Коэффициент теплопроводности материалов: Теплопроводность строительных материалов — основные понятия, табличные значения, расчеты

Теплопроводность строительных материалов, что это, таблица

Последние годы при строительстве дома или его ремонте большое внимание уделяется энергоэффективности. При уже существующих ценах на топливо это очень актуально. Причем похоже что дальше экономия будет приобретать все большую важность. Чтобы правильно подобрать состав и толщин материалов в пироге ограждающих конструкций (стены, пол, потолок, кровля) необходимо знать теплопроводность строительных материалов. Эта характеристика указывается на упаковках с материалами, а необходима она еще на стадии проектирования. Ведь надо решить из какого материала строить стены, чем их утеплять, какой толщины должен быть каждый слой.  

Содержание

Что такое теплопроводность и термическое сопротивление

Содержание статьи

При выборе строительных материалов для строительства необходимо обращать внимание на характеристики материалов. Одна из ключевых позиций — теплопроводность. Она отображается коэффициентом теплопроводности. Это количество тепла, которое может провести тот или иной материал за единицу времени. То есть, чем меньше этот коэффициент, тем хуже материал проводит тепло. И наоборот, чем выше цифра, тем тепло отводится лучше.

Диаграмма, которая иллюстрирует разницу в теплопроводности материалов

Диаграмма, которая иллюстрирует разницу в теплопроводности материалов

Материалы с низкой теплопроводностью используются для утепления, с высокой — для переноса или отвода тепла. Например, радиаторы делают из алюминия, меди или стали, так как они хорошо передают тепло, то есть имеют высокий коэффициент теплопроводности. Для утепления используются материалы с низким коэффициентом теплопроводности — они лучше сохраняют тепло. В случае если объект состоит из нескольких слоев материала, его теплопроводность определяется как сумма коэффициентов всех материалов. При расчетах, рассчитывается теплопроводность каждой из составляющих «пирога», найденные величины суммируются. В общем получаем теплоизоляцонную способность ограждающей конструкции (стен, пола, потолка).

Теплопроводность строительных материалов показывает количество тепла, которое он пропускает за единицу времени

Теплопроводность строительных материалов показывает количество тепла, которое он пропускает за единицу времени

Есть еще такое понятие как тепловое сопротивление. Оно отображает способность материала препятствовать прохождению по нему тепла. То есть, это обратная величина по отношению к теплопроводности. И, если вы видите материал с высоким тепловым сопротивлением, его можно использовать для теплоизоляции. Примером теплоизоляционных материалов может случить популярная минеральная или базальтовая вата, пенопласт и т.д. Материалы с низким тепловых сопротивлением нужны для отведения или переноса тепла. Например, алюминиевые или стальные радиаторы используют для отопления, так как они хорошо отдают тепло.

Таблица теплопроводности теплоизоляционных материалов

Чтобы в доме было проще сохранять тепло зимой и прохладу летом, теплопроводность стен, пола и кровли должна быть не менее определенной цифры, которая рассчитывается для каждого региона. Состав «пирога» стен, пола и потолка, толщина материалов берутся с таким учетом чтобы суммарная цифра была не меньше  (а лучше — хоть немного больше) рекомендованной для вашего региона.

Коэффициент теплопередачи материалов современных строительных материалов для ограждающих конструкций

Коэффициент теплопередачи материалов современных строительных материалов для ограждающих конструкций

При выборе материалов надо учесть, что некоторые из них (не все) в условиях повышенной влажности проводят тепло гораздо лучше. Если при эксплуатации возможно возникновение такой ситуации на продолжительный срок, в расчетах используют теплопроводность для этого состояния. Коэффициенты теплопроводности основных материалов, которые используются для утепления, приведены в таблице.

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

Часть информации взята нормативов, которые прописывают характеристики определенных материалов (СНиП 23-02-2003, СП 50.13330.2012, СНиП II-3-79* (приложение 2)). Те материал, которые не прописаны в стандартах, найдены на сайтах производителей. Так как стандартов нет, у разных производителей они могут значительно отличаться, потому при покупке обращайте внимание на характеристики каждого покупаемого материала.

Таблица теплопроводности строительных материалов

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

Сравнивают самые разные материалы

Сравнивают самые разные материалы

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

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

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

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

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

Как рассчитать толщину стен

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

Термическое сопротивление ограждающих конструкций для регионов России

Термическое сопротивление ограждающих
конструкций для регионов России

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

Расчет толщины стены, толщины утеплителя, отделочных слоев

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

Формула расчета теплового сопротивления

Формула расчета теплового сопротивления

R — термическое сопротивление;

p — толщина слоя в метрах;

k — коэффициент теплопроводности.

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

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

Пример расчета толщины утеплителя

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

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

    Рассчитывать придется все ограждающие конструкции

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

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

Коэффициент теплопроводности материалов таблица, формулы

Термин «теплопроводность» применяется к свойствам материалов пропускать тепловую энергию от горячих участков к холодным. Теплопроводность основана на движении частиц внутри веществ и материалов. Способность передавать энергию тепла в количественном измерении – это коэффициент теплопроводности. Круговорот тепловой энергопередачи, или тепловой обмен, может проходить в любых веществах с неравнозначным размещением разных температурных участков, но коэффициент теплопроводности зависим от давления и температуры в самом материале, а также от его состояния – газообразного, жидкого или твердого.
Эквивалентная теплопроводимость строительных материалов и утеплителей

 

Физически теплопроводность материалов равняется количеству тепла, которое перетекает через однородный предмет установленных габаритов и площади за определенный временной отрезок при установленной температурной разнице (1 К). В системе СИ единичный показатель, который имеет коэффициент теплопроводности, принято измерять в Вт/(м•К).

Как рассчитать теплопроводность по закону Фурье

В заданном тепловом режиме плотность потока при передаче тепла прямо пропорциональна вектору максимального увеличения температуры, параметры которой изменяются от одного участка к другим, и по модулю с одинаковой скоростью увеличения температуры по направлению вектора:

q = − ϰ х grad х (T), где:

  • q – направление плотности предмета, передающего тепло, или объем теплового потока, который протекает по участку за заданную временную единицу через определенную площадь, перпендикулярный всем осям;
  • ϰ – удельный коэффициент теплопроводности материала;
  • T – температура материала.

Перенос тепла в неравновесной термодинамической системе

 

Знак «-» в формуле перед «ϰ» указывает, что тепло движется в противоположном направлении от вектора grad х (T)/ – в направлении уменьшения температуры предмета. Эта формула отражает закон Фурье. В интегральном выражении коэффициент теплопередачи согласно закону Фурье будет выглядеть как формула:

  • P = − ϰ х S х ΔT / l, выражается в (Вт/(м•К) х (м2•К) / м = Вт/(м•К) х (м•К) = Вт), где:
  • P ­– общая мощность потерь теплоотдачи;
  • S – сечение предмета;
  • ΔT – разница температуры по стыкам сторон предмета;
  • l – расстояние между стыками сторон предмета – длина фигуры.

Связь коэффициента теплопроводимости с электропроводностью материалов

 

Электропроводность и коэффициент теплопередачи

Собственно, коэффициент теплопроводности металлов «ϰ» связан с их удельной электропроводимостью «σ» согласно закону Видемана-Франца, в соответствии с которым коэффициент теплопроводности металлов зависит от удельной электропроводимости прямо пропорционально температуре:

Κ / σ = π2 / 3 х (К / e)2 х T, где:

  • К – постоянный коэффициент Больцмана, устанавливающий закономерность между тепловой энергией тела и его температурой;
  • e – заряд электрона;
  • T – термодинамическая температура предмета.

Коэффициент теплопроводности газовой среды

В газовой среде коэффициент теплопроводности воздуха может рассчитываться по приблизительной формуле:

ϰ ~ 1/3 х p х cv х Λλ х v, где:

  • pv – плотность газовой среды;
  • cv – удельная емкость тепловой энергии при одном и том же объеме тела;
  • Λλ – расстояние свободного перемещения молекул в газовой среде;
  • v – скорость передачи тепла.

Что такое теплопроводимость

 

Или:

ϰ = I x К / 3 x π3/3 x d2 √ RT / μ, где:

  • i – результат суммирования уровней свободы прямого движения и вращения молекул в газовой среде (для 2-атомных газов i=5, для 1-атомных i=3;
  • К – коэффициент Больцмана;
  • μ – отношение массы газа к количеству молей газа;
  • T – термодинамическая температура;
  • d – ⌀ молекул газа;
  • R – универсальный коэффициент для газовой среды.

Согласно формуле минимальная теплопроводность материалов существует у тяжелых инертных газов, максимально эффективная теплопроводность строительных материалов – у легких.

Теплопроводимость в газовой разреженной среде

Газовая среда и теплопроводность

 

Результат по выкладкам выше, по которым делают расчет теплопроводности для газовой среды, от давления не зависит. Но в очень разреженной газовой среде расстояние свободного перемещения молекул зависит не от столкновений частиц, а от препятствий в виде стен резервуара. При этом ограничение перемещения молекул в соответствующих единицах измерения называют высоковакуумной средой, при которой степень теплообмена уменьшается в зависимости от плотности материала и прямо пропорциональна значению давления в резервуаре:

ϰ ~ 1/3 х p х cv х l х v, где:

i – объем резервуара;

Р – уровень давления в резервуаре.

Согласно этой формуле теплопроводность в вакуумной среде стремится к нулевой отметке при глубоком вакууме. Это объясняется тем, что в вакууме частицы, которые передают тепловую энергию, имеют низкую плотность на единицу площади. Но тепловая энергия в вакуумной среде перетекает посредством излучения. В качестве примера можно привести обычный термос, в котором для уменьшения потерь тепловой энергии стенки должны быть двойными и посеребренными, без воздуха между ними.
Что такое тепловое излучение

 

При применении закона Фурье не принимают во внимание инерционность перетекания тепловой энергии, а это значит, что имеется в виду мгновенная передача тепла из любой точки на любое расстояние. Поэтому формулу нельзя использовать для расчетов передачи тепла при протекании процессов, имеющих высокую частоту повторения. Это ультразвуковое излучение, передача тепловой энергии волнами ударного или импульсного типа и т.д. Существует решение по закону Фурье с релаксационным членом:

τ х ∂q / ∂t = − (q + ϰ х ∇T) .

