Przewodność cieplna materiałów budowlanych: co oznacza wskaźnik + tabela wartości

Działalność budowlana polega na wykorzystaniu odpowiednich materiałów. Główne kryteria to bezpieczeństwo życia i zdrowia, przewodność cieplna, niezawodność. Oto cena, estetyka, wszechstronność itp.

Rozważ jedną z najważniejszych cech materiałów budowlanych - współczynnik przewodności cieplnej, ponieważ to właśnie od tej właściwości zależy na przykład poziom komfortu w domu.

Co to jest materiał budowlany KTP?

Teoretycznie i praktycznie tak samo, z materiałami budowlanymi, z reguły tworzone są dwie powierzchnie - zewnętrzna i wewnętrzna. Z punktu widzenia fizyki ciepły region zawsze ma tendencję do zimnego regionu.

W odniesieniu do materiału budowlanego ciepło będzie przenosić się z jednej powierzchni (cieplejszej) na drugą (mniej ciepłej). W rzeczywistości zdolność materiału w odniesieniu do takiego przejścia nazywana jest współczynnikiem przewodności cieplnej lub, w skrócie, KTP.

Schemat wyjaśniający wpływ przewodności cieplnej: 1 - energia cieplna; 2 - współczynnik przewodności cieplnej; 3 - temperatura pierwszej powierzchni; 4 - temperatura drugiej powierzchni; 5 - grubość materiału budowlanego

Charakterystyki podstacji transformatorowej są zwykle oparte na testach, w których pobiera się próbkę o wymiarach 100 x 100 cm i stosuje się na nią efekt termiczny, biorąc pod uwagę różnicę temperatur między dwiema powierzchniami o 1 stopień. Czas ekspozycji wynosi 1 godzinę.

W związku z tym przewodność cieplna jest mierzona w watach na metr na stopień (W / m ° C). Współczynnik jest oznaczony greckim symbolem λ.

Domyślnie przewodność cieplna różnych materiałów konstrukcyjnych o wartości mniejszej niż 0,175 W / m ° C przyrównuje te materiały do ​​kategorii materiałów izolacyjnych.

Nowoczesna produkcja opanowała technologię wytwarzania materiałów budowlanych, których poziom KTP jest mniejszy niż 0,05 W / m ° C.Dzięki takim produktom można osiągnąć wyraźny efekt ekonomiczny pod względem zużycia zasobów energetycznych.

Wpływ czynników na poziom przewodności cieplnej

Każdy pojedynczy materiał budowlany ma określoną strukturę i rodzaj swego stanu fizycznego.

Podstawą tego są:

• wymiar kryształów struktury;
• stan fazowy substancji;
• stopień krystalizacji;
• anizotropia przewodności cieplnej kryształów;
• objętość porowatości i struktura;
• kierunek przepływu ciepła.

Wszystko to są czynniki wpływu. Skład chemiczny i zanieczyszczenia mają również pewien wpływ na poziom KTP. Ilość zanieczyszczeń, jak pokazała praktyka, ma szczególnie ekspresyjny wpływ na poziom przewodności cieplnej składników krystalicznych.

Izolacyjne materiały budowlane - klasa produktów budowlanych, stworzona z uwzględnieniem właściwości KTP, zbliżona do optymalnych. Jednak osiągnięcie doskonałego przewodnictwa cieplnego przy zachowaniu innych właściwości jest niezwykle trudne

Z kolei na KTP wpływ mają warunki pracy materiału budowlanego - temperatura, ciśnienie, wilgotność itp.

Materiały budowlane z minimalnym KTP

Według badań minimalna wartość przewodności cieplnej (około 0,023 W / m ° C) ma suche powietrze.

Z punktu widzenia zastosowania suchego powietrza w strukturze materiału budowlanego potrzebny jest projekt, w którym suche powietrze znajduje się w licznych zamkniętych przestrzeniach o małej objętości. Strukturalnie taka konfiguracja jest przedstawiona na obrazie wielu porów w strukturze.

