Budowa domku lub wiejskiego domu to złożony i czasochłonny proces. Aby przyszła konstrukcja przetrwała kilkanaście lat, podczas jej budowy należy przestrzegać wszystkich norm i standardów. Dlatego każdy etap budowy wymaga dokładnych obliczeń i wysokiej jakości wykonania niezbędnej pracy.
Jednym z najważniejszych wskaźników w konstrukcji i dekoracji budynku jest przewodność cieplna materiałów budowlanych. SNIP (kodeksy i przepisy budowlane) dostarcza pełnego zakresu informacji na ten temat. Warto to wiedzieć, aby przyszły budynek był wygodny do życia zarówno latem, jak i zimą.
Idealny ciepły dom
Komfort i opłacalność mieszkania w nim zależy od cech konstrukcyjnych konstrukcji oraz materiałów użytych do jej budowy. Komfort polega na stworzeniu we wnętrzu optymalnego mikroklimatu, niezależnie od zewnętrznych warunków atmosferycznych i temperatury otoczenia. Jeśli materiały zostaną dobrane prawidłowo, a wyposażenie kotła i wentylacja zostaną zainstalowane zgodnie ze standardami, taki dom będzie miał komfortową temperaturę chłodu latem i ciepło zimą. Ponadto, jeśli wszystkie materiały użyte w budownictwie mają dobre właściwości termoizolacyjne, to koszty energii do ogrzewania pomieszczeń będą minimalne.
Koncepcja przewodnictwa cieplnego
Przewodność cieplna to przenoszenie energii cieplnej między bezpośrednio stykającymi się ciałami lub mediami. Mówiąc prościej, przewodność cieplna to zdolność materiału do przewodzenia temperatury. To znaczy, dostając się do jakiegoś środowiska o innej temperaturze, materiał zaczyna nabierać temperatury tego środowiska.
Ten proces ma również ogromne znaczenie w budownictwie. Tak więc w domu za pomocą urządzeń grzewczych utrzymywana jest optymalna temperatura (20-25 ° C). Jeśli temperatura na zewnątrz jest niższa, to po wyłączeniu ogrzewania całe ciepło z domu po chwili wyjdzie na zewnątrz, a temperatura spadnie. Latem sytuacja jest odwrotna. Aby temperatura w domu była niższa niż temperatura na zewnątrz, musisz użyć klimatyzatora.
Współczynnik przewodności cieplnej
Straty ciepła w domu są nieuniknione. Dzieje się tak cały czas, gdy temperatura na zewnątrz jest niższa niż temperatura w pomieszczeniu. Ale jego intensywność jest wielkością zmienną. Zależy to od wielu czynników, z których główne to:
- Powierzchnia powierzchni biorących udział w wymianie ciepła (dach, ściany, podłogi, podłoga).
- Wskaźnik przewodności cieplnej materiałów budowlanych i poszczególnych elementów budowlanych (okna, drzwi).
- Różnica między temperaturami na zewnątrz i wewnątrz domu.
- Inny.
Specjalny współczynnik służy do ilościowego scharakteryzowania przewodności cieplnej materiałów budowlanych. Za pomocą tego wskaźnika można dość łatwo obliczyć wymaganą izolację termiczną dla wszystkich części domu (ściany, dach, sufity, podłoga). Im wyższy współczynnik przewodności cieplnej materiałów budowlanych, tym większa intensywność strat ciepła. Dlatego do budowy ciepłego domu lepiej jest użyć materiałów o niższym wskaźniku tej wartości.
Współczynnik przewodzenia ciepła materiałów budowlanych, podobnie jak każda inna substancja (ciecz, ciało stałe lub gaz), jest oznaczony grecką literą λ. Jego jednostką miary jest W/(m*°C). W tym przypadku obliczenia są przeprowadzane dla jednego metra kwadratowego ściany o grubości jednego metra. Różnica temperatur jest tutaj przyjmowana jako 1 °. W prawie każdym podręczniku budowlanym znajduje się tabela przewodności cieplnej materiałów budowlanych, w której można zobaczyć wartość tego współczynnika dla różnych bloków, cegieł, mieszanek betonowych, gatunków drewna i innych materiałów.
Wyznaczanie strat ciepła
W każdym budynku zawsze występują straty ciepła, ale w zależności od materiału mogą zmieniać swoją wartość. Utrata ciepła następuje średnio przez:
- Dach (15% do 25%).
- Ściany (15% do 35%).
- Okna (od 5% do 15%).
- Drzwi (5% do 20%).
- Płeć (10–20%).
Aby określić utratę ciepła, stosuje się specjalną kamerę termowizyjną, która określa najbardziej problematyczne obszary. Są na nim podświetlone na czerwono. Mniejsze straty ciepła występują w strefach żółtych niż zielonych. Obszary o najmniejszych stratach ciepła są podświetlone na niebiesko. Natomiast określenie przewodności cieplnej materiałów budowlanych powinno odbywać się w specjalnych laboratoriach, o czym świadczy dołączony do wyrobu certyfikat jakości.
Przykład obliczenia strat ciepła
Jeśli weźmiemy na przykład ścianę wykonaną z materiału o współczynniku przewodzenia ciepła 1, to przy różnicy temperatur 1° po obu stronach tej ściany straty ciepła wyniosą 1 W. Jeśli przyjmie się grubość ściany nie 1 metr, ale 10 cm, to straty wyniosą już 10 watów. Jeśli różnica temperatur wynosi 10 °, wówczas straty ciepła wyniosą również 10 W.
Rozważmy teraz na konkretnym przykładzie obliczenie strat ciepła całego budynku. Przyjmijmy jego wysokość 6 metrów (8 z kalenicą), szerokość - 10 metrów, a długość - 15 metrów. Dla uproszczenia obliczeń bierzemy 10 okien o powierzchni 1 m2. Temperatura wewnątrz pomieszczenia będzie równa 25 ° C, a na zewnątrz -15 ° C. Obliczamy powierzchnię wszystkich powierzchni, przez które następuje utrata ciepła:
- Okna - 10 m2.
- Piętro - 150 m 2.
- Ściany - 300 m 2.
- Dach (ze spadkami na dłuższym boku) - 160 m 2.
Wzór na przewodność cieplną materiałów budowlanych pozwala obliczyć współczynniki dla wszystkich części budynku. Ale łatwiej jest skorzystać z gotowych danych z podręcznika. Istnieje tabela przewodności cieplnej materiałów budowlanych. Rozważmy każdy element osobno i określmy jego opór cieplny. Oblicza się go ze wzoru R = d / λ, gdzie d jest grubością materiału, a λ jest współczynnikiem jego przewodności cieplnej.
Podłoga - 10 cm betonu (R=0,058(m2*°C)/W) oraz 10 cm wełny mineralnej (R=2,8(m2*°C)/W). Teraz dodajemy te dwa wskaźniki. Tym samym opór cieplny posadzki wynosi 2,858 (m2*°C)/W.
Podobnie brane są pod uwagę ściany, okna i dachy. Materiał - gazobeton (gazobeton), grubość 30 cm, w tym przypadku R = 3,75 (m2 * ° C) / W. Opór cieplny okna formacji - 0,4 (m2*°C)/W.
Poniższy wzór pozwala sprawdzić utratę energii cieplnej.
Q = S * T / R, gdzie S to pole powierzchni, T to różnica temperatur na zewnątrz i wewnątrz (40 ° C). Obliczmy straty ciepła dla każdego elementu:
- Dla dachu: Q = 160 * 40 / 2,8 = 2,3 kW.
- Dla ścian: Q = 300 * 40 / 3,75 = 3,2 kW.
- Dla okien: Q = 10 * 40 / 0,4 = 1 kW.
- Dla podłogi: Q = 150 * 40 / 2,858 = 2,1 kW.
Ponadto wszystkie te wskaźniki są sumowane. Tak więc dla tego domku straty ciepła wyniosą 8,6 kW. Aby utrzymać optymalną temperaturę, potrzebujesz sprzętu kotłowego o mocy co najmniej 10 kW.
Materiały na ściany zewnętrzne
Obecnie istnieje wiele materiałów do budowy ścian. Jednak najbardziej popularne w budownictwie mieszkaniowym są nadal cegiełki, cegły i drewno. Główne różnice to gęstość i przewodność cieplna materiałów budowlanych. Porównanie umożliwia wybór złotego środka w stosunku gęstość/przewodność cieplna. Im wyższa gęstość materiału, tym wyższa jego nośność, a w konsekwencji wytrzymałość konstrukcji jako całości. Ale jednocześnie jego opór cieplny jest niższy, a co za tym idzie, koszty energii są wyższe. Z drugiej strony im wyższy opór cieplny, tym mniejsza gęstość materiału. Mniejsza gęstość oznacza zwykle strukturę porowatą.
Aby zważyć zalety i wady, musisz znać gęstość materiału i jego współczynnik przewodzenia ciepła. Poniższa tabela przewodności cieplnej materiałów budowlanych dla ścian podaje wartość tego współczynnika i jego gęstość.
Materiał | Przewodność cieplna, W/(m*°C) | Gęstość, t / m 3 |
Wzmocniony beton | ||
Bloczki z betonu spienionego | ||
Cegła ceramiczna | ||
Cegła silikatowa | ||
Bloczki z betonu komórkowego | ||
Izolacja ścian
Przy niewystarczającej odporności termicznej ścian zewnętrznych można zastosować różne materiały izolacyjne. Ponieważ wartości przewodności cieplnej materiałów budowlanych do izolacji mogą być bardzo niskie, najczęściej wystarczy grubość 5-10 cm, aby stworzyć komfortową temperaturę i mikroklimat w pomieszczeniach. Obecnie szeroko stosowane są takie materiały jak wełna mineralna, styropian, pianka polistyrenowa, pianka poliuretanowa i szkło piankowe.
Poniższa tabela przewodności cieplnej materiałów budowlanych stosowanych do izolacji termicznej ścian zewnętrznych podaje wartość współczynnika λ.
Cechy zastosowania izolacji ścian
Stosowanie izolacji ścian zewnętrznych ma pewne ograniczenia. Wynika to przede wszystkim z takiego parametru jak przepuszczalność pary. Jeśli ściana jest wykonana z materiału porowatego, takiego jak gazobeton, pianobeton lub keramzyt, lepiej jest użyć wełny mineralnej, ponieważ ten parametr jest dla nich prawie taki sam. Zastosowanie styropianu, pianki poliuretanowej lub szkła piankowego jest możliwe tylko wtedy, gdy pomiędzy ścianą a izolacją znajduje się specjalna szczelina wentylacyjna. Jest to również krytyczne dla drzewa. Ale w przypadku ścian z cegły ten parametr nie jest tak krytyczny.
Ciepły dach
Izolacja dachu pozwala uniknąć niepotrzebnych przekroczeń kosztów ogrzewania domu. W tym celu można zastosować wszystkie rodzaje izolacji, zarówno w formacie arkusza, jak i natryskiwane (pianka poliuretanowa). W takim przypadku nie należy zapominać o paroizolacji i hydroizolacji. Jest to bardzo ważne, ponieważ wilgotna izolacja (wełna mineralna) traci swoje właściwości termoodporności. Jeśli dach nie jest ocieplony, konieczne jest dokładne zaizolowanie podłogi między poddaszem a ostatnią kondygnacją.
Podłoga
Izolacja podłogi to bardzo ważny etap. W takim przypadku konieczne jest również zastosowanie paroizolacji i hydroizolacji. Jako izolację stosuje się gęstszy materiał. W związku z tym ma wyższy współczynnik przewodzenia ciepła niż pokrycie dachowe. Piwnica może służyć jako dodatkowy środek do izolacji podłogi. Obecność szczeliny powietrznej umożliwia zwiększenie ochrony termicznej domu. A wyposażenie instalacji ogrzewania podłogowego (wodnego lub elektrycznego) stanowi dodatkowe źródło ciepła.
Wniosek
Przy budowie i wykańczaniu elewacji należy kierować się dokładnymi obliczeniami strat ciepła oraz brać pod uwagę parametry użytych materiałów (przewodność cieplna, paroprzepuszczalność i gęstość).
Przewodność cieplna- zdolność materiału do przenoszenia ciepła z jednej części na drugą dzięki ruchowi termicznemu cząsteczek. Przenoszenie ciepła w materiale odbywa się na drodze przewodzenia (przez kontakt cząstek materiału), konwekcji (ruch powietrza lub innego gazu w porach materiału) oraz promieniowania.
Przewodność cieplna zależy od średniej gęstości materiału, jego struktury, porowatości, wilgotności i średniej temperatury warstwy materiału. Wraz ze wzrostem średniej gęstości materiału wzrasta przewodność cieplna. Im wyższa porowatość, tj. im niższa średnia gęstość materiału, tym niższa przewodność cieplna. Wraz ze wzrostem wilgotności materiału przewodność cieplna gwałtownie wzrasta, a właściwości termoizolacyjne maleją. Dlatego wszystkie materiały termoizolacyjne w konstrukcji termoizolacyjnej są chronione przed wilgocią warstwą wierzchnią - paroizolacją.
Dane porównawcze materiałów budowlanych o tej samej przewodności cieplnej
Współczynnik przewodności cieplnej materiałów
|
Materiał |
Współczynnik przewodzenia ciepła, W / m * K |
| Płyty alabastrowe | 0,47 |
| Azbest (łupek) | 0,35 |
| Azbest włóknisty | 0,15 |
| Cement azbestowy | 1,76 |
| Płyty azbestowo-cementowe | 0,35 |
| Beton izolacyjny | 0,18 |
| Bitum | 0,47 |
| Papier | 0,14 |
| Lekka wełna mineralna | 0,045 |
| Ciężka wełna mineralna | 0,055 |
| Wata | 0,055 |
| Arkusze wermikulitowe | 0,1 |
| Filc wełniany | 0,045 |
| Gips budowlany | 0,35 |
| Glinka | 2,33 |
| Żwir (wypełniacz) | 0,93 |
| granit, bazalt | 3,5 |
| Gleba 10% wody | 1,75 |
| Gleba 20% wody | 2,1 |
| piaszczysta gleba | 1,16 |
| Gleba jest sucha | 0,4 |
| Zagęszczona gleba | 1,05 |
| Smoła | 0,3 |
| Deski | 0,15 |
| Drewno - sklejka | 0,15 |
| Drewno liściaste | 0,2 |
| Płyta wiórowa płyta wiórowa | 0,2 |
| Popiół drzewny | 0,15 |
| Yporka (spieniona żywica) | 0,038 |
| Skała | 1,4 |
| Tektura budowlana wielowarstwowa | 0,13 |
| Guma piankowa | 0,03 |
| Kauczuk naturalny | 0,042 |
| Kauczuk fluorowy | 0,055 |
| Beton z gliny ekspandowanej | 0,2 |
| Cegły krzemionkowe | 0,15 |
| Pusta cegła | 0,44 |
| Cegła silikatowa | 0,81 |
| Cegła lita | 0,67 |
| Cegła żużlowa | 0,58 |
| Płyty krzemionkowe | 0,07 |
| Trociny - zasypka | 0,095 |
| Suche trociny drzewne | 0,065 |
| PCV | 0,19 |
| Pianobeton | 0,3 |
| Styropian | 0,037 |
| Styropian PS-B | 0,04 |
| Arkusze z pianki poliuretanowej | 0,035 |
| Panele z pianki poliuretanowej | 0,025 |
| Lekkie szkło piankowe | 0,06 |
| Ciężkie szkło piankowe | 0,08 |
| Pergamin | 0,17 |
| Perłowiec | 0,05 |
| Płyty perlitowo-cementowe | 0,08 |
| Piasek | |
| 0% wilgotności | 0,33 |
| 10% wilgotność | 0,97 |
| 20% wilgotność | 1,33 |
| Spalony piaskowiec | 1,5 |
| Płytki elewacyjne | 105 |
| Płytki termoizolacyjne | 0,036 |
| Polistyren | 0,082 |
| Guma piankowa | 0,04 |
| Płyta korkowa | 0,043 |
| Lekkie arkusze korka | 0,035 |
| Ciężkie arkusze korkowe | 0,05 |
| Guma | 0,15 |
| Materiał dachowy | 0,17 |
| Sosna zwyczajna, świerk, jodła (450 ... 550 kg / metr sześcienny, wilgotność 15%) | 0,15 |
| Sosna żywiczna (600...750 kg/m3, wilgotność 15%) | 0,23 |
| Szkło | 1,15 |
| Wełna szklana | 0,05 |
| Włókno szklane | 0,036 |
| Laminat z włókna szklanego | 0,3 |
| Papier dachowy | 0,23 |
| Płyty cementowe | 1,92 |
| Zaprawa cementowo-piaskowa | 1,2 |
| Żeliwo | 56 |
| Żużel granulowany | 0,15 |
| Żużel kotłowy | 0,29 |
| Beton żużlowy | 0,6 |
| Suchy tynk | 0,21 |
| Tynk cementowy | 0,9 |
| Ebonit | 0,16 |
| Rozszerzony ebonit | 0,03 |
| Lipa, Brzoza, Klon, Dąb (wilgotność 15%) | 0,15 |
Trwały i ciepły dom to podstawowy wymóg dla projektantów i budowniczych. Dlatego już na etapie projektowania budynków w konstrukcji uwzględniane są dwa rodzaje materiałów budowlanych: izolacja konstrukcyjna i termiczna. Te pierwsze mają podwyższoną wytrzymałość, ale wysoką przewodność cieplną i to właśnie one najczęściej wykorzystywane są do budowy ścian, stropów, fundamentów i fundamentów. Drugi to materiały o niskiej przewodności cieplnej. Ich głównym celem jest pokrycie materiałów konstrukcyjnych w celu obniżenia ich przewodności cieplnej. Dlatego, aby ułatwić obliczenia i dobór, stosuje się tabelę przewodności cieplnej materiałów budowlanych.
Przeczytaj w artykule:
Co to jest przewodność cieplna
Prawa fizyki definiują jeden postulat, który mówi, że energia cieplna ma tendencję do przemieszczania się ze środowiska o wysokiej temperaturze do środowiska o niskiej temperaturze. W tym samym czasie, przechodząc przez materiał budowlany, energia cieplna spędza trochę czasu. Przejście nie nastąpi tylko wtedy, gdy temperatura po różnych stronach materiału budowlanego będzie taka sama.
Oznacza to, że okazuje się, że proces przekazywania energii cieplnej, na przykład przez ścianę, to czas przenikania ciepła. A im więcej czasu na to poświęcimy, tym niższa przewodność cieplna ściany. Oto stosunek. Na przykład przewodność cieplna różnych materiałów:
- beton - 1,51 W / m × K;
- cegła - 0,56;
- drewno - 0,09-0,1;
- piasek - 0,35;
- keramzyt - 0,1;
- stal - 58.
Aby było jasne, o czym mówimy, należy wskazać, że konstrukcja betonowa nie przepuszcza energii cieplnej pod żadnym pretekstem, jeśli jej grubość nie przekracza 6 m. Oczywiste jest, że jest to po prostu niemożliwe w budownictwie mieszkaniowym. Oznacza to, że będziesz musiał użyć innych materiałów o niższym wskaźniku, aby zmniejszyć przewodność cieplną. I pokryć nimi betonową konstrukcję.
Co to jest współczynnik przewodzenia ciepła
Współczynnik przenikania ciepła lub przewodność cieplna materiałów, który jest również podany w tabelach, jest cechą przewodnictwa cieplnego. Oznacza ilość energii cieplnej przechodzącej przez grubość materiału budowlanego przez określony czas.
W zasadzie współczynnik oznacza dokładnie wskaźnik ilościowy. A im jest mniejszy, tym lepsza przewodność cieplna materiału. Z powyższego porównania widać, że profile i konstrukcje stalowe mają najwyższy współczynnik. Oznacza to, że praktycznie nie utrzymują ciepła. Spośród materiałów budowlanych zawierających ciepło, które są wykorzystywane do budowy konstrukcji nośnych, jest to drewno.
Ale jest jeszcze jeden punkt, na który należy zwrócić uwagę. Na przykład cała ta sama stal. Ten wytrzymały materiał służy do odprowadzania ciepła tam, gdzie istnieje potrzeba wykonania szybkiego transferu. Na przykład grzejniki grzewcze. Oznacza to, że wysoka przewodność cieplna nie zawsze jest zła.
Co wpływa na przewodność cieplną materiałów budowlanych
Istnieje kilka parametrów, które silnie wpływają na przewodność cieplną.
- Struktura samego materiału.
- Jego gęstość i wilgotność.
Jeśli chodzi o strukturę, istnieje ogromna różnorodność: jednorodna gęsta, włóknista, porowata, konglomeratowa (betonowa), luźnoziarnista itp. Należy więc wskazać, że im bardziej niejednorodna struktura materiału, tym mniejsza jest jego przewodność cieplna. Chodzi o to, że aby przejść przez substancję, w której dużą objętość zajmują pory różnej wielkości, tym trudniej jest przejść przez nią energii. Ale w tym przypadku energia cieplna to promieniowanie. Oznacza to, że nie przechodzi równomiernie, ale zaczyna zmieniać kierunki, tracąc siłę wewnątrz materiału.
Teraz o gęstości. Ten parametr wskazuje odległość między cząsteczkami materiału w nim zawartego. Na podstawie poprzedniego stanowiska możemy wywnioskować: im mniejsza jest ta odległość, a co za tym idzie im większa gęstość, tym wyższa przewodność cieplna. I wzajemnie. Ten sam materiał porowaty ma mniejszą gęstość niż materiał jednorodny.
Wilgoć to woda o gęstej strukturze. A jego przewodność cieplna wynosi 0,6 W/m*K. Dość wysoki wskaźnik, porównywalny ze współczynnikiem przewodności cieplnej cegły. Dlatego, gdy zaczyna wnikać w strukturę materiału i wypełniać pory, oznacza to wzrost przewodności cieplnej.
Współczynnik przewodzenia ciepła materiałów budowlanych: jak jest stosowany w praktyce i tabela
Praktyczną wartością współczynnika jest prawidłowe obliczenie grubości konstrukcji wsporczych z uwzględnieniem zastosowanej izolacji. Należy zauważyć, że wznoszony budynek składa się z kilku otaczających konstrukcji, przez które następuje wyciek ciepła. I każdy z nich ma swój własny procent strat ciepła.
- do 30% całkowitej energii cieplnej jest emitowane przez ściany.
- Przez kondygnacje - 10%.
- Przez okna i drzwi - 20%.
- Przez dach - 30%.
Oznacza to, że okazuje się, że jeśli przewodność cieplna wszystkich ogrodzeń zostanie błędnie obliczona, ludzie mieszkający w takim domu będą musieli zadowolić się tylko 10% energii cieplnej emitowanej przez system grzewczy. 90% to, jak mówią, zmarnowane pieniądze.
Opinia eksperta
Inżynier projektu HVAC (ogrzewanie, wentylacja i klimatyzacja) ASP North-West LLC
Zapytaj specjalistę„Idealny dom powinien być zbudowany z materiałów termoizolacyjnych, w których pozostanie 100% ciepła. Ale zgodnie z tabelą przewodności cieplnej materiałów i grzejników nie znajdziesz tego idealnego materiału budowlanego, z którego można by wznieść taką konstrukcję. Ponieważ porowata struktura to niska nośność konstrukcji. Wyjątkiem może być drewno, ale też nie jest idealne.”
Dlatego budując domy, starają się stosować różne materiały budowlane, które wzajemnie się uzupełniają pod względem przewodności cieplnej. Jednocześnie bardzo ważne jest skorelowanie grubości każdego elementu w całej konstrukcji budynku. Pod tym względem dom szkieletowy można uznać za dom idealny. Posiada drewnianą podstawę, możemy już mówić o ciepłym domu i grzejnikach, które układa się pomiędzy elementami konstrukcji szkieletowej. Oczywiście, biorąc pod uwagę średnią temperaturę regionu, konieczne będzie dokładne obliczenie grubości ścian i innych elementów otaczających. Jednak, jak pokazuje praktyka, wprowadzone zmiany nie są na tyle znaczące, aby można było mówić o dużych inwestycjach kapitałowych.
Rozważmy kilka powszechnie stosowanych materiałów budowlanych i porównajmy ich przewodność cieplną według grubości.
Przewodność cieplna cegieł: tabela według odmian
| Zdjęcie | Rodzaj cegły | Przewodność cieplna, W / m * K |
|---|---|---|
| Ceramika korpulentna | 0,5-0,8 | |
| Ceramiczne nacinane | 0,34-0,43 | |
| Porowaty | 0,22 | |
| krzemianowa korpulentna | 0,7-0,8 | |
| Krzemianowe szczelinowe | 0,4 | |
| Klinkier | 0,8-0,9 |
Przewodność cieplna drewna: tabela według gatunków
Przewodność cieplna balsy jest najniższa ze wszystkich gatunków drewna. To właśnie korek jest często używany jako materiał termoizolacyjny podczas wykonywania prac izolacyjnych.
Przewodność cieplna metali: tabela
Ten wskaźnik dla metali zmienia się wraz z temperaturą, w której są stosowane. I tutaj stosunek jest następujący - im wyższa temperatura, tym niższy współczynnik. W tabeli pokazujemy metale, które są wykorzystywane w budownictwie.
Teraz, jeśli chodzi o związek z temperaturą.
- Aluminium w temperaturze -100°C ma przewodność cieplną 245 W/m*K. A w temperaturze 0 ° C - 238. W + 100 ° C - 230, w + 700 ° C - 0,9.
- Dla miedzi: przy -100 ° С -405, przy 0 ° С - 385, przy + 100 ° С - 380 i przy + 700 ° С - 350.
Tabela przewodności cieplnej innych materiałów
Zasadniczo będziemy zainteresowani tabelą przewodności cieplnej materiałów izolacyjnych. Należy zauważyć, że jeśli dla metali parametr ten zależy od temperatury, to dla grzałek zależy to od ich gęstości. Dlatego wskaźniki zostaną ułożone w tabeli z uwzględnieniem gęstości materiału.
| Materiał termoizolacyjny | Gęstość, kg / m³ | Przewodność cieplna, W / m * K |
|---|---|---|
| Wełna mineralna (bazalt) | 50 | 0,048 |
| 100 | 0,056 | |
| 200 | 0,07 | |
| Wełna szklana | 155 | 0,041 |
| 200 | 0,044 | |
| Polistyren ekspandowany | 40 | 0,038 |
| 100 | 0,041 | |
| 150 | 0,05 | |
| Ekstrudowany polistyren ekspandowany | 33 | 0,031 |
| Pianka poliuretanowa | 32 | 0,023 |
| 40 | 0,029 | |
| 60 | 0,035 | |
| 80 | 0,041 |
Oraz tabela właściwości termoizolacyjnych materiałów budowlanych. Główne z nich zostały już rozważone, wyznaczmy te, których nie ma w tabelach, a które należą do kategorii często używanych.
| Materiał konstrukcyjny | Gęstość, kg / m³ | Przewodność cieplna, W / m * K |
|---|---|---|
| Beton | 2400 | 1,51 |
| Wzmocniony beton | 2500 | 1,69 |
| Beton z gliny ekspandowanej | 500 | 0,14 |
| Beton z gliny ekspandowanej | 1800 | 0,66 |
| Pianobeton | 300 | 0,08 |
| Szkło piankowe | 400 | 0,11 |
Współczynnik przewodności cieplnej szczeliny powietrznej
Każdy wie, że powietrze pozostawione wewnątrz materiału budowlanego lub między warstwami materiałów budowlanych stanowi doskonałą izolację. Dlaczego tak się dzieje, ponieważ samo powietrze jako takie nie może zawierać ciepła. Aby to zrobić, należy wziąć pod uwagę samą szczelinę powietrzną, odgrodzoną dwiema warstwami materiałów budowlanych. Jedna z nich styka się ze strefą temperatur dodatnich, druga ze strefą temperatur ujemnych.
Energia cieplna przesuwa się z plusa na minus i po drodze spotyka się z warstwą powietrza. Co się dzieje w środku:
- Konwekcja ciepłego powietrza wewnątrz warstwy.
- Promieniowanie cieplne z materiału o dodatniej temperaturze.
Dlatego sam strumień ciepła jest sumą dwóch czynników z dodatkiem przewodności cieplnej pierwszego materiału. Należy od razu zauważyć, że promieniowanie przejmuje większość strumienia ciepła. Obecnie wszystkie obliczenia oporu cieplnego ścian i innych konstrukcji nośnych otaczających są przeprowadzane na kalkulatorach online. Jeśli chodzi o szczelinę powietrzną, takie obliczenia są trudne do przeprowadzenia, dlatego przyjmuje się wartości uzyskane w badaniach laboratoryjnych w latach 50. ubiegłego wieku.
Wyraźnie stwierdzają, że jeśli różnica temperatur między ścianami ograniczonymi powietrzem wynosi 5 ° C, to promieniowanie wzrasta z 60% do 80%, jeśli grubość przekładki zostanie zwiększona z 10 do 200 mm. Oznacza to, że całkowita objętość strumienia ciepła pozostaje taka sama, promieniowanie wzrasta, co oznacza, że zmniejsza się przewodność cieplna ściany. A różnica jest znacząca: od 38% do 2%. To prawda, konwekcja wzrasta z 2% do 28%. Ale ponieważ przestrzeń jest zamknięta, ruch powietrza w niej nie wpływa w żaden sposób na czynniki zewnętrzne.
Ręczne obliczanie grubości ścianki na podstawie przewodności cieplnej za pomocą wzorów lub kalkulatora
Obliczenie grubości ścianki nie jest łatwe. Aby to zrobić, zsumuj wszystkie współczynniki przewodzenia ciepła materiałów użytych do budowy ściany. Na przykład cegła, tynk z zewnątrz plus okładzina zewnętrzna, jeśli taka istnieje. Materiały wyrównujące wewnętrzne, mogą to być wszystkie te same płyty gipsowo-kartonowe, inne pokrycia płyt lub paneli. Jeśli istnieje szczelina powietrzna, jest ona brana pod uwagę.
Za podstawę przyjmuje się tak zwaną przewodność cieplną właściwą według regionu. Tak więc obliczona wartość nie powinna być większa niż konkretna. Właściwe przewodnictwo cieplne podano w poniższej tabeli według miast.
Oznacza to, że im dalej na południe, tym niższa ogólna przewodność cieplna materiałów. W związku z tym można również zmniejszyć grubość ściany. Jeśli chodzi o kalkulator online, sugerujemy obejrzenie poniższego filmu, który wyjaśnia, jak prawidłowo korzystać z takiej usługi obliczeniowej.
Jeśli masz jakieś pytania, na które, jak Ci się wydawało, nie znalazłeś odpowiedzi w tym artykule, napisz je w komentarzach. Nasi redaktorzy postarają się na nie odpowiedzieć.
Budowa każdego domu, czy to chaty, czy skromnego wiejskiego domu, powinna rozpocząć się od opracowania projektu. Na tym etapie ustalany jest nie tylko wygląd architektoniczny przyszłej konstrukcji, ale także jej właściwości konstrukcyjne i termiczne.
Głównym zadaniem na etapie projektu będzie nie tylko opracowanie mocnych i trwałych rozwiązań konstrukcyjnych, które utrzymają najbardziej komfortowy mikroklimat przy minimalnych kosztach. Tabela porównawcza przewodności cieplnej materiałów może pomóc w dokonaniu wyboru.
Koncepcja przewodnictwa cieplnego
Ogólnie rzecz biorąc, proces przewodzenia ciepła charakteryzuje się przenoszeniem energii cieplnej z bardziej nagrzanych cząstek ciała stałego do mniej nagrzanych cząstek. Proces będzie trwał do momentu osiągnięcia równowagi termicznej. Innymi słowy, dopóki temperatury się nie wyrównają.
W odniesieniu do przegród zewnętrznych budynku (ściany, podłoga, sufit, dach) o przebiegu wymiany ciepła decyduje czas, w którym temperatura wewnątrz pomieszczenia jest równa temperaturze otoczenia.
Im dłużej ten proces trwa, tym bardziej komfortowe będzie pomieszczenie i tym bardziej ekonomiczne pod względem kosztów eksploatacji.
Numerycznie proces wymiany ciepła charakteryzuje się współczynnikiem przewodności cieplnej. Fizyczne znaczenie współczynnika pokazuje, ile ciepła na jednostkę czasu przechodzi przez jednostkę powierzchni. Tych. im wyższa wartość tego wskaźnika, tym lepiej ciepło jest przewodzone, co oznacza, że tym szybszy będzie proces wymiany ciepła.
W związku z tym na etapie prac projektowych konieczne jest zaprojektowanie konstrukcji, których przewodność cieplna powinna być jak najniższa.
Powrót do spisu treści
Czynniki wpływające na wartość przewodności cieplnej
Przewodność cieplna materiałów stosowanych w budownictwie zależy od ich parametrów:
- Porowatość - obecność porów w strukturze materiału narusza jego jednorodność. Kiedy przepływ ciepła przechodzi, część energii jest przekazywana przez objętość zajmowaną przez pory i wypełnioną powietrzem. Jako punkt odniesienia przyjmuje się przewodność cieplną suchego powietrza (0,02 W / (m * ° C)). W związku z tym im większą objętość zajmują pory powietrza, tym niższa będzie przewodność cieplna materiału.
- Struktura porów – małe rozmiary porów i ich zamknięty charakter przyczyniają się do zmniejszenia szybkości przepływu ciepła. W przypadku stosowania materiałów o dużych połączonych porach, oprócz przewodności cieplnej, w proces wymiany ciepła przez konwekcję będą zaangażowane procesy wymiany ciepła.
- Gęstość – przy wysokich wartościach cząstki ściślej ze sobą oddziałują i w większym stopniu przyczyniają się do przekazywania energii cieplnej. W ogólnym przypadku wartości przewodności cieplnej materiału, w zależności od jego gęstości, określa się albo na podstawie danych referencyjnych, albo empirycznie.
- Wilgotność - wartość przewodności cieplnej dla wody wynosi (0,6 W/(m*°C)). W przypadku zamoczenia konstrukcji ścian lub izolacji suche powietrze jest wypierane z porów i zastępowane przez krople ciekłego lub nasyconego wilgotnego powietrza. Przewodność cieplna w tym przypadku znacznie wzrośnie.
- Wpływ temperatury na przewodność cieplną materiału odzwierciedla wzór:
λ = λо * (1 + b * t), (1)
gdzie, λо - współczynnik przewodności cieplnej w temperaturze 0 ° С, W / m * ° С;
b - wartość odniesienia współczynnika temperaturowego;
t jest temperaturą.
Powrót do spisu treści
Praktyczne zastosowanie wartości przewodności cieplnej materiałów budowlanych
Pojęcie grubości warstwy materiału wynika bezpośrednio z koncepcji przewodnictwa cieplnego, aby uzyskać wymaganą wartość oporu przepływu ciepła. Opór cieplny jest wartością znormalizowaną.
Uproszczony wzór na grubość warstwy będzie wyglądał następująco:
gdzie, H - grubość warstwy, m;
R - odporność na przenoszenie ciepła, (m2 * ° С) / W;
λ - współczynnik przewodności cieplnej, W / (m * ° С).
Ten wzór w odniesieniu do ściany lub podłogi ma następujące założenia:
- otaczająca struktura ma jednorodną monolityczną strukturę;
- użyte materiały budowlane mają naturalną wilgoć.
Podczas projektowania niezbędne znormalizowane i referencyjne dane są pobierane z dokumentacji regulacyjnej:
- SNiP23-01-99 - Klimatologia budowlana;
- SNiP 23-02-2003: Ochrona termiczna budynków;
- SP 23-101-2004: Projekt ochrony termicznej budynków.
Powrót do spisu treści
Przewodność cieplna materiałów: parametry
Przyjęto warunkowy podział materiałów stosowanych w budownictwie na materiały konstrukcyjne i termoizolacyjne.
Materiały konstrukcyjne służą do budowy konstrukcji otaczających (ściany, ścianki działowe, podłogi). Wyróżniają się wysokimi wartościami przewodności cieplnej.
Wartości współczynników przewodności cieplnej zestawiono w tabeli 1:
Tabela 1
Zastępując do wzoru (2) dane zaczerpnięte z dokumentacji regulacyjnej oraz dane z Tabeli 1, można uzyskać wymaganą grubość ścianki dla określonego regionu klimatycznego.
Gdy ściany wykonane są wyłącznie z materiałów konstrukcyjnych bez zastosowania izolacji termicznej, ich wymagana grubość (w przypadku zastosowania żelbetu) może sięgać kilku metrów. Projekt w tym przypadku okaże się zbyt duży i nieporęczny.
Umożliwiają budowę ścian bez użycia dodatkowej izolacji, być może tylko pianobetonu i drewna. I nawet w tym przypadku grubość ściany sięga pół metra.
Materiały termoizolacyjne mają raczej niewielkie wartości współczynnika przewodzenia ciepła.
Ich główny zakres mieści się w przedziale od 0,03 do 0,07 W/(m*°C). Najpopularniejszymi materiałami są ekstrudowana pianka polistyrenowa, wełna mineralna, tworzywa piankowe, wełna szklana, materiały izolacyjne na bazie pianki poliuretanowej. Ich zastosowanie może znacznie zmniejszyć grubość otaczających konstrukcji.
Materiał prześlemy do Ciebie e-mailem
Wszelkie prace budowlane zaczynają się od stworzenia projektu. Jednocześnie planowane jest zarówno rozmieszczenie pomieszczeń w budynku, jak i obliczanie głównych wskaźników ciepłowniczych. Od tych wartości zależy, jak ciepły, trwały i ekonomiczny będzie przyszły budynek. Pozwoli ci to określić przewodność cieplną materiałów budowlanych - tabela wyświetlająca główne współczynniki. Prawidłowe obliczenia są gwarancją udanej budowy i stworzenia korzystnego klimatu wewnętrznego.
Dlatego przy budowie budynku warto zastosować dodatkowe materiały. W tym przypadku przewodność cieplna materiałów budowlanych jest ważna, tabela pokazuje wszystkie wartości.
Pomocna informacja! W przypadku budynków wykonanych z drewna i pianobetonu nie jest konieczne stosowanie dodatkowej izolacji. Nawet przy użyciu materiału o niskiej przewodności, grubość konstrukcji nie powinna być mniejsza niż 50 cm.
Cechy przewodności cieplnej gotowej konstrukcji
Planując projekt przyszłego domu, należy wziąć pod uwagę możliwą utratę energii cieplnej. Większość ciepła ucieka przez drzwi, okna, ściany, dach i podłogi.
Jeśli nie wykonasz obliczeń dotyczących oszczędności ciepła w domu, pomieszczenie będzie chłodne. Zalecane jest docieplenie budynków z betonu i kamienia.
Przydatna rada! Przed ociepleniem domu należy pomyśleć o wysokiej jakości hydroizolacji. Jednocześnie nawet wysoka wilgotność nie wpłynie na właściwości izolacji termicznej w pomieszczeniu.
Odmiany izolacji termicznej konstrukcji
Ciepły budynek uzyskamy dzięki optymalnemu połączeniu konstrukcji wykonanej z trwałych materiałów i wysokiej jakości warstwy termoizolacyjnej. Takie struktury obejmują:
- budynek wykonany ze standardowych materiałów: bloczków żużlowych lub cegieł. W takim przypadku izolację często przeprowadza się na zewnątrz.
Jak określić współczynniki przewodności cieplnej materiałów budowlanych: tabela
Pomaga określić współczynnik przewodności cieplnej materiałów budowlanych - tabela. Zawiera wszystkie znaczenia najpopularniejszych materiałów. Korzystając z takich danych, można obliczyć grubość ścian i zastosowaną izolację. Tabela wartości przewodności cieplnej:
Aby określić wartość przewodności cieplnej, stosuje się specjalne GOST. Wartość tego wskaźnika różni się w zależności od rodzaju betonu. Jeśli materiał ma indeks 1,75, to porowata kompozycja ma wartość 1,4. Jeśli rozwiązanie jest wykonane przy użyciu kruszonego kamienia, jego wartość wynosi 1,3.
Straty wynikające z konstrukcji stropów są znaczące dla osób mieszkających na najwyższych piętrach. Słabe obszary obejmują przestrzeń między podłogami a ścianą. Takie obszary są uważane za zimne mosty. Jeśli nad mieszkaniem znajduje się piętro techniczne, straty energii cieplnej są mniejsze.
Najwyższe piętro jest wykonane na zewnątrz. Również sufit może być ocieplony wewnątrz mieszkania. W tym celu stosuje się styropian lub płyty termoizolacyjne.
Przed zaizolowaniem jakichkolwiek powierzchni warto poznać przewodność cieplną materiałów budowlanych, pomoże w tym stół SNiP. Izolacja podłogi nie jest tak trudna jak inne powierzchnie. Jako materiały izolacyjne stosuje się materiały takie jak keramzyt, wełna szklana lub styropian.