Если ре­лак­са­ция τ мгновенная, то формула превращается в закон Фурье.

Ориентировочная таблица теплопроводности материалов:

Основа Значение теплопроводности, Вт/(м•К)
Жесткий графен 4840 +/ 440 – 5300 +/ 480
Алмаз 1001-2600
Графит 278,4-2435
Бора арсенид 200-2000
SiC 490
Ag 430
Cu 401
BeO 370
Au 320
Al 202-236
AlN 200
BN 180
Si 150
Cu3Zn2 97-111
Cr 107
Fe 92
Pt 70
Sn 67
ZnO 54
 Черная сталь 47-58
Pb 35,3
Нержавейка Теплопроводность стали – 15
SiO2 8
Высококачественные термостойкие пасты 5-12
Гранит

(состоит из SiO2 68-73 %; Al2O3 12,0-15,5 %; Na2O 3,0-6,0 %; CaO 1,5-4,0 %; FeO 0,5-3,0 %; Fe2O3 0,5-2,5 %; К2О 0,5-3,0 %; MgO 0,1-1,5 %; TiO2 0,1-0,6 %)

2,4
Бетонный раствор без заполнителей 1,75
Бетонный раствор со щебнем или с гравием 1,51
Базальт

(состоит из SiO2 – 47-52%, TiO2 – 1-2,5%, Al2O3 – 14-18%, Fe2O3 – 2-5%, FeO – 6-10%, MnO – 0,1-0,2%, MgO – 5-7%, CaO – 6-12%, Na2O – 1,5-3%, K2O – 0,1-1,5%, P2O5 – 0,2-0,5 %)

1,3
Стекло

(состоит из SiO2, B2O3, P2O5, TeO2, GeO2, AlF3 и т.д.)

1-1,15
Термостойкая паста КПТ-8 0,7
Бетонный раствор с наполнителем из песка, без щебня или гравия 0,7
Вода чистая 0,6
Силикатный

или красный кирпич

0,2-0,7
Масла

на основе силикона

0,16
Пенобетон 0,05-0,3
Газобетон 0,1-0,3
Дерево Теплопроводность дерева – 0,15
Масла

на основе нефти

0,125
Снег 0,10-0,15
ПП с группой горючести Г1 0,039-0,051
ЭППУ с группой горючести Г3, Г4 0,03-0,033
Стеклянная вата 0,032-0,041
Вата каменная 0,035-0,04
Воздушная атмосфера (300 К, 100 кПа) 0,022
Гель

на основе воздуха

0,017
Аргон (Ar) 0,017
Вакуумная среда 0

Приведенная таблица теплопроводности учитывает теплопередачу посредством теплового излучения и теплообмена частиц. Так как вакуум не передает тепло, то оно перетекает при помощи солнечного излучения или другого типа генерации тепла.  В газовой или жидкой среде слои с разной температурой смешиваются искусственно или естественным способом.

Таблица теплопроводимости стройматериалов

 

Проводя расчет теплопроводности стены, необходимо принимать во внимание, что теплопередача сквозь стеновые поверхности меняется от того, что температура в здании и на улице всегда разная, и зависит от площади всех поверхностей дома и от теплопроводности стройматериалов.

Чтобы количественно оценить теплопроводность, ввели такое значение, как коэффициент теплопроводности материалов. Он показывает, как тот или иной материал способен передавать тепло. Чем выше это значение, например, коэффициент теплопроводности стали, тем эффективнее сталь будет проводить тепло.

  • При утеплении дома из древесины рекомендуется выбирать стройматериалы с низким коэффициентом.
  • Если стена кирпичная, то при значении коэффициента 0,67 Вт/(м2•К) и толщине стены 1 м при ее площади 1 м2 при разнице наружной и внутридомовой температуры 10С кирпич будет пропускать 0,67 Вт энергии. При разнице температур 100С кирпич будет пропускать 6,7 Вт и т.д.

Стандартное значение коэффициента теплопроводимости теплоизоляции и других строительных материалов верно для толщины стены 1 м. Чтобы провести расчет теплопроводности поверхности другой толщины, следует коэффициент поделить на выбранное значение толщины стены (метры).
Ориентировочные показатели коэффициентов теплопроводимости

 

В СНиП и при проведении расчетов фигурирует термин «тепловое сопротивление материала», он означает обратную теплопроводность. То есть при теплопроводности листа пенопласта 10 см и его теплопроводности 0,35 Вт/(м2•К) тепловое сопротивление листа – 1 / 0,35 Вт/(м2•К) = 2,85 (м2•К)/Вт.

Ниже – таблица теплопроводности для востребованных строительных материалов и теплоизоляторов:

Стройматериалы Коэффициент теплопроводимости, Вт/(м2•К)
Плиты из алебастра 0,47
Al 230
Шифер асбоцементный 0,35
Асбест (волокно, ткань) 0,15
Асбоцемент 1,76
Асбоцементные изделия 0,35
Асфальт 0,73
Асфальт для напольного покрытия 0,84
Бакелит 0,24
Бетон с заполнителем щебнем 1,3
Бетон с заполнителем песком 0,7
Пористый бетон – пено- и газобетон 1,4
Сплошной бетон 1,75
Термоизоляционный бетон 0,18
Битумная масса 0,47
Бумажные материалы 0,14
Рыхлая минвата 0,046
Тяжелая минвата 0,05
Вата – теплоизолятор на основе хлопка 0,05
Вермикулит в плитах или листах 0,1
Войлок 0,046
Гипс 0,35
Глиноземы 2,33
Гравийный заполнитель 0,93
Гранитный или базальтовый заполнитель 3,5
Влажный грунт, 10% 1,75
Влажный грунт, 20% 2,1
Песчаники 1,16
Сухая почва 0,4
Уплотненный грунт 1,05
Гудроновая масса 0,3
Доска строительная 0,15
Фанерные листы 0,15
Твердые породы дерева 0,2
ДСП 0,2
Дюралюминиевые изделия 160
Железобетонные изделия 1,72
Зола 0,15
Известняковые блоки 1,71
Раствор на песке и извести 0,87
Смола вспененная 0,037
Природный камень 1,4
Картонные листы из нескольких слоев 0,14
Каучук пористый 0,035
Каучук 0,042
Каучук с фтором 0,053
Керамзитобетонные блоки 0,22
Красный кирпич 0,13
Пустотелый кирпич 0,44
Полнотелый кирпич 0,81
Сплошной кирпич 0,67
Шлакокирпич 0,58
Плиты на основе кремнезема 0,07
Латунные изделия 110
Лед при температуре 00С 2,21
Лед при температуре -200С 2,44
Лиственное дерево при влажности 15% 0,15
Медные изделия 380
Мипора 0,086
Опилки для засыпки 0,096
Сухие опилки 0,064
ПВХ 0,19
Пенобетон 0,3
Пенопласт марки ПС-1 0,036
Пенопласт марки ПС-4 0,04
Пенопласт марки ПХВ-1 0,05
Пенопласт марки ФРП 0,044
ППУ марки ПС-Б 0,04
ППУ марки ПС-БС 0,04
Лист из пенополиуретана 0,034
Панель из пенополиуретана 0,024
Облегченное пеностекло 0,06
Тяжелое вспененное стекло 0,08
Пергаминовые изделия 0,16
Перлитовые изделия 0,051
Плиты на цементе и перлите 0,085
Влажный песок 0% 0,33
Влажный песок 0% 0,97
Влажный песок 20% 1,33
Обожженный камень 1,52
Керамическая плитка 1,03
Плитка марки ПМТБ-2 0,035
Полистирол 0,081
Поролон 0,04
Раствор на основе цемента без песка 0,47
Плита из натуральной пробки 0,042
Легкие листы из натуральной пробки 0,034
Тяжелые листы из натуральной пробки 0,05
Резиновые изделия 0,15
Рубероид 0,17
Сланец 2,100
Снег 1,5
Хвойная древесина влажностью 15% 0,15
Хвойная смолистая древесина влажностью 15% 0,23
Стальные изделия 52
Стеклянные изделия 1,15
Утеплитель стекловата 0,05
Стекловолоконные утеплители 0,034
Стеклотекстолитовые изделия 0,31
Стружка 0,13
Тефлоновое покрытие 0,26
Толь 0,24
Плита на основе цементного раствора 1,93
Цементно-песчаный раствор 1,24
Чугунные изделия 57
Шлак в гранулах 0,14
Шлак зольный 0,3
Шлакобетонные блоки 0,65
Сухие штукатурные смеси 0,22
Штукатурный раствор на основе цемента 0,95
Эбонитовые изделия 0,15

Влажность и теплопроводимость – зависимость

 

Кроме того, необходимо учитывать теплопроводность утеплителей из-за их струйных тепловых потоков. В плотной среде возможно «переливание» квазичастиц из одного нагретого стройматериала в другой, более холодный или более теплый, через поры субмикронных размеров, что помогает распространять звук и тепло, даже если в этих порах  будет абсолютный вакуум.