Stąd logiczny wniosek: materiały budowlane, których struktura wewnętrzna jest porowatą formacją, muszą mieć niski poziom KTP.

Ponadto, w zależności od maksymalnej dopuszczalnej porowatości materiału, wartość przewodności cieplnej zbliża się do wartości współczynnika przenikania ciepła suchego powietrza.

Porowata struktura ułatwia tworzenie materiału budowlanego o minimalnym przewodnictwie cieplnym. Im więcej porów o różnych objętościach jest zawartych w strukturze materiału, tym lepiej można uzyskać KTP

W nowoczesnej produkcji stosuje się kilka technologii w celu uzyskania porowatości materiału budowlanego.

W szczególności stosowane są następujące technologie:

• pienienie;
• tworzenie się gazu;
• zaopatrzenie w wodę;
• obrzęk;
• wprowadzenie dodatków;
• tworzyć ramki z włókna.

Należy zauważyć: współczynnik przewodności cieplnej jest bezpośrednio związany z takimi właściwościami, jak gęstość, pojemność cieplna, przewodność cieplna.

Wartość przewodności cieplnej można obliczyć ze wzoru:

λ = Q / S * (T₁-T₂) * t,

Gdzie:

• Q - ilość ciepła;
• S. - grubość materiału;
• T.₁, T₂ - temperatura po obu stronach materiału;
• t - czas.

Średnia gęstość i przewodność cieplna są odwrotnie proporcjonalne do porowatości. Dlatego na podstawie gęstości struktury materiału budowlanego zależność od przewodności cieplnej można obliczyć w następujący sposób:

λ = 1,16 √ 0,0196 + 0,22d² – 0,16,

Gdzie: d Jest wartością gęstości. To jest formuła V.P. Niekrasow, wykazując wpływ gęstości danego materiału na wartość jego KTP.

Wpływ wilgoci na przewodność cieplną materiałów budowlanych

Ponownie, sądząc po przykładach zastosowania materiałów budowlanych w praktyce, ujawniono negatywny wpływ wilgoci na materiały budowlane materiałów budowlanych. Zauważono - im więcej wilgoci jest narażony na materiał budowlany, tym wyższa staje się wartość KTP.

Na różne sposoby starają się chronić materiał stosowany w budownictwie przed wilgocią. Środek ten jest uzasadniony, biorąc pod uwagę wzrost współczynnika mokrego materiału budowlanego

Łatwo jest uzasadnić taki moment. Wpływowi wilgoci na strukturę materiału budowlanego towarzyszy nawilżanie powietrza w porach i częściowa wymiana powietrza.

Biorąc pod uwagę, że parametr współczynnika przewodzenia ciepła dla wody wynosi 0,58 W / m ° C, wyraźny staje się znaczny wzrost przewodności cieplnej materiału.

Należy również zauważyć bardziej negatywny efekt, gdy woda wchodząca do porowatej struktury jest dodatkowo zamrażana - zamienia się w lód.

W związku z tym łatwo jest obliczyć jeszcze większy wzrost przewodności cieplnej, biorąc pod uwagę parametry KTP lodu, równe wartości 2,3 W / m ° C. Wzrost czterokrotnie wzrostu przewodności cieplnej wody.

Jednym z powodów rezygnacji z zimowego budownictwa na rzecz budownictwa w lecie należy dokładnie rozważyć czynnik możliwego zamrożenia niektórych rodzajów materiałów budowlanych, aw rezultacie zwiększonego przewodnictwa cieplnego

Z tego wynikają wymogi konstrukcyjne dotyczące ochrony izolujących materiałów budowlanych przed wnikaniem wilgoci. W końcu poziom przewodności cieplnej rośnie wprost proporcjonalnie do wilgotności ilościowej.

Nie mniej istotny jest inny punkt - wręcz przeciwnie, gdy struktura materiału budowlanego jest poddawana znacznemu ogrzewaniu. Zbyt wysoka temperatura powoduje również wzrost przewodności cieplnej.

Dzieje się tak ze względu na wzrost energii kinematycznej cząsteczek, które stanowią podstawę strukturalną materiału budowlanego.

To prawda, że ​​istnieje klasa materiałów, których struktura, wręcz przeciwnie, uzyskuje najlepsze właściwości przewodności cieplnej w reżimie silnego ogrzewania. Jednym z takich materiałów jest metal.

Jeśli przy silnym ogrzewaniu większość szeroko rozpowszechnionych materiałów budowlanych zmieni przewodność cieplną w górę, silne nagrzanie metalu prowadzi do odwrotnego efektu - współczynnik przenikania ciepła metalu maleje

Metody wyznaczania współczynników

W tym kierunku stosuje się różne metody, ale w rzeczywistości wszystkie technologie pomiarowe są połączone przez dwie grupy metod:

1. Tryb pomiaru stacjonarnego.
2. Tryb pomiaru niestacjonarnego.

Technika stacjonarna wymaga pracy z parametrami niezmienionymi w czasie lub nieznacznie zmieniającymi się. Technologia ta, sądząc po praktycznych zastosowaniach, pozwala liczyć na dokładniejsze wyniki KTP.

Działania mające na celu pomiar przewodności cieplnej, metoda stacjonarna może być przeprowadzana w szerokim zakresie temperatur - 20 - 700 ° C. Jednocześnie technologia stacjonarna jest uważana za czasochłonną i złożoną technikę, wymagającą dużej ilości czasu na wykonanie.

Przykład aparatu zaprojektowanego do wykonywania pomiarów współczynnika przewodności cieplnej. Jest to jeden z nowoczesnych projektów cyfrowych, który zapewnia szybkie i dokładne wyniki.

Inna technologia pomiarowa jest niestacjonarna, wydaje się bardziej uproszczona i wymaga 10 do 30 minut na ukończenie pracy. Jednak w tym przypadku zakres temperatur jest znacznie ograniczony. Niemniej jednak technika znalazła szerokie zastosowanie w sektorze produkcyjnym.

Tabela przewodności cieplnej materiałów budowlanych

Mierzenie wielu istniejących i powszechnie stosowanych materiałów budowlanych nie ma sensu.

Wszystkie te produkty z reguły były wielokrotnie testowane, na podstawie których opracowano tabelę przewodności cieplnej materiałów budowlanych, która obejmuje prawie wszystkie materiały niezbędne na placu budowy.

Jedną z opcji takiej tabeli przedstawiono poniżej, gdzie KTP jest współczynnikiem przewodności cieplnej:

Zalecamy również przeczytanie naszych innych artykułów, w których mówimy o tym, jak wybrać odpowiednią izolację:

1. Izolacja dachu poddasza.
2. Materiały do ​​ocieplenia domu od wewnątrz.
3. Izolacja sufitu.
4. Materiały do ​​zewnętrznej izolacji termicznej.
5. Izolacja podłogi w drewnianym domu.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Film jest ukierunkowany tematycznie, co wyjaśnia wystarczająco szczegółowo, czym jest KTP i „z czym jest spożywany”. Po zapoznaniu się z materiałem prezentowanym na filmie istnieje duże prawdopodobieństwo, że zostanie profesjonalnym konstruktorem.

Oczywistym punktem jest to, że potencjalny budowniczy musi wiedzieć o przewodności cieplnej i jej zależności od różnych czynników. Ta wiedza pomoże zbudować nie tylko wysoką jakość, ale także wysoki stopień niezawodności i trwałości obiektu. Zastosowanie współczynnika w istocie jest prawdziwą oszczędnością pieniędzy, na przykład przy płaceniu za te same usługi użyteczności publicznej.

Jeśli masz pytania lub cenne informacje na temat tego artykułu, zostaw swoje komentarze w polu poniżej.