal. Siklus perpindahan energi panas, atau pertukaran panas, dapat terjadi pada zat apa pun dengan distribusi yang tidak merata pada bagian suhu yang berbeda, tetapi koefisien konduktivitas termal bergantung pada tekanan dan suhu dalam bahan itu sendiri, serta pada keadaannya - gas. , cair atau padat.
Secara fisik, konduktivitas termal suatu bahan sama dengan jumlah panas yang mengalir melalui suatu benda homogen dengan dimensi dan luas tertentu selama periode waktu tertentu pada perbedaan suhu tertentu (1 K). Dalam sistem SI, indikator satuan yang memiliki koefisien konduktivitas termal biasanya diukur dalam W/(m K).
Cara menghitung konduktivitas termal menggunakan hukum Fourier
Dalam rezim termal tertentu, kerapatan fluks selama perpindahan panas berbanding lurus dengan vektor kenaikan suhu maksimum, yang parameternya bervariasi dari satu area ke area lain, dan modulo dengan laju kenaikan suhu yang sama dalam arah. vektor:
q → = − ϰ x lulusan x (T), dimana:
- q → – arah massa jenis suatu benda yang mentransmisikan panas, atau volume aliran panas yang mengalir melalui suatu area untuk satuan waktu tertentu melalui area tertentu, tegak lurus terhadap semua sumbu;
- ϰ – koefisien konduktivitas termal spesifik material;
- T – suhu material.
Saat menerapkan hukum Fourier, inersia aliran energi panas tidak diperhitungkan, yang berarti perpindahan panas seketika dari titik mana pun ke jarak berapa pun. Oleh karena itu, rumus tersebut tidak dapat digunakan untuk menghitung perpindahan panas selama proses yang telah terjadi frekuensi tinggi pengulangan. Ini adalah radiasi ultrasonik, transfer energi panas melalui gelombang kejut atau pulsa, dll. Ada solusi menurut hukum Fourier dengan istilah relaksasi:
τ x ∂ q / ∂ t = − (q + ϰ x ∇T) .
Jika relaksasi τ terjadi seketika, maka rumusnya berubah menjadi hukum Fourier.
Tabel perkiraan konduktivitas termal bahan:
| Dasarnya | Nilai konduktivitas termal, W/(m K) |
| Grafena keras | 4840 + / – 440 – 5300 + / – 480 |
| berlian | 1001-2600 |
| Grafit | 278,4-2435 |
| Boron arsenida | 200-2000 |
| SiC | 490 |
| Agustus | 430 |
| Cu | 401 |
| Jadilah | 370 |
| Au | 320 |
| Al | 202-236 |
| AlN | 200 |
| BN | 180 |
| Ya | 150 |
| Cu 3 Zn 2 | 97-111 |
| Kr | 107 |
| Fe | 92 |
| Pt | 70 |
| sn | 67 |
| ZnO | 54 |
| Baja Hitam | 47-58 |
| hal | 35,3 |
| Besi tahan karat | Konduktivitas termal baja – 15 |
| SiO2 | 8 |
| Pasta tahan panas berkualitas tinggi | 5-12 |
| Granit (terdiri dari SiO 2 68-73%; Al 2 O 3 12,0-15,5%; Na 2 O 3,0-6,0%; CaO 1,5-4,0%; FeO 0,5- 3,0%; Fe 2 O 3 0,5-2,5%; K 2 O 0,5-3,0%; MgO 0,1-1,5%; TiO 2 0,1-0,6% ) | 2,4 |
| Mortar beton tanpa agregat | 1,75 |
| Mortar beton dengan batu pecah atau kerikil | 1,51 |
| Basal (terdiri dari SiO 2 – 47-52%, TiO 2 – 1-2.5%, Al2O 3 – 14-18%, Fe 2 O 3 – 2-5%, FeO – 6-10%, MnO – 0, 1- 0,2%, MgO – 5-7%, CaO – 6-12%, Na 2 O – 1,5-3%, K 2 O – 0,1-1,5%, P 2 O 5 – 0,2-0,5%) | 1,3 |
| Kaca (terdiri dari SiO 2, B 2 O 3, P 2 O 5, TeO 2, GeO 2, AlF 3, dan seterusnya) | 1-1,15 |
| Pasta tahan panas KPT-8 | 0,7 |
| Mortar beton diisi pasir, tanpa batu pecah atau kerikil | 0,7 |
| Airnya bersih | 0,6 |
| Silikat atau bata merah | 0,2-0,7 |
| Minyak berbasis silikon | 0,16 |
| Beton busa | 0,05-0,3 |
| Beton aerasi | 0,1-0,3 |
| Pohon | Konduktivitas termal kayu – 0,15 |
| Minyak berbasis minyak bumi | 0,125 |
| Salju | 0,10-0,15 |
| PP dengan kelompok mudah terbakar G1 | 0,039-0,051 |
| EPPU dengan kelompok mudah terbakar G3, G4 | 0,03-0,033 |
| Benang halus dari kaca | 0,032-0,041 |
| Wol batu | 0,035-0,04 |
| Suasana udara (300 K, 100 kPa) | 0,022 |
| Gel berbasis udara | 0,017 |
| Argon (Ar) | 0,017 |
| Lingkungan vakum | 0 |
Tabel konduktivitas termal yang diberikan memperhitungkan perpindahan panas melalui radiasi termal dan pertukaran panas partikel. Karena ruang hampa tidak memindahkan panas, maka ia mengalir menggunakan radiasi sinar matahari atau jenis pembangkitan panas lainnya. Dalam lingkungan gas atau cair, lapisan dengan suhu yang berbeda dicampur secara artifisial atau dengan cara alami.
Saat menghitung konduktivitas termal suatu dinding, perlu diperhatikan bahwa perpindahan panas melalui permukaan dinding bervariasi karena suhu di dalam gedung dan di luar selalu berbeda, dan bergantung pada luas seluruhnya. permukaan rumah dan konduktivitas termal bahan bangunan.
Untuk mengukur konduktivitas termal, nilai seperti koefisien konduktivitas termal bahan diperkenalkan. Ini menunjukkan bagaimana suatu bahan tertentu mampu memindahkan panas. Semakin tinggi nilai ini, misalnya koefisien konduktivitas termal baja, semakin efisien baja tersebut menghantarkan panas.
- Saat mengisolasi rumah yang terbuat dari kayu, disarankan untuk memilih bahan bangunan dengan koefisien rendah.
- Jika dindingnya terbuat dari batu bata, maka dengan nilai koefisien 0,67 W/(m2 K) dan tebal dinding 1 m dan luasnya 1 m2, dengan perbedaan suhu luar dan dalam sebesar 1 0 C, maka batu bata tersebut akan mentransmisikan energi sebesar 0,67 W. Pada perbedaan suhu 10 0 C, batu bata akan mengalirkan daya sebesar 6,7 W, dst.
Nilai standar koefisien konduktivitas termal insulasi termal dan bahan bangunan lainnya benar untuk ketebalan dinding 1 m.Untuk menghitung konduktivitas termal suatu permukaan dengan ketebalan berbeda, koefisien harus dibagi dengan nilai dinding yang dipilih ketebalan (meter). 
Dalam SNiP dan saat melakukan perhitungan istilah “ ketahanan termal bahan", itu berarti membalikkan konduktivitas termal. Artinya, dengan konduktivitas termal lembaran busa sebesar 10 cm dan konduktivitas termalnya sebesar 0,35 W/(m 2 K), resistansi termal lembaran tersebut adalah 1 / 0,35 W/(m 2 K) = 2,85 (m 2 K)/W.
Di bawah ini adalah tabel konduktivitas termal untuk bahan bangunan populer dan isolator termal:
| Bahan bangunan | Koefisien konduktivitas termal, W/(m 2 K) |
| Lembaran pualam | 0,47 |
| Al | 230 |
| Batu tulis asbes-semen | 0,35 |
| Asbes (serat, kain) | 0,15 |
| Semen asbes | 1,76 |
| Produk semen asbes | 0,35 |
| Aspal | 0,73 |
| Aspal untuk lantai | 0,84 |
| Bakelit | 0,24 |
| Beton dengan pengisi batu pecah | 1,3 |
| Beton berisi pasir | 0,7 |
| Beton berpori - busa dan beton aerasi | 1,4 |
| Beton padat | 1,75 |
| Beton isolasi termal | 0,18 |
| Massa aspal | 0,47 |
| Bahan kertas | 0,14 |
| Wol mineral longgar | 0,046 |
| Wol mineral berat | 0,05 |
| Kapas wol adalah isolator panas berbahan dasar kapas | 0,05 |
| Vermikulit dalam lembaran atau lembaran | 0,1 |
| Dirasakan | 0,046 |
| Gips | 0,35 |
| Alumina | 2,33 |
| Agregat kerikil | 0,93 |
| Agregat granit atau basal | 3,5 |
| Tanah basah, 10% | 1,75 |
| Tanah basah, 20% | 2,1 |
| Batupasir | 1,16 |
| Tanah kering | 0,4 |
| Tanah yang dipadatkan | 1,05 |
| Massa tar | 0,3 |
| Papan konstruksi | 0,15 |
| Lembaran kayu lapis | 0,15 |
| Kayu keras | 0,2 |
| papan chip | 0,2 |
| Produk duralumin | 160 |
| Produk beton bertulang | 1,72 |
| Abu | 0,15 |
| Blok batu kapur | 1,71 |
| Mortar di atas pasir dan kapur | 0,87 |
| Resin berbusa | 0,037 |
| Batu alam | 1,4 |
| Lembaran karton terbuat dari beberapa lapisan | 0,14 |
| Karet berpori | 0,035 |
| Karet | 0,042 |
| Karet dengan fluor | 0,053 |
| Blok beton tanah liat yang diperluas | 0,22 |
| bata merah | 0,13 |
| Bata berongga | 0,44 |
| Bata padat | 0,81 |
| Bata padat | 0,67 |
| Batu bata terak | 0,58 |
| Lembaran berbahan dasar silika | 0,07 |
| Produk kuningan | 110 |
| Es pada suhu 0 0 C | 2,21 |
| Es pada suhu -20 0 C | 2,44 |
| Pohon meranggas dengan kelembapan 15%. | 0,15 |
| Produk tembaga | 380 |
| Mipora | 0,086 |
| Serbuk gergaji untuk isian | 0,096 |
| Serbuk gergaji kering | 0,064 |
| PVC | 0,19 |
| Beton busa | 0,3 |
| Busa polistiren merk PS-1 | 0,036 |
| Busa polistiren merk PS-4 | 0,04 |
| Busa polistiren kelas PVC-1 | 0,05 |
| Busa polistiren merk FRP | 0,044 |
| PPU merk PS-B | 0,04 |
| PPU merk PS-BS | 0,04 |
| Lembaran busa poliuretan | 0,034 |
| Panel busa poliuretan | 0,024 |
| Kaca busa ringan | 0,06 |
| Kaca busa tebal | 0,08 |
| Produk kaca | 0,16 |
| produk perlit | 0,051 |
| Lembaran semen dan perlit | 0,085 |
| Pasir basah 0% | 0,33 |
| Pasir basah 0% | 0,97 |
| Pasir basah 20% | 1,33 |
| Batu yang terbakar | 1,52 |
| Ubin keramik | 1,03 |
| Ubin merek PMTB-2 | 0,035 |
| Polistiren | 0,081 |
| Karet busa | 0,04 |
| Mortar berbahan dasar semen tanpa pasir | 0,47 |
| Lempengan gabus alami | 0,042 |
| Lembaran gabus alami yang ringan | 0,034 |
| Lembaran gabus alam yang tebal | 0,05 |
| Produk karet | 0,15 |
| bahan atap | 0,17 |
| Batu tulis | 2,100 |
| Salju | 1,5 |
| Kayu jenis konifera dengan kadar air 15% | 0,15 |
| Kayu resin jenis konifera dengan kadar air 15% | 0,23 |
| Produk baja | 52 |
| Produk kaca | 1,15 |
| Isolasi wol kaca | 0,05 |
| Isolasi fiberglass | 0,034 |
| Produk fiberglass | 0,31 |
| Serutan | 0,13 |
| Lapisan teflon | 0,26 |
| Tol | 0,24 |
| Papan mortar semen | 1,93 |
| Mortar semen-pasir | 1,24 |
| Produk besi cor | 57 |
| Terak dalam butiran | 0,14 |
| terak abu | 0,3 |
| Blok cinder | 0,65 |
| Campuran plester kering | 0,22 |
| Mortar plester berbahan dasar semen | 0,95 |
| Produk Ebonit | 0,15 |
Selain itu, perlu memperhitungkan konduktivitas termal bahan insulasi karena aliran panas pancarannya. Dalam lingkungan padat, partikel kuasi dapat “ditransfusikan” dari satu bahan bangunan yang dipanaskan ke bahan bangunan lain, lebih dingin atau lebih hangat, melalui pori-pori berukuran submikron, yang membantu mendistribusikan suara dan panas, bahkan jika terdapat ruang hampa mutlak di pori-pori tersebut.
Jadi apa itu konduktivitas termal? Dari sudut pandang fisika konduktivitas termal adalah perpindahan panas molekuler antara benda-benda yang bersentuhan langsung atau partikel-partikel dari benda yang sama suhu yang berbeda, di mana energi pergerakan partikel struktural (molekul, atom, elektron bebas) dipertukarkan.
Bisa dikatakan lebih sederhana konduktivitas termal adalah kemampuan suatu bahan untuk menghantarkan panas. Jika terdapat perbedaan suhu di dalam tubuh, maka energi panas berpindah dari bagian tubuh yang lebih panas ke bagian tubuh yang lebih dingin. Perpindahan panas terjadi karena adanya perpindahan energi pada tumbukan molekul-molekul suatu zat. Hal ini terjadi hingga suhu di dalam tubuh menjadi sama. Proses ini dapat terjadi pada zat padat, cair, dan gas.
Dalam praktiknya, misalnya dalam konstruksi untuk insulasi termal bangunan, aspek lain dari konduktivitas termal juga dipertimbangkan, terkait dengan transfer energi panas. Mari kita ambil “rumah abstrak” sebagai contoh. Dalam “rumah abstrak” terdapat pemanas yang menjaga suhu di dalam rumah tetap konstan, katakanlah 25°C. Suhu di luar juga konstan, misalnya 0 °C. Cukup jelas bahwa jika Anda mematikan pemanas, lama-kelamaan suhu rumah juga akan menjadi 0 °C. Semua panas (energi panas) akan melewati dinding menuju jalan.
Untuk menjaga suhu di dalam rumah pada 25°C, pemanas harus terus menyala. Pemanas terus-menerus menghasilkan panas, yang terus-menerus keluar melalui dinding ke jalan.
Koefisien konduktivitas termal.
Jumlah panas yang melewati dinding (dan menurut ilmu pengetahuan, intensitas perpindahan panas akibat konduktivitas termal) bergantung pada perbedaan suhu (di dalam rumah dan di luar), pada luas dinding dan konduktivitas termal. dari bahan dari mana dinding ini dibuat.
Untuk mengukur konduktivitas termal, ada koefisien konduktivitas termal bahan. Koefisien ini mencerminkan sifat suatu zat untuk menghantarkan energi panas. Semakin tinggi koefisien konduktivitas termal suatu bahan, semakin baik bahan tersebut menghantarkan panas. Jika kita akan mengisolasi rumah, maka kita perlu memilih bahan dengan nilai koefisien yang kecil. Semakin kecil, semakin baik. Saat ini bahan insulasi bangunan yang paling banyak digunakan adalah bahan insulasi berbahan dasar, dan bermacam-macam. Dapatkan popularitas materi baru dengan kualitas isolasi termal yang ditingkatkan – .
Koefisien konduktivitas termal bahan ditunjukkan dengan huruf ? (Huruf kecil Yunani lambda) dan dinyatakan dalam W/(m2*K). Artinya jika kita mengambil dinding bata dengan koefisien konduktivitas termal 0,67 W/(m2*K), tebal 1 meter dan luas 1 m2, maka dengan perbedaan suhu 1 derajat, diperoleh daya 0,67 watt. energi panas akan melewati energi dinding. Jika perbedaan suhu 10 derajat, maka 6,7 watt akan mengalir. Dan jika dengan perbedaan suhu seperti itu dinding dibuat 10 cm, maka kehilangan panas sudah menjadi 67 watt. Anda dapat mengetahui lebih lanjut tentang metodologi penghitungan kehilangan panas pada bangunan
Perlu dicatat bahwa nilai koefisien konduktivitas termal bahan ditunjukkan untuk ketebalan bahan 1 meter. Untuk menentukan konduktivitas termal suatu bahan untuk ketebalan lainnya, koefisien konduktivitas termal harus dibagi dengan ketebalan yang dibutuhkan, dinyatakan dalam meter.
DI DALAM Kode bangunan dan perhitungannya, konsep “ketahanan termal suatu material” sering digunakan. Ini adalah kebalikan dari konduktivitas termal. Jika, misalnya, konduktivitas termal plastik busa setebal 10 cm adalah 0,37 W/(m2*K), maka resistansi termalnya akan sama dengan 1 / 0,37 W/(m2*K) = 2,7 (m2*K)/ Selasa
Tabel di bawah ini menunjukkan nilai koefisien konduktivitas termal untuk beberapa bahan yang digunakan dalam konstruksi.
| Bahan | koefisien. hangat W/(m2*K) |
| Lembaran pualam | 0,470 |
| Aluminium | 230,0 |
| Asbes (batu tulis) | 0,350 |
| Asbes berserat | 0,150 |
| Semen asbes | 1,760 |
| Lembaran semen asbes | 0,350 |
| Aspal | 0,720 |
| Aspal di lantai | 0,800 |
| Bakelit | 0,230 |
| Beton di atas batu pecah | 1,300 |
| Beton di atas pasir | 0,700 |
| Beton berpori | 1,400 |
| Beton padat | 1,750 |
| Beton isolasi termal | 0,180 |
| Aspal | 0,470 |
| Kertas | 0,140 |
| Wol mineral ringan | 0,045 |
| Wol mineral berat | 0,055 |
| Kapas | 0,055 |
| Lembaran vermikulit | 0,100 |
| Bahan wol | 0,045 |
| Konstruksi gipsum | 0,350 |
| Alumina | 2,330 |
| Kerikil (pengisi) | 0,930 |
| Granit, basal | 3,500 |
| Tanah 10% air | 1,750 |
| Tanah 20% air | 2,100 |
| Tanah berpasir | 1,160 |
| Tanahnya kering | 0,400 |
| Tanah yang dipadatkan | 1,050 |
| Ter | 0,300 |
| Kayu - papan | 0,150 |
| Kayu – kayu lapis | 0,150 |
| Kayu keras | 0,200 |
| papan chip | 0,200 |
| Duralumin | 160,0 |
| Beton bertulang | 1,700 |
| Abu kayu | 0,150 |
| Batu gamping | 1,700 |
| Mortar pasir kapur | 0,870 |
| Iporka (resin berbusa) | 0,038 |
| Batu | 1,400 |
| Karton konstruksi multilayer | 0,130 |
| Karet berbusa | 0,030 |
| Karet alam | 0,042 |
| Karet berfluorinasi | 0,055 |
| Beton tanah liat yang diperluas | 0,200 |
| Batu bata silika | 0,150 |
| Bata berongga | 0,440 |
| Bata silikat | 0,810 |
| Bata padat | 0,670 |
| Batu bata terak | 0,580 |
| Lempengan mengandung silika | 0,070 |
| Kuningan | 110,0 |
| Es 0°C | 2,210 |
| Es -20°С | 2,440 |
| Linden, birch, maple, oak (kelembaban 15%) | 0,150 |
| Tembaga | 380,0 |
| Mipora | 0,085 |
| Serbuk gergaji - penimbunan kembali | 0,095 |
| Serbuk gergaji kering | 0,065 |
| PVC | 0,190 |
| Beton busa | 0,300 |
| Busa polistiren PS-1 | 0,037 |
| Polifoam PS-4 | 0,040 |
| Busa polistiren PVC-1 | 0,050 |
| Busa membuka kembali FRP | 0,045 |
| PS-B polistiren yang diperluas | 0,040 |
| PS-BS polistiren yang diperluas | 0,040 |
| Lembaran busa poliuretan | 0,035 |
| Panel busa poliuretan | 0,025 |
| Kaca busa ringan | 0,060 |
| Kaca busa tebal | 0,080 |
| kaca | 0,170 |
| Perlit | 0,050 |
| Lembaran semen perlit | 0,080 |
| Pasir dengan kadar air 0%. | 0,330 |
| Pasir dengan kadar air 10%. | 0,970 |
| Pasir dengan kelembaban 20%. | 1,330 |
| Batu pasir yang terbakar | 1,500 |
| Menghadapi ubin | 1,050 |
| Ubin isolasi termal PMTB-2 | 0,036 |
| Polistiren | 0,082 |
| Karet busa | 0,040 |
| Mortar semen portland | 0,470 |
| papan gabus | 0,043 |
| Lembaran gabus ringan | 0,035 |
| Lembaran gabus itu berat | 0,050 |
| Karet | 0,150 |
| bahan atap | 0,170 |
| Batu tulis | 2,100 |
| Salju | 1,500 |
| Pinus Skotlandia, cemara, cemara (450…550 kg/m3, kelembapan 15%) | 0,150 |
| Pinus resin (600…750 kg/m3, kelembapan 15%) | 0,230 |
| Baja | 52,0 |
| Kaca | 1,150 |
| Benang halus dari kaca | 0,050 |
| fiberglass | 0,036 |
| fiberglass | 0,300 |
| Serutan kayu - isian | 0,120 |
| Teflon | 0,250 |
| Atap kertas terasa | 0,230 |
| Papan semen | 1,920 |
| Mortar semen-pasir | 1,200 |
| Besi cor | 56,0 |
| Terak butiran | 0,150 |
| Terak ketel | 0,290 |
| Beton abu | 0,600 |
| Plester kering | 0,210 |
| Plester semen | 0,900 |
| Ebonit | 0,160 |
Pembangunan rumah pribadi merupakan proses yang sangat sulit dari awal hingga akhir. Salah satu isu utama dalam proses ini adalah pemilihan bahan baku konstruksi. Pilihan ini harus sangat kompeten dan bijaksana, karena sebagian besar kehidupan di rumah baru bergantung padanya. Yang menonjol dalam pilihan ini adalah konsep konduktivitas termal material. Ini akan menentukan seberapa hangat dan nyamannya rumah itu nantinya.
Konduktivitas termal adalah kemampuan benda fisik (dan bahan pembuatnya) untuk mentransfer energi panas. Menjelaskan lebih lanjut dalam bahasa yang sederhana, ini adalah perpindahan energi dari tempat hangat ke tempat dingin. Untuk beberapa zat, perpindahan tersebut akan terjadi dengan cepat (misalnya, sebagian besar logam), dan untuk beberapa zat, sebaliknya, sangat lambat (karet).
Lebih jelasnya lagi, dalam beberapa kasus, material dengan ketebalan beberapa meter akan menghantarkan panas jauh lebih baik dibandingkan material lain dengan ketebalan beberapa puluh sentimeter. Misalnya, beberapa sentimeter drywall dapat menggantikan dinding bata yang mengesankan.
Berdasarkan pengetahuan ini, kita dapat berasumsi bahwa pilihan bahan akan menjadi yang paling tepat dengan nilai rendah dari kuantitas ini agar rumah tidak cepat dingin. Untuk lebih jelasnya, mari kita nyatakan persentase kehilangan panas di berbagai area rumah:
Konduktivitas termal bergantung pada apa?
Nilai besaran ini mungkin bergantung pada beberapa faktor. Misalnya koefisien konduktifitas termal yang akan kita bahas tersendiri, kadar air bahan bangunan, massa jenis, dan lain sebagainya.
- Bahan dengan kepadatan tinggi, pada gilirannya, memiliki kemampuan tinggi perpindahan panas karena akumulasi padat molekul di dalam zat. Sebaliknya, bahan berpori akan memanas dan mendingin lebih lambat.
- Perpindahan panas juga dipengaruhi oleh kelembaban bahan. Jika bahan basah, perpindahan panasnya akan meningkat.
- Selain itu, struktur material juga sangat mempengaruhi indikator ini. Misalnya, pohon dengan butiran melintang dan memanjang akan memiliki arti yang berbeda konduktivitas termal.
- Indikatornya juga berubah seiring dengan perubahan parameter seperti tekanan dan suhu. Dengan meningkatnya suhu, ia meningkat, dan dengan meningkatnya tekanan, sebaliknya, ia menurun.
Koefisien konduktivitas termal
Untuk mengukur parameter seperti itu, kami menggunakan koefisien konduktivitas termal khusus, dinyatakan secara ketat di SNIP. Misalnya, koefisien konduktivitas termal beton adalah 0,15-1,75 W/(m*C) tergantung pada jenis betonnya. Dimana C adalah derajat Celsius. Saat ini, penghitungan koefisien tersedia untuk hampir semua orang tipe yang ada bahan baku konstruksi yang digunakan dalam konstruksi. Koefisien konduktivitas termal bahan bangunan sangat penting dalam setiap pekerjaan arsitektur dan konstruksi.
Untuk memudahkan pemilihan bahan dan perbandingannya, tabel khusus koefisien konduktivitas termal digunakan, dikembangkan sesuai dengan standar SNIP (kode dan peraturan bangunan). Konduktivitas termal bahan bangunan, tabel yang akan diberikan di bawah ini, sangat penting dalam konstruksi benda apa pun.
- Bahan kayu. Untuk beberapa bahan, parameter akan diberikan sepanjang serat (Indeks 1, dan melintang – indeks 2)
- Berbagai jenis beton.
- Berbagai jenis batu bata konstruksi dan dekoratif.
Perhitungan ketebalan insulasi
Dari tabel di atas kita melihat betapa berbedanya koefisien konduktivitas panas dari berbagai bahan. Untuk menghitung ketahanan termal tembok masa depan, ada rumus sederhana, yang menghubungkan ketebalan insulasi dan koefisien konduktivitas termalnya.
R = p / k, dimana R adalah indeks ketahanan termal, p adalah ketebalan lapisan, k adalah koefisien.
Dari rumus ini mudah untuk mengekstrak rumus untuk menghitung ketebalan lapisan insulasi untuk ketahanan termal yang dibutuhkan. P = R * k. Nilai ketahanan termal berbeda-beda untuk setiap wilayah. Ada juga tabel khusus untuk nilai-nilai ini, yang dapat dilihat saat menghitung ketebalan insulasi.
Sekarang mari kita berikan beberapa contoh paling bahan isolasi populer dan karakteristik teknisnya.