Теплопроводность строительных материалов (таблица и понятие)
Теплоизоляционные материалы
1 Плиты из пенополистирола До 10 0,049 2 10 0,052 0,059
2 То же 10 — 12 0,041 2 10 0,044 0,050
3 « 12 — 14 0,040 2 10 0,043 0,049
4 « 14-15 0,039 2 10 0,042 0,048
5 « 15-17 0,038 2 10 0,041 0,047
6 « 17-20 0,037 2 10 0,040 0,046
7 « 20-25 0,036 2 10 0,038 0,044
8 « 25-30 0,036 2 10 0,038 0,044
9 « 30-35 0,037 2 10 0,040 0,046
10 « 35-38 0,037 2 10 0,040 0,046
11 Плиты из пенополистирола с графитовыми добавками 15-20 0,033 2 10 0,035 0,040
12 То же 20-25 0,032 2 10 0,034 0,039
13 Экструдированный пенополистирол 25-33 0,029 1 2 0,030 0,031
14 То же 35-45 0,030 1 2 0,031 0,032
15 Пенополиуретан 80 0,041 2 5 0,042 0,05
16 То же 60 0,035 2 5 0,036 0,041
17 « 40 0,029 2 5 0,031 0,04
18 Плиты из резольно-фенолформальдегидного пенопласта 80 0,044 5 20 0,051 0,071
19 То же 50 0,041 5 20 0,045 0,064
20 Перлитопластбетон 200 0,041 2 3 0,052 0,06
21 То же 100 0,035 2 3 0,041 0,05
22 Перлитофосфогелевые изделия 300 0,076 3 12 0,08 0,12
23 То же 200 0,064 3 12 0,07 0,09
24 Теплоизоляционные изделия из вспененного синтетического каучука 60-95 0,034 5 15 0,04 0,054
25 Плиты минераловатные из каменного волокна 180 0,038 2 5 0,045 0,048
26 То же 40-175 0,037 2 5 0,043 0,046
27 « 80-125 0,036 2 5 0,042 0,045
28 « 40-60 0,035 2 5 0,041 0,044
29 « 25-50 0,036 2 5 0,042 0,045
30 Плиты из стеклянного штапельного волокна 85 0,044 2 5 0,046 0,05
31 То же 75 0,04 2 5 0,042 0,047
32 « 60 0,038 2 5 0,04 0,045
33 « 45 0,039 2 5 0,041 0,045
34 « 35 0,039 2 5 0,041 0,046
35 « 30 0,04 2 5 0,042 0,046
36 « 20 0,04 2 5 0,043 0,048
37 « 17 0,044 2 5 0,047 0,053
38 « 15 0,046 2 5 0,049 0,055
39 Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружечные 1000 0,15 10 12 0,23 0,29
40 То же 800 0,13 10 12 0,19 0,23
41 « 600 0,11 10 12 0,13 0,16
42 « 400 0,08 10 12 0,11 0,13
43 Плиты древесно-волокнистые и древесно-стружечные 200 0,06 10 12 0,07 0,08
44 Плиты фибролитовые и арболит на портландцементе 500 0,095 10 15 0,15 0,19
45 То же 450 0,09 10 15 0,135 0,17
46 « 400 0,08 10 15 0,13 0,16
47 Плиты камышитовые 300 0,07 10 15 0,09 0,14
48 То же 200 0,06 10 15 0,07 0,09
49 Плиты торфяные теплоизоляционные 300 0,064 15 20 0,07 0,08
50 То же 200 0,052 15 20 0,06 0,064
51 Пакля 150 0,05 7 12 0,06 0,07
52 Плиты из гипса 1350 0,35 4 6 0,50 0,56
53 То же 1100 0,23 4 6 0,35 0,41
54 Листы гипсовые обшивочные (сухая штукатурка) 1050 0,15 4 6 0,34 0,36
55 То же 800 0,15 4 6 0,19 0,21
56 Изделия из вспученного перлита на битумном связующем 300 0,087 1 2 0,09 0,099
57 То же 250 0,082 1 2 0,085 0,099
58 « 225 0,079 1 2 0,082 0,094
59 « 200 0,076 1 2 0,078 0,09
Засыпки
60 Гравий керамзитовый 600 0,14 2 3 0,17 0,19
61 То же 500 0,14 2 3 0,15 0,165
62 « 450 0,13 2 3 0,14 0,155
63 Гравий керамзитовый 400 0,12 2 3 0,13 0,145
64 То же 350 0,115 2 3 0,125 0,14
65 « 300 0,108 2 3 0,12 0,13
66 « 250 0,099 2 3 0,11 0,12
67 « 200 0,090 2 3 0,10 0,11
68 Гравий шунгизитовый (ГОСТ 32496) 700 0,16 2 4 0,18 0,21
69 То же 600 0,13 2 4 0,16 0,19
70 « 500 0,12 2 4 0,15 0,175
71 « 450 0,11 2 4 0,14 0,16
72 « 400 0,11 2 4 0,13 0,15
73 Щебень шлакопемзовый и аглопоритовый (ГОСТ 32496) 800 0,18 2 3 0,21 0,26
74 То же 700 0,16 2 3 0,19 0,23
75 « 600 0,15 2 3 0,18 0,21
76 « 500 0,14 2 3 0,16 0,19
77 « 450 0,13 2 3 0,15 0,17
78 « 400 0,122 2 3 0,14 0,16
79 Пористый гравий с остеклованной оболочкой из доменного и ферросплавного шлаков (ГОСТ 25820) 700 0,14 2 3 0,17 0,19
80 То же 600 0,13 2 3 0,16 0,18
81 « 500 0,12 2 3 0,14 0,15
82 « 400 0,10 2 3 0,13 0,14
83 Щебень и песок из перлита вспученного (ГОСТ 10832) 500 0,09 1 2 0,1 0,11
84 То же 400 0,076 1 2 0,087 0,095
85 « 350 0,07 1 2 0,081 0,085
86 « 300 0,064 1 2 0,076 0,08
87 Вермикулит вспученный (ГОСТ 12865) 200 0,065 1 3 0,08 0,095
88 То же 150 0,060 1 3 0,074 0,098
89 « 100 0,055 1 3 0,067 0,08
90 Песок для строительных работ (ГОСТ 8736) 1600 0,35 1 2 0,47 0,58
Конструкционные и конструкционно-теплоизоляционные материалы
Бетоны на заполнителях из пористых горных пород
91 Туфобетон 1800 0,64 7 10 0,87 0,99
92 То же 1600 0,52 7 10 0,7 0,81
93 « 1400 0,41 7 10 0,52 0,58
94 « 1200 0,32 7 10 0,41 0,47
95 Бетон на литоидной пемзе 1600 0,52 4 6 0,62 0,68
96 То же 1400 0,42 4 6 0,49 0,54
97 « 1200 0,30 4 6 0,4 0,43
98 « 1000 0,22 4 6 0,3 0,34
99 « 800 0,19 4 6 0,22 0,26
100 Бетон на вулканическом шлаке 1600 0,52 7 10 0,64 0,7
101 То же 1400 0,41 7 10 0,52 0,58
102 « 1200 0,33 7 10 0,41 0,47
103 « 1000 0,24 7 10 0,29 0,35
104 « 800 0,20 7 10 0,23 0,29
Бетоны на искусственных пористых заполнителях
105 Керамзитобетон на керамзитовом песке 1800 0,66 5 10 0,80 0,92
106 То же 1600 0,58 5 10 0,67 0,79
107 « 1400 0,47 5 10 0,56 0,65
108 « 1200 0,36 5 10 0,44 0,52
109 « 1000 0,27 5 10 0,33 0,41
110 « 800 0,21 5 10 0,24 0,31
111 « 600 0,16 5 10 0,2 0,26
112 « 500 0,14 5 10 0,17 0,23
113 Керамзитобетон на кварцевом песке с умеренной (до Vв=12%) поризацией) 1200 0,41 4 8 0,52 0,58
114 То же 1000 0,33 4 8 0,41 0,47
115 « 800 0,23 4 8 0,29 0,35
116 Керамзитобетон на перлитовом песке 1000 0,28 9 13 0,35 0,41
117 То же 800 0,22 9 13 0,29 0,35
118 Керамзитобетон беспесчаный 700 0,135 3,5 6 0,145 0,155
119 То же 600 0,130 3,5 6 0,140 0,150
120 « 500 0,120 3,5 6 0,130 0,140
121 « 400 0,105 3,5 6 0,115 0,125
122 « 300 0,095 3,5 6 0,105 0,110
123 Шунгизитобетон 1400 0,49 4 7 0,56 0,64
124 То же 1200 0,36 4 7 0,44 0,5
125 « 1000 0,27 4 7 0,33 0,38
126 Перлитобетон 1200 0,29 10 15 0,44 0,5
127 То же 1000 0,22 10 15 0,33 0,38
128 « 800 0,16 10 15 0,27 0,33
129 Перлитобетон 600 0,12 10 15 0,19 0,23
130 Бетон на шлакопемзовом щебне 1800 0,52 5 8 0,63 0,76
131 То же 1600 0,41 5 8 0,52 0,63
132 « 1400 0,35 5 8 0,44 0,52
133 « 1200 0,29 5 8 0,37 0,44
134 « 1000 0,23 5 8 0,31 0,37
135 Бетон на остеклованном шлаковом гравии 1800 0,46 4 6 0,56 0,67
136 То же 1600 0,37 4 6 0,46 0,55
137 « 1400 0,31 4 6 0,38 0,46
138 « 1200 0,26 4 6 0,32 0,39
139 « 1000 0,21 4 6 0,27 0,33
140 Мелкозернистые бетоны на гранулированных доменных и ферросплавных (силикомарганца и ферромарганца) шлаках 1800 0,58 5 8 0,7 0,81
141 То же 1600 0,47 5 8 0,58 0,64
142 « 1400 0,41 5 8 0,52 0,58
143 « 1200 0,36 5 8 0,49 0,52
144 Аглопоритобетон и бетоны на заполнителях из топливных шлаков 1800 0,7 5 8 0,85 0,93
145 То же 1600 0,58 5 8 0,72 0,78
146 « 1400 0,47 5 8 0,59 0,65
147 « 1200 0,35 5 8 0,48 0,54
148 « 1000 0,29 5 8 0,38 0,44
149 Бетон на зольном обжиговом и безобжиговом гравии 1400 0,47 5 8 0,52 0,58
150 То же 1200 0,35 5 8 0,41 0,47
151 « 1000 0,24 5 8 0,3 0,35
152 Вермикулитобетон 800 0,21 8 13 0,23 0,26
153 То же 600 0,14 8 13 0,16 0,17
154 « 400 0,09 8 13 0,11 0,13
155 « 300 0,08 8 13 0,09 0,11
Бетоны особо легкие на пористых заполнителях и ячеистые
156 Полистиролбетон на портландцементе (ГОСТ 32929) 600 0,145 4 8 0,175 0,20
157 То же 500 0,125 4 8 0,14 0,16
158 « 400 0,105 4 8 0,12 0,135
159 « 350 0,095 4 8 0,11 0,12
160 « 300 0,085 4 8 0,09 0,11
161 « 250 0,075 4 8 0,085 0,09
162 « 200 0,065 4 8 0,07 0,08
163 « 150 0,055 4 8 0,057 0,06
164 Полистиролбетон модифицированный на шлакопортландцементе 500 0,12 3,5 7 0,13 0,14
165 То же 400 0,09 3,5 7 0,10 0,11
166 « 300 0,08 3,5 7 0,08 0,09
167 « 250 0,07 3,5 7 0,07 0,08
168 « 200 0,06 3,5 7 0,06 0,07
169 Газо- и пенобетон на цементном вяжущем 1000 0,29 8 12 0,38 0,43
170 То же 800 0,21 8 12 0,33 0,37
171 « 600 0,14 8 12 0,22 0,26
172 « 400 0,11 8 12 0,14 0,15
173 Газо- и пенобетон на известняковом вяжущем 1000 0,31 12 18 0,48 0,55
174 То же 800 0,23 11 16 0,39 0,45
175 « 600 0,15 11 16 0,28 0,34
176 « 500 0,13 11 16 0,22 0,28
177 Газо- и пенозолобетон на цементном вяжущем 1200 0,37 15 22 0,60 0,66
178 То же 1000 0,32 15 22 0,52 0,58
179 « 800 0,23 15 22 0,41 0,47
Кирпичная кладка из сплошного кирпича
180 Глиняного обыкновенного на цементно-песчаном растворе 1800 0,56 1 2 0,7 0,81
181 Глиняного обыкновенного на цементно-шлаковом растворе 1700 0,52 1,5 3 0,64 0,76
182 Глиняного обыкновенного на цементно-перлитовом растворе 1600 0,47 2 4 0,58 0,7
183 Силикатного на цементно-песчаном растворе 1800 0,7 2 4 0,76 0,87
184 Трепельного на цементно-песчаном растворе 1200 0,35 2 4 0,47 0,52
185 То же 1000 0,29 2 4 0,41 0,47
186 Шлакового на цементно-песчаном растворе 1500 0,52 1,5 3 0,64 0,7
Кирпичная кладка из пустотного кирпича
187 Керамического пустотного плотностью 1400 кг/м3 (брутто) на цементно-песчаном растворе 1600 0,47 1 2 0,58 0,64
188 Керамического пустотного плотностью 1300 кг/м3 (брутто) на цементно-песчаном растворе 1400 0,41 1 2 0,52 0,58
189 Керамического пустотного плотностью 1000 кг/м3  (брутто) на цементно-песчаном растворе 1200 0,35 1 2 0,47 0,52
190 Силикатного одиннадцатипустотного на цементно-песчаном растворе 1500 0,64 2 4 0,7 0,81
191 Силикатного четырнадцатипустотного на цементно-песчаном растворе 1400 0,52 2 4 0,64 0,76
Дерево и изделия из него
192 Сосна и ель поперек волокон 500 0,09 15 20 0,14 0,18
193 Сосна и ель вдоль волокон 500 0,18 15 20 0,29 0,35
194 Дуб поперек волокон 700 0,1 10 15 0,18 0,23
195 Дуб вдоль волокон 700 0,23 10 15 0,35 0,41
196 Фанера клееная 600 0,12 10 13 0,15 0,18
197 Картон облицовочный 1000 0,18 5 10 0,21 0,23
198 Картон строительный многослойный 650 0,13 6 12 0,15 0,18
Конструкционные материалы
Бетоны
199 Железобетон 2500 1,69 2 3 1,92 2,04
200 Бетон на гравии или щебне из природного камня 2400 1,51 2 3 1,74 1,86
201 Раствор цементно-песчаный 1800 0,58 2 4 0,76 0,93
202 Раствор сложный (песок, известь, цемент) 1700 0,52 2 4 0,7 0,87
203 Раствор известково-песчаный 1600 0,47 2 4 0,7 0,81
Облицовка природным камнем
204 Гранит, гнейс и базальт 2800 3,49 0 0 3,49 3,49
205 Мрамор 2800 2,91 0 0 2,91 2,91
206 Известняк 2000 0,93 2 3 1,16 1,28
207 То же 1800 0,7 2 3 0,93 1,05
208 « 1600 0,58 2 3 0,73 0,81
209 « 1400 0,49 2 3 0,56 0,58
210 Туф 2000 0,76 3 5 0,93 1,05
211 То же 1800 0,56 3 5 0,7 0,81
212 « 1600 0,41 3 5 0,52 0,64
213 « 1400 0,33 3 5 0,43 0,52
214 « 1200 0,27 3 5 0,35 0,41
215 « 1000 0,21 3 5 0,24 0,29
Материалы кровельные, гидроизоляционные, облицовочные и рулонные покрытия для полов
216 Листы асбестоцементные плоские 1800 0,35 2 3 0,47 0,52
217 То же 1600 0,23 2 3 0,35 0,41
218 Битумы нефтяные строительные и кровельные 1400 0,27 0 0 0,27 0,27
219 То же 1200 0,22 0 0 0,22 0,22
220 « 1000 0,17 0 0 0,17 0,17
221 Асфальтобетон 2100 1,05 0 0 1,05 1,05
222 Рубероид, пергамин, толь 600 0,17 0 0 0,17 0,17
223 Пенополиэтилен 26 0,048 1 2 0,049 0,050
224 То же 30 0,049 1 2 0,050 0,050
225 Линолеум поливинилхлоридный на теплоизолирующей подоснове 1800 0,38 0 0 0,38 0,38
226 То же 1600 0,33 0 0 0,33 0,33
227 Линолеум поливинилхлоридный на тканевой основе 1800 0,35 0 0 0,35 0,35
228 То же 1600 0,29 0 0 0,29 0,29
229 « 1400 0,2 0 0 0,23 0,23
Металлы и стекло
230 Сталь стержневая арматурная 7850 58 0 0 58 58
231 Чугун 7200 50 0 0 50 50
232 Алюминий 2600 221 0 0 221 221
233 Медь 8500 407 0 0 407 407
234 Стекло оконное 2500 0,76 0 0 0,76 0,76
235 Плиты из пеностекла 80-100 0,041 1 1 0,042 0,042
236 То же 101-120 0,046 1 1 0,047 0,047
237 То же 121- 140 0,050 1 1 0,051 0,051
238 То же 141- 160 0,052 1 1 0,053 0,053
239 То же 161- 200 0,060 1 1 0,061 0,061

что это такое + таблица значений

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.

Содержание статьи:

Что такое КТП строительного материала?

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.

Что такое коэффициент теплопроводностиЧто такое коэффициент теплопроводности

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.

Изоляционный стройматериалИзоляционный стройматериал

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.

Пористая структура стройматериалаПористая структура стройматериала

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 *(T1-T2)*t,

Где:

  • Q – количество тепла;
  • S – толщина материала;
  • T1, T2 – 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+0,22d2 – 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.

Влажный стройматериалВлажный стройматериал

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.

Соответственно, несложно просчитать ещё большее увеличение теплопроводности, принимая во внимание параметры КТП льда, равного значению 2,3 Вт/м°C. Прирост примерно в четыре раза к параметру теплопроводности воды.

Зимнее строительствоЗимнее строительство

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.

Нагрев металла и теплопроводностьНагрев металла и теплопроводность

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:

  1. Режим стационарных измерений.
  2. 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.

Измеритель теплопроводностиИзмеритель теплопроводности

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, м3 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
Газо-пено-бетон (пенно-силикат) 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

Рекомендуем также прочесть и другие наши статьи, где мы рассказываем о том как правильно выбирать утеплитель:

Выводы и полезное видео по теме

Видеоролик тематически направленный, где достаточно подробно разъясняется – что такое КТП и «с чем его едят». Ознакомившись с материалом, представленным в ролике, появляются высокие шансы стать профессиональным строителем.

Очевидный момент – потенциальному строителю обязательно необходимо знать о теплопроводности и ее зависимости от различных факторов. Эти знания помогут строить не просто качественно, но с высокой степенью надежности и долговечности объекта. Использование коэффициента по существу – это реальная экономия денег, допустим, на оплате за те же коммунальные услуги.

Если у вас появились вопросы или есть ценная информация  по теме статьи, пожалуйста, оставляйте свои комментарии в расположенном ниже блоке.

Что такое теплопроводность строительных материалов таблица

Общее понятие о теплопроводности и ее природа

Если отвечать простыми словами на вопрос о том, что такое теплопроводность в физике, то следует сказать, что передача тепла между двумя телами или различными областями одного и того же тела является процессом обмена внутренней энергией между частицами, составляющими тело (молекулы, атомы, электроны и ионы). Сама внутренняя энергия состоит из двух важных частей: из кинетической и из потенциальной энергии.

Различная теплопроводность плитки и травыРазличная теплопроводность плитки и травы

Что такое теплопроводность в физике с точки зрения природы этой величины? На микроскопическом уровне способность материалов проводить тепло зависит от их микроструктуры. Например, для жидкостей и газов указанный физический процесс происходит за счет хаотичных столкновений между молекулами, в твердых телах основная доля переносимого тепла приходится на обмен энергией между свободными электронами (в металлических системах) или фононами (неметаллические вещества), которые представляют собой механические колебания кристаллической решетки.

Способы передачи тепловой энергии

Рассматривая вопрос о том, что такое теплопроводность материалов, следует упомянуть о возможных способах передачи тепла. Тепловая энергия может передаваться между различными телами с помощью следующих процессов:

  • проводимость — этот процесс идет без переноса материи;
  • конвекция — перенос тепла непосредственно связан и с движением самой материи;
  • излучение — передача тепла осуществляется за счет электромагнитного излучения, то есть с помощью фотонов.

Проводимость, конвекция и излучениеПроводимость, конвекция и излучение

Чтобы тепло было передано с помощью процессов проводимости или конвекции, необходим непосредственный контакт между различными телами с тем отличием, что в процессе проводимости не существует макроскопического движения материи, а в процессе конвекции это движение присутствует. Отметим, что микроскопическое движение имеет место во всех процессах теплопередачи.

Для обычных температур в несколько десятков градусов Цельсия можно сказать, что на долю конвекции и проводимости приходится основная часть передаваемого тепла, а количество энергии, переданной в процессе излучения, является незначительным. Однако излучение начинает играть главную роль в процессе теплопередачи при температурах в несколько сотен и тысяч Кельвин, поскольку количество энергии Q, передаваемой этим способом, растет пропорционально 4-й степени абсолютной температуры, то есть ∼ T4. Например, наше солнце теряет большую часть энергии именно за счет излучения.

Коэффициент теплопроводности для твердых тел

Коэффициент термической проводимости для твердых тел k имеет следующий физический смыл: он указывает на количество теплоты, которое проходит за единицу времени через единицу площади поверхности в каком-либо теле единичной толщины и бесконечной длины и ширины при разнице температур на его концах, равной одному градусу. В международной системе единиц СИ коэффициент k измеряется в Дж/(с*м*К).

Тепло от горячей кружкиТепло от горячей кружки

Данный коэффициент в твердых веществах зависит от температуры, поэтому его принято определять при температуре 300 K с целью сравнения способности проводить тепло различными материалами.

Коэффициент теплопроводности для металлов и неметаллических твердых материалов

Все металлы без исключения являются хорошими проводниками тепла, за перенос которого в них отвечает электронный газ. В свою очередь ионные и ковалентные материалы, а также материалы, имеющие волокнистую структуру, являются хорошими теплоизоляторами, то есть плохо проводят тепло. Для полноты раскрытия вопроса о том, что такое теплопроводность, следует заметить, что этот процесс требует обязательного наличия вещества, если он осуществляется за счет конвекции или проводимости, поэтому в вакууме тепло может передаваться только за счет электромагнитного излучения.

В списке ниже приведены значения коэффициентов теплопроводности для некоторых металлов и неметаллов в Дж/(с*м*К):

  • сталь — 47-58 в зависимости от марки стали;
  • алюминий — 209,3;
  • бронза — 116-186;
  • цинк — 106-140 в зависимости от чистоты;
  • медь — 372,1-385,2;
  • латунь — 81-116;
  • золото — 308,2;
  • серебро — 406,1-418,7;
  • каучук — 0,04-0,30;
  • стекловолокно — 0,03-0,07;
  • кирпич — 0,80;
  • дерево — 0,13;
  • стекло — 0,6-1,0.

Полиуритановый теплоизоляторПолиуритановый теплоизолятор

Таким образом, теплопроводность металлов на 2-3 порядка превышает значения теплопроводности для изоляторов, которые являются ярким примером ответа на вопрос о том, что такое низкая теплопроводность.

Значение теплопроводности играет важную роль во многих индустриальных процессах. В одних процессах стремятся увеличить ее, используя хорошие теплопроводники и увеличивая площадь контакта, в других же стараются уменьшить теплопроводность, уменьшая площадь контакта и применяя теплоизолирующие материалы.

Конвекция в жидкостях и газах

Передача тепла в текучих средах осуществляется за счет процесса конвекции. Этот процесс предполагает перемещение молекул вещества между зонами с различной температурой, то есть при конвекции происходит перемешивание жидкости или газа. Когда текучая материя отдает тепло, ее молекулы теряют часть кинетической энергии, и материя становится более плотной. Наоборот, когда текучая материя нагревается, ее молекулы увеличивают свою кинетическую энергию, их движение становится более интенсивным, соответственно, объем материи увеличивается, а плотность уменьшается. Именно поэтому холодные слои материи стремятся опуститься вниз под действием силы тяжести, а горячие слои пытаются подняться вверх. Этот процесс приводит к перемешиванию материи, способствуя передачи тепла между ее слоями.

Факторы, влияющие на теплопроводность

Коэффициент теплопроводности материала зависит от нескольких факторов:

  • При повышении данного показателя взаимодействие частиц материала становится прочнее. Соответственно, они будут передавать температуру быстрее. А это значит, что с повышением плотности материала улучшается передача тепла.
  • Пористость вещества. Пористые материалы являются неоднородными по своей структуре. Внутри них находится большое количество воздуха. А это значит, что молекулам и другим частицами будет сложно перемещать тепловую энергию. Соответственно, коэффициент теплопроводности повышается.
  • Влажность также оказывает влияние на теплопроводность. Мокрые поверхности материала пропускают большее количество тепла. В некоторых таблицах даже указывается расчетный коэффициент теплопроводности материала в трех состояниях: сухом, среднем (обычном) и влажном.

Выбирая материал для утепления помещений, важно учитывать также условия, в которых он будет эксплуатироваться.

Температура материала

Формула коэффициента теплопередачи примет вид: 1 2 , 1 1 1 2 1 2 1 отсюда следует, что коэффициент теплопередачи всегда меньше 1Формула коэффициента теплопередачи примет вид: 1 2 , 1 1 1 2 1 2 1 отсюда следует, что коэффициент теплопередачи всегда меньше 1
Влияние температуры на способность проводить тепло различается для металлов и неметаллов. В металлах проводимость главным образом связана со свободными электронами. Согласно закону Видемана—Франца теплопроводность металла пропорциональна произведению абсолютной температуры, выраженной в Кельвинах, на его электропроводность. В чистых металлах с увеличением температуры уменьшается электропроводность, поэтому теплопроводность остается приблизительно постоянной величиной. В случае сплавов электропроводность мало изменяется с ростом температуры, поэтому теплопроводность сплавов растет пропорционально температуре.

С другой стороны, передача тепла в неметаллах главным образом связана с колебаниями решетки и обмене решеточными фононами. За исключением кристаллов высокого качества и низких температур, путь пробега фононов в решетке значительно не уменьшается при высоких температурах, поэтому и теплопроводность остается постоянной величиной во всем температурном диапазоне, то есть является незначительной. При температурах ниже температуры Дебая способность неметаллов проводить тепло, наряду с их теплоемкостью, значительно уменьшается.

Фазовые переходы и структура

Когда материал испытывает фазовый переход первого рода, например, из твердого состояния в жидкое или из жидкого в газ, то его теплопроводность может измениться. Ярким примером такого изменения является разница этой физической величины для льда (2,18 Вт/(м*К) и воды (0,90 Вт/(м*К).

Изменения кристаллической структуры материалов также влияют на теплопроводность, что объясняется анизотропными свойствами различных аллотропных модификаций вещества одного и того же состава. Анизотропия влияет на различную интенсивность рассеивания решеточных фононов, основных переносчиков тепла в неметаллах, и в различных направлениях в кристалле. Здесь ярким примером является сапфир, проводимость которого изменяется от 32 до 35 Вт/(м*К) в зависимости от направления.

Электрическая проводимость

Теплопроводность в металлах изменяется вместе с электропроводностью согласно закону Видемана—Франца. Это связано с тем, что валентные электроны, свободно перемещаясь по кристаллической решетке металла, переносят не только электрическую, но и тепловую энергию. Для других материалов корреляция между этими типами проводимости не является ярко выраженной, ввиду незначительного вклада электронной составляющей в теплопроводность (в неметаллах основную роль в механизме передачи тепла играют решеточные фононы).

Процесс конвекции

Воздух и другие газы являются, как правило, хорошими теплоизоляторами при отсутствии процесса конвекции. На этом принципе основана работа многих теплоизолирующих материалов, содержащих большое количество небольших пустот и пор. Такая структура не позволяет конвекции распространяться на большие расстояния. Примерами таких материалов, полученных человеком, являются полистирен и силицидный аэрогель. В природе на том же принципе работают такие теплоизоляторы, как шкура животных и оперение птиц.

Легкие газы, например, водород и гель, имеют высокие значения теплопроводности, а тяжелые газы, например, аргон, ксенон и радон, являются плохими проводниками тепла. Например, аргон, инертный газ, который тяжелее воздуха, часто используется в качестве теплоизолирующего газового наполнителя в двойных окнах и в электрических лампочках. Исключением является гексафторид серы (элегаз), который является тяжелым газом и обладает относительно высокой теплопроводностью, ввиду его большой теплоемкости.

Таблица теплопроводности теплоизоляционных материалов

Чтобы в доме было проще сохранять тепло зимой и прохладу летом, теплопроводность стен, пола и кровли должна быть не менее определенной цифры, которая рассчитывается для каждого региона. Состав «пирога» стен, пола и потолка, толщина материалов берутся с таким учетом чтобы суммарная цифра была не меньше  (а лучше — хоть немного больше) рекомендованной для вашего региона.

Коэффициент теплопередачи материалов современных строительных материалов для ограждающих конструкций Коэффициент теплопередачи материалов современных строительных материалов для ограждающих конструкций

Коэффициент теплопередачи материалов современных строительных материалов для ограждающих конструкций

При выборе материалов надо учесть, что некоторые из них (не все) в условиях повышенной влажности проводят тепло гораздо лучше. Если при эксплуатации возможно возникновение такой ситуации на продолжительный срок, в расчетах используют теплопроводность для этого состояния. Коэффициенты теплопроводности основных материалов, которые используются для утепления, приведены в таблице.

Наименование материала /Коэффициент теплопроводности Вт/(м·°C)

В сухом состоянии При нормальной влажности При повышенной влажности
Войлок шерстяной 0,036-0,041 0,038-0,044 0,044-0,050
Каменная минеральная вата 25-50 кг/м3 0,036 0,042 0,,045
Каменная минеральная вата 40-60 кг/м3 0,035 0,041 0,044
Каменная минеральная вата 80-125 кг/м3 0,036 0,042 0,045
Каменная минеральная вата 140-175 кг/м3 0,037 0,043 0,0456
Каменная минеральная вата 180 кг/м3 0,038 0,045 0,048
Стекловата 15 кг/м3 0,046 0,049 0,055
Стекловата 17 кг/м3 0,044 0,047 0,053
Стекловата 20 кг/м3 0,04 0,043 0,048
Стекловата 30 кг/м3 0,04 0,042 0,046
Стекловата 35 кг/м3 0,039 0,041 0,046
Стекловата 45 кг/м3 0,039 0,041 0,045
Стекловата 60 кг/м3 0,038 0,040 0,045
Стекловата 75 кг/м3 0,04 0,042 0,047
Стекловата 85 кг/м3 0,044 0,046 0,050
Пенополистирол (пенопласт, ППС) 0,036-0,041 0,038-0,044 0,044-0,050
Экструдированный пенополистирол (ЭППС, XPS) 0,029 0,030 0,031
Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 600 кг/м3 0,14 0,22 0,26
Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 400 кг/м3 0,11 0,14 0,15
Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 600 кг/м3 0,15 0,28 0,34
Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 400 кг/м3 0,13 0,22 0,28
Пеностекло, крошка, 100 — 150 кг/м3 0,043-0,06
Пеностекло, крошка, 151 — 200 кг/м3 0,06-0,063
Пеностекло, крошка, 201 — 250 кг/м3 0,066-0,073
Пеностекло, крошка, 251 — 400 кг/м3 0,085-0,1
Пеноблок 100 — 120 кг/м3 0,043-0,045
Пеноблок 121- 170 кг/м3 0,05-0,062
Пеноблок 171 — 220 кг/м3 0,057-0,063
Пеноблок 221 — 270 кг/м3 0,073
Эковата 0,037-0,042
Пенополиуретан (ППУ) 40 кг/м3 0,029 0,031 0,05
Пенополиуретан (ППУ) 60 кг/м3 0,035 0,036 0,041
Пенополиуретан (ППУ) 80 кг/м3 0,041 0,042 0,04
Пенополиэтилен сшитый 0,031-0,038
Вакуум
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 , СП , 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.

Применение показателя теплопроводности на практике

В строительстве все материалы условно подразделяются на теплоизоляционные и конструкционные. Конструкционное сырье отличается наибольшими показателями теплопроводности, но именно его применяют для постройки стен, перекрытий, прочих ограждений. Согласно таблице теплопроводности строительных материалов, при возведении стен из железобетона, для низкого теплообмена с окружающей средой толщина конструкции должна быть около 6 метров. В таком случае строение получится огромным, громоздким и потребует немалых затрат.

Наглядный пример — при какой толщине различных материалов их коэффициент теплопроводности будет одинаковым

Поэтому при возведении постройки следует отдельное внимание уделять дополнительным теплоизолирующим материалам. Слой теплоизоляции может не понадобиться только для построек из дерева или пенобетона, но даже при использовании подобного низкопроводного сырья толщина конструкции должна быть не менее 50 см.

Нужно знать! У теплоизоляционных материалов значения показателя теплопроводности минимальны.

Когда учитывается коэффициент теплопроводности

Параметры теплопроводности в обязательном порядке учитывают во время выбора материалов для ограждающих конструкций – стен, перекрытий и пр. В помещениях, где стены выполнены из материалов с высокой теплопроводностью в холодное время года будет довольно прохладно. Не поможет и отделка помещения. Для того, чтобы этого избежать стены необходимо делать довольно толстыми. Это непременно повлечет повышение затрат на материалы и оплату труда.

Коэффициент теплопередачи материалов современных строительных материалов для ограждающих конструкций Коэффициент теплопередачи материалов современных строительных материалов для ограждающих конструкций

Схема утепления деревянного дома

Именно поэтому в конструкции стен предусмотрено использование материалов с низкой теплопроводностью (минеральная вата, пенопласт и пр.).

Коэффициент теплопроводности строительных материалов: как применяется на практике и таблица

Практические значение коэффициента – это правильно проведенный расчет толщины несущих конструкций с учетом используемых утеплителей. Необходимо отметить, что возводимое здание – это несколько ограждающих конструкций, через которые происходит утечка тепла. И у каждой их них свой процент теплопотерь.

  • через стены уходит до 30% тепловой энергии общего расхода.
  • Через полы – 10%.
  • Через окна и двери – 20%.
  • Через крышу – 30%.

Теплопотери домаТеплопотери дома
Теплопотери дома

То есть, получается так, что если неправильно рассчитать теплопроводность всех ограждений, то проживающим в таком доме людям придется довольствоваться лишь 10% тепловой энергии, которое выделяет отопительная система. 90% – это, как говорят, выброшенные на ветер деньги.

“Идеальный дом должен быть построен из теплоизоляционных материалов, в котором все 100% тепла будут оставаться внутри. Но по таблице теплопроводности материалов и утеплителей вы не найдете тот идеальный стройматериал, из которого можно было бы возвести такое сооружение. Потому что пористая структура – это низкие несущие способности конструкции. Исключением может быть древесина, но и она не идеал.”

Стена из бревен – одна из самых утепленныхСтена из бревен – одна из самых утепленных
Стена из бревен – одна из самых утепленных

Поэтому при строительстве домов стараются использовать разные строительные материалы, дополняющие друг друга по теплопроводности. При этом очень важно соотносить толщину каждого элемента в общей строительной конструкции. В этом плане идеальным домом можно считать каркасный. У него деревянная основа, уже можно говорить о теплом доме, и утеплители, которые закладываются между элементами каркасной постройки. Конечно, с учетом средней температуры региона придется точно рассчитать толщину стен и других ограждающих элементов. Но, как показывает практика, вносимые изменения не столь значительны, чтобы можно было бы говорить о больших капитальных вложениях.

Устройство каркасного дома в плане его утепленияУстройство каркасного дома в плане его утепления
Устройство каркасного дома в плане его утепления

Рассмотрим несколько часто используемых строительных материалов и проведем сравнение их теплопроводность по толщине.

Теплопроводность кирпича: таблица по разновидностям

ФотоВид кирпичаТеплопроводность, Вт/м*К

Устройство каркасного дома в плане его утепленияУстройство каркасного дома в плане его утепления Керамический полнотелый 0,5-0,8
Устройство каркасного дома в плане его утепленияУстройство каркасного дома в плане его утепления Керамический щелевой 0,34-0,43
Устройство каркасного дома в плане его утепленияУстройство каркасного дома в плане его утепления Поризованный 0,22
Устройство каркасного дома в плане его утепленияУстройство каркасного дома в плане его утепления Силикатный полнотелый 0,7-0,8
Устройство каркасного дома в плане его утепленияУстройство каркасного дома в плане его утепления Силикатный щелевой 0,4
Устройство каркасного дома в плане его утепленияУстройство каркасного дома в плане его утепления Клинкерный 0,8-0,9

Тепловая проводимость кирпичной кладки при разнице температуры в 10°СТепловая проводимость кирпичной кладки при разнице температуры в 10°С
Тепловая проводимость кирпичной кладки при разнице температуры в 10°С

Теплопроводность дерева: таблица по породам

Порода дереваБерезаДуб поперек волоконДуб вдоль волоконЕльКедрКленЛиственница

Теплопроводность, Вт/м С 0,15 0,2 0,4 0,11 0,095 0,19 0,13

Порода дереваЛипаПихтаПробковое деревоСосна поперек волоконСосна вдоль волоконТополь

Теплопроводность, Вт/м С 0,15 0,15 0,045 0,15 0,4 0,17

Коэффициент теплопроводности пробкового дерева самый низкий из всех пород древесины. Именно пробка часто используется в качестве теплоизоляционного материала при проведении утеплительных мероприятий.

У древесины теплопроводность ниже, чем у бетона и кирпичаУ древесины теплопроводность ниже, чем у бетона и кирпича
У древесины теплопроводность ниже, чем у бетона и кирпича

Таблица проводимости тепла бетонов

Бетон в различных его вариациях является самым распространённым строительным материалом на сегодня, хотя и не является самым «тёплым». В строительстве различают конструкционные и теплоизоляционные бетоны. Из первых возводят фундаменты и ответственные узлы зданий с последующим утеплением, из вторых строят стены. В зависимости от региона к таковым либо применяется дополнительное утепление, либо нет.

Сравнительная таблица теплоизоляционных бетонов и теплопроводности различных стеновых материаловСравнительная таблица теплоизоляционных бетонов и теплопроводности различных стеновых материалов
Сравнительная таблица теплоизоляционных бетонов и теплопроводности различных стеновых материалов

Наиболее «тёплым» и прочным считает газобетон. Хотя это не совсем так. Если сравнивать структуру пеноблоков и газобетона, можно увидеть существенные различия. У первых поры замкнутые, когда же у газосиликатов большинство их открытые, как бы «рваные». Именно поэтому в ветреную погоду неутеплённый дом из газоблоков очень холодный. Эта же причина делает подобный лёгкий бетон более подверженным к воздействиям влаги.

Теплопроводность металлов: таблица

Данный показатель у металлов изменяется с изменением температуры, в которой они применяются. И здесь соотношение такое – чем выше температура, тем ниже коэффициент. В таблице покажем металлы, которые используются в строительной сфере.

Вид металлаСтальЧугунАлюминийМедь

Теплопроводность, Вт/м С 47 62 236 328

Теперь, что касается соотношения с температурой.

  • У алюминия при температуре -100°С теплопроводность составляет 245 Вт/м*К. А при температуре 0°С – 238. При +100°С – 230, при +700°С – 0,9.
  • У меди: при -100°С –405, при 0°С – 385, при +100°С – 380, а при +700°С – 350.

Тепловая проводимость у меди выше, чем у стали почти в семь разТепловая проводимость у меди выше, чем у стали почти в семь раз
Тепловая проводимость у меди выше, чем у стали почти в семь раз

Таблица теплопроводности других материалов

В основном нас будет интересовать таблица теплопроводности изоляционных материалов. Необходимо отметить, что если у металлов данный параметр зависит от температуры, то у утеплителей от их плотности. Поэтому в таблице будут расставлены показатели с учетом плотности материалом.

Теплоизоляционный материалПлотность, кг/м³Теплопроводность, Вт/м*К

Минеральная вата (базальтовая) 50 0,048
100 0,056
200 0,07
Стекловата 155 0,041
200 0,044
Пенополистирол 40 0,038
100 0,041
150 0,05
Пенополистирол экструдированный 33 0,031
Пенополиуретан 32 0,023
40 0,029
60 0,035
80 0,041

И таблица теплоизоляционных свойств строительных материалов. Основные из них уже рассмотрены, обозначим те, которые в таблицы не вошли, и которые относятся к категории часто используемых.

Строительный материалПлотность, кг/м³Теплопроводность, Вт/м*К

Бетон 2400 1,51
Железобетон 2500 1,69
Керамзитобетон 500 0,14
Керамзитобетон 1800 0,66
Пенобетон 300 0,08
Пеностекло 400 0,11

Какой коэффициент теплопроводности у воздушной прослойки

В строительстве зачастую используют воздушные ветронепродуваемые прослойки, которые только увеличивают проводимость тепла всего здания. Также подобные продухи необходимы для вывода влаги наружу. Особое внимание проектированию подобных прослоек уделяется в пенобетонных зданиях различного назначения. У подобных прослоек также есть свой коэффициент теплопроводности в зависимости от их толщины.

Таблица проводимости тепла воздушных прослоекТаблица проводимости тепла воздушных прослоек
Таблица проводимости тепла воздушных прослоек

Недостатки высокой теплопроводности меди и ее сплавов

Медь имеет гораздо большую стоимость, чем алюминий или латунь. Но между тем этот материал имеет ряд недостатков, которые связаны с его положительными сторонами. Высокая теплопроводность этого металла вынуждает к созданию специальных условий для его обработки. То есть медные заготовки необходимо нагревать более точно, нежели сталь. Кроме этого часто, перед началом обработки предварительный или сопутствующий нагрев. Нельзя забывать о том, что трубы, изготовленные из меди, подразумевают то, что будет проведена тщательная теплоизоляция. Особенно это актуально для тех случаев, когда из этих труб собрана система подачи отопления. Это значительно удорожает стоимость выполнения монтажных работ. Определенные сложности возникают и при использовании газовой сварки. Для выполнения работе требуется более мощный инструмент. Иногда, для обработки меди толщиной в 8 – 10 мм может потребоваться использование двух, а то и трех горелок. При этом одной из них выполняют сварку медной трубы, а остальные заняты ее подогревом. Ко всему прочему работа с медью требует большего количества расходных материалов.

Работа с медью требует использования и специализированного инструмента. Например, при резке деталей, выполненных из бронзы или латуни толщиной в 150 мм потребуется резак, который может работать с сталью с большим количеством хром. Если его использовать для обработки меди, то предельная толщина не будет превышать 50 мм.

Можно ли повысить теплопроводность меди

Не так давно, группа западных ученых провела ряд исследований по повышению теплопроводности меди и ее сплавов. Для работы они применяли пленки, выполненные из меди, с нанесенным на ее поверхность тонким слоем графена. Для его нанесения использовали технологию его осаждения из газа. При проведении исследований применялось множество приборов, которые были призваны подтвердить объективность полученных результатов. Результаты исследований показали то, что графен обладает одним из самых высоких показателей теплопроводности. После того, как его нанесли на медную подложку, теплопроводность несколько упала. Но, при проведении этого процесса происходит нагревание меди и в ней происходит увеличение зерен, и в результате повышается проходимость электронов.

Таблица проводимости тепла воздушных прослоекТаблица проводимости тепла воздушных прослоек

Графен с медной фольгой

При нагревании меди, но без нанесения этого материала, зерна сохранили свой размер. Одно из назначений меди это отведение лишнего тепла из электронных и электрических схем. Использование графенового напыления эта задача будет решаться значительно эффективнее.

Источники

  • https://FB.ru/article/394480/chto-takoe-teploprovodnost-v-fizike
  • https://ptk-granit.ru/what-to-choose/what-is-the-thermal-conductivity-of-building-materials-table-thermal-conductivity-and-other-characteristics-of-building-materials-in-figures/
  • https://obrabotkametalla.info/stal/koefficient-teploprovodnosti-i-teploperedachi-stali
  • https://kachestvolife.club/otoplenie/koefficienty-teploprovodnosti-stroitel-nyh-materialov-v-tablicah
  • https://instanko.ru/drugoe/teploprovodnost-metallov.html
  • https://homius.ru/tablitsa-teploprovodnosti-stroitelnyih-materialov.html

[свернуть]

Коэффициенты теплопроводности различных материалов. Сравнение теплопроводности строительных материалов
Материал Коэффициент теплопроводности,
Вт/(м·°C)
В сухом состоянии Условия А («обычные») Условия Б («влажные»)
Пенополистирол (ППС) 0,036 — 0,041 0,038 — 0,044 0,044 — 0,050
Пенополистирол экструдированный (ЭППС, XPS) 0,029 0,030 0,031
Войлок шерстяной 0,045
Цементно-песчаный раствор (ЦПР) 0,58 0,76 0,93
Известково-песчаный раствор 0,47 0,7 0,81
Гипсовая штукатурка обычная 0,25
Минеральная вата каменная, 180 кг/м3 0,038 0,045 0,048
Минеральная вата каменная, 140-175 кг/м3 0,037 0,043 0,046
Минеральная вата каменная, 80-125 кг/м3 0,036 0,042 0,045
Минеральная вата каменная, 40-60 кг/м3 0,035 0,041 0,044
Минеральная вата каменная, 25-50 кг/м3 0,036 0,042 0,045
Минеральная вата стеклянная, 85 кг/м3 0,044 0,046 0,05
Минеральная вата стеклянная, 75 кг/м3 0,04 0,042 0,047
Минеральная вата стеклянная, 60 кг/м3 0,038 0,04 0,045
Минеральная вата стеклянная, 45 кг/м3 0,039 0,041 0,045
Минеральная вата стеклянная, 35 кг/м3 0,039 0,041 0,046
Минеральная вата стеклянная, 30 кг/м3 0,04 0,042 0,046
Минеральная вата стеклянная, 20 кг/м3 0,04 0,043 0,048
Минеральная вата стеклянная, 17 кг/м3 0,044 0,047 0,053
Минеральная вата стеклянная, 15 кг/м3 0,046 0,049 0,055
Пенобетон и газобетон на цементном вяжущем, 1000 кг/м3 0,29 0,38 0,43
Пенобетон и газобетон на цементном вяжущем, 800 кг/м3 0,21 0,33 0,37
Пенобетон и газобетон на цементном вяжущем, 600 кг/м3 0,14 0,22 0,26
Пенобетон и газобетон на цементном вяжущем, 400 кг/м3 0,11 0,14 0,15
Пенобетон и газобетон на известняковом вяжущем, 1000 кг/м3 0,31 0,48 0,55
Пенобетон и газобетон на известняковом вяжущем, 800 кг/м3 0,23 0,39 0,45
Пенобетон и газобетон на известняковом вяжущем, 600 кг/м3 0,15 0,28 0,34
Пенобетон и газобетон на известняковом вяжущем, 400 кг/м3 0,13 0,22 0,28
Сосна, ель поперек волокон 0,09 0,14 0,18
Сосна, ель вдоль волокон 0,18 0,29 0,35
Дуб поперек волокон 0,10 0,18 0,23
Дуб вдоль волокон 0,23 0,35 0,41
Медь 382 — 390
Алюминий 202 — 236
Латунь 97 — 111
Железо 92
Олово 67
Сталь 47
Стекло оконное 0,76
Свежий снег 0,10 — 0,15
Вода жидкая 0,56
Воздух (+27 °C, 1 атм) 0,026
Вакуум 0
Аргон 0,0177
Ксенон 0,0057
Арболит 0,07 — 0,17
Пробковое дерево 0,035
Железобетон плотностью 2500 кг/м3 1,69 1,92 2,04
Бетон (на гравии или щебне) плотностью 2400 кг/м3 1,51 1,74 1,86
Керамзитобетон плотностью 1800 кг/м3 0,66 0,80 0,92
Керамзитобетон плотностью 1600 кг/м3 0,58 0,67 0,79
Керамзитобетон плотностью 1400 кг/м3 0,47 0,56 0,65
Керамзитобетон плотностью 1200 кг/м3 0,36 0,44 0,52
Керамзитобетон плотностью 1000 кг/м3 0,27 0,33 0,41
Керамзитобетон плотностью 800 кг/м3 0,21 0,24 0,31
Керамзитобетон плотностью 600 кг/м3 0,16 0,2 0,26
Керамзитобетон плотностью 500 кг/м3 0,14 0,17 0,23
Крупноформатный керамический блок (тёплая керамика) 0,14 — 0,18
Кирпич керамический полнотелый, кладка на ЦПР 0,56 0,7 0,81
Кирпич силикатный, кладка на ЦПР 0,70 0,76 0,87
Кирпич керамический пустотелый (плотность 1400 кг/м3 с учетом пустот), кладка на ЦПР 0,47 0,58 0,64
Кирпич керамический пустотелый (плотность 1300 кг/м3 с учетом пустот), кладка на ЦПР 0,41 0,52 0,58
Кирпич керамический пустотелый (плотность 1000 кг/м3 с учетом пустот), кладка на ЦПР 0,35 0,47 0,52
Кирпич силикатный, 11 пустот (плотность 1500 кг/м3), кладка на ЦПР 0,64 0,7 0,81
Кирпич силикатный, 14 пустот (плотность 1400 кг/м3), кладка на ЦПР 0,52 0,64 0,76
Гранит 3,49 3,49 3,49
Мрамор 2,91 2,91 2,91
Известняк, 2000 кг/м3 0,93 1,16 1,28
Известняк, 1800 кг/м3 0,7 0,93 1,05
Известняк, 1600 кг/м3 0,58 0,73 0,81
Известняк, 1400 кг/м3 0,49 0,56 0,58
Туф, 2000 кг/м3 0,76 0,93 1,05
Туф, 1800 кг/м3 0,56 0,7 0,81
Туф, 1600 кг/м3 0,41 0,52 0,64
Туф, 1400 кг/м3 0,33 0,43 0,52
Туф, 1200 кг/м3 0,27 0,35 0,41
Туф, 1000 кг/м3 0,21 0,24 0,29
Песок сухой строительный (ГОСТ 8736-77*), 1600 кг/м3 0,35
Фанера клееная 0,12 0,15 0,18
ДСП, ДВП, 1000 кг/м3 0,15 0,23 0,29
ДСП, ДВП, 800 кг/м3 0,13 0,19 0,23
ДСП, ДВП, 600 кг/м3 0,11 0,13 0,16
ДСП, ДВП, 400 кг/м3 0,08 0,11 0,13
ДСП, ДВП, 200 кг/м3 0,06 0,07 0,08
Пакля 0,05 0,06 0,07
Гипсокартон (листы гипсовые обшивочные), 1050 кг/м3 0,15 0,34 0,36
Гипсокартон (листы гипсовые обшивочные), 800 кг/м3 0,15 0,19 0,21
Линолеум из ПВХ на теплоизолирующей подоснове, 1800 кг/м3
Коэффициенты теплопроводности основных строительных материалов в размерности Вт/(м*К)=Вт/(м*С) и плотность.

Коэффициенты теплопроводности основных строительных материалов в размерности Вт/(м*К)=Вт/(м*С) и плотность. 



















































































Коэффициенты теплопроводности основных строительных материалов в размерности Вт/(м*К)=Вт/(м*С) и плотность.

Материал

Плотность (для сыпучих – насыпная плотность), кг/м3

Коэффициент теплопроводности, Вт/ (м*К)

Алюминий 2600-2700 203,5-221 растет с ростом плотности
Асбест 600 0,151
Асфальтобетон 2100 1,05
АЦП асбесто-цементные плиты 1800 0,35
Бетон см.также Железобетон 2300-2400 1,28-1,51 растет с ростом плотности
Битум 1400 0,27
Бронза 8000 64
Винипласт 1380 0,163
Вода при температурах выше 0 градусов С ~1000 ~0,6
Войлок шерстяной 300 0,047
Гипсокартон 800 0,15
Гранит 2800 3,49
Дерево, дуб — вдоль волокон 700 0,23
Дерево, дуб — поперек волокон 700 0,1
Дерево, сосна или ель — вдоль волокон 500 0,18
Дерево, сосна или ель — поперек волокон 500 0,10—0,15 растет с ростом плотности и влажности
ДСП, ОСП; древесно- или ориентированно-стружечная плита 1000 0,15
Железобетон 2500 1,69
Картон облицовочный 1000 0,18
Керамзит 200 0,1
Керамзит 800 0,18
Керамзитобетон 1800 0,66
Керамзитобетон 500 0,14
Кирпич керамический пустотелый (брутто1000) 1200 0,35
Кирпич керамический пустотелый (брутто1400) 1600 0,41
Кирпич красный глиняный 1800 0,56
Кирпич, силикатный 1800 0,7
Кладка из изоляционного кирпича 600 0,116—0,209 растет с ростом плотности
Кладка из обыкновенного кирпича 600–1700 0,384—0,698—0,814 растет с ростом плотности
Кладка из огнеупорного кирпича 1840 1,05 (при 800—1100°С)
Краска масляная 0,233
Латунь 8500 93
Лед при температурах ниже 0 градусов С 920 2,33
Линолеум 1600 0,33
Литье каменное 3000 0,698
Магнезия 85% в порошке 216 0,07
Медь 8500-8800 384-407 растет с ростом плотности
Минвата 100 0,056
Минвата 50 0,048
Минвата 200 0,07
Мрамор 2800 2,91
Накипь, водяной камень 1,163—3,49 растет с ростом плотности
Опилки древесные 230 0,070—0,093 растет с ростом плотности и влажности
Пакля сухая 150 0,05
Пенобетон 1000 0,29
Пенобетон 300 0,08
Пенопласт 30 0,047
Пенопласт ПВХ 125 0,052
Пенополистирол 100 0,041
Пенополистирол 150 0,05
Пенополистирол 40 0,038
Пенополистирол экструдированый 33 0,031
Пенополиуретан 32 0,023
Пенополиуретан 40 0,029
Пенополиуретан 60 0,035
Пенополиуретан 80 0,041
Пеностекло 400 0,11
Пеностекло 200 0,07
Песок сухой 1600 0,35
Песок влажный 1900 0,814
Полимочевина 1100 0,21
Полиуретановая мастика 1400 0,25
Полиэтилен 1500 0,3
Пробковая мелочь 160 0,047
Ржавчина (окалина) 1,16
Рубероид, пергамин 600 0,17
Свинец 11400 34,9
Совелит 450 0,098
Сталь 7850 58
Сталь нержавеющая 7900 17,5
Стекло оконное 2500 0,698—0,814
Стеклянная вата (стекловата) 200 0,035—0,070 растет с ростом плотности
Текстолит 1380 0,244
Торфоплиты 220 0,064
Фанера клееная 600 0,12
Фаолит 1730 0,419
Чугун 7500 46,5—93,0
Шлаковая вата 250 0,076
Эмаль 2350

0,872—1,163

Коэффициент теплопередачи из переработанного бетонного кирпича в сочетании с пенополистиролом EPS стены

Четыре образца тектонических форм были проведены для проверки их коэффициентов теплопередачи. Анализируя и сравнивая значения испытаний и теоретические значения коэффициента теплопередачи, был предложен метод расчета скорректированных значений для определения коэффициента теплопередачи; предложенный метод оказался обоснованно правильным. Результаты показали, что коэффициент теплопередачи из кирпичной стены из вторичного бетона выше, чем у глиняной кирпичной стены, коэффициент теплообмена из кирпичной стены из вторичного бетона может быть эффективно уменьшен при сочетании с теплоизоляционной плитой из пенополистирола, а изоляция типа сэндвич лучше чем у внешней теплоизоляции.

1. Введение

По мере того, как урбанизация постепенно расширяется, растут быстрые темпы строительства зданий и выдающиеся достижения в области энергосбережения [1]. Энергосбережение играет важную роль в национальных энергетических стратегиях, смягчая существенное давление на ресурсы и окружающую среду [2, 3]. В компонентах частоколов здания площадь внешней стены занимает большую долю по сравнению с крышей здания, дверьми, окнами и т. Д. [4, 5].Тепловые характеристики сохранности наружной стены являются ключом к достижению энергоэффективности в зданиях [5, 6]. Наружные стены отличаются среди строительных материалов, типов конструкций и зависит от условий окружающей среды. Глиняный кирпич, широко используемый во многих существующих зданиях, вызвал большое разрушение земельных ресурсов. Процесс высокотемпературного обжига в печи также привел к увеличению выбросов парниковых газов. Поэтому возникла растущая потребность в исследовании строительных материалов с зелеными стенами, их сохранности и теплоизоляции.Переработанный бетонный кирпич, сделанный из измельченного бетона, широко используется в каменных конструкциях в качестве экологически чистых строительных материалов. Было проведено много исследований его механических свойств, но только несколько измерений его теплоизоляционных свойств [7]. Кроме того, наиболее распространенным типом теплоизоляции было добавление материалов, сохраняющих тепло, снаружи наружной стены, с самым большим ограничением срока службы [8, 9]. Вспениваемый полистирол (EPS), используемый для теплоизоляции, играл очевидную термическую сохранность и эффективность теплоизоляции.Тем не менее, различные материалы для наружных стен с различными формами структурных типов сохранения тепла EPS, независимо от того, отличаются ли различия их теплоизоляционных свойств, традиционно не были предметом внимания в контексте сохранения тепла стены и энергосбережения.

Коэффициент теплопередачи () обычно использовался в качестве показателя для измерения теплового сохранения и теплоизоляции стенок корпуса и определялся главным образом коэффициентом теплопроводности () материалов.Считается, что тепловая и влажная среда влияют на теплопередачу стенок корпуса [10–12]. Коэффициент теплопроводности изменялся в зависимости от температуры воздуха и влажности, что приводило к отклонению между фактическим значением и теоретическим значением. Однако предполагалось, что характеристики параметров материала не изменятся, или коэффициент теплопроводности () материалов был выражен как постоянный во многих исследованиях. Поэтому существует растущая потребность в изучении скорректированного коэффициента теплопроводности материала в различных средах и его расширенного применения в энергосберегающих конструкциях.

Переработанный бетонный кирпич имеет все больший потенциал развития и использования. Его отличная комбинация с изоляционной плитой EPS имеет эффект зеленой защиты окружающей среды и энергосбережения. Понимание эффективности теплопередачи из переработанного бетонного кирпича в сочетании с изоляционной плитой EPS становится все более необходимым для количественной оценки их вклада в энергосбережение.

Цели данного исследования заключались в проверке коэффициента теплопередачи () стены из вторичного бетонного кирпича,

.

Кондуктивный теплообмен

Проводимость как теплообмен происходит при наличии градиента температуры в твердой или стационарной текучей среде.

С энергией проводимости переходит от более энергичных к менее энергичным молекулам, когда соседние молекулы сталкиваются. Тепловые потоки в направлении снижения температуры, так как более высокие температуры связаны с более высокой молекулярной энергией.

Heat transfer through a surface or wall

Кондуктивный теплообмен может быть выражен с помощью « закона Фурье »

q = (к / с) A dT

= UA dT (1)

, где

q = теплопередача (Вт, Дж / с, БТЕ / час)

k = Теплопроводность материала (Вт / м К или Вт / м o С, БТЕ / (ч o Ф фут 2 / фут))

с = толщина материала (м, футы)

А = площадь теплопередачи (м 2 , фут 2 )

U = к / с

= Коэффициент теплопередачи (Вт / (м 2 К), БТЕ / (фут 2 ч o F)

dT = t 1 — т 2

= градиент температуры — разница — по материалу ( o C, o 9003 3 F)

Conductive heat transfer
Пример — Кондуктивный теплообмен

Плоская стенка изготовлена ​​из твердого железа с теплопроводностью 70 Вт / м o С. Толщина стенки 50 мм , длина и ширина поверхности 1 м на 1 м. Температура составляет 150 o C с одной стороны поверхности и 80 o C с другой стороны.

Кондуктивный теплообмен через стену можно рассчитать

q = [(70 Вт / м o C) / (0,05 м) ] [(1 м) (1 м)] [ (150 o C) — (80 o C)]

= 98000 (Вт)

= 98 (кВт)

Калькулятор кондуктивного теплопередачи.

Этот калькулятор можно использовать для расчета проводящего теплообмена через стену. Калькулятор является общим и может использоваться как для метрических, так и для имперских единиц, если использование единиц является последовательным.

к — теплопроводность (Вт / (мК), БТЕ / (ч o F ft 2 / фут))

A — площадь 2 , футы 2 )

т 1 — температура 1 ( o C, o F)

т 2 — температура 2 ( o C, o F)

с — толщина материала (м, футы)

Проводящий теплообмен через плоскую поверхность или стену со слоями в серии

Тепло, проходящее через стену со слоями в Термоконтакт можно рассчитать как

q = dT A / ((с 1 / k 1 ) + (с 2 / k 2 ) +… + (с n / k n )) (2)

, где

dT = t 1 — т 2

= разница температур между внутренней и наружной стенами ( o C, o F)

Обратите внимание, что теплостойкость, обусловленная конвекцией поверхности и излучением, не включена в это уравнение ,Конвекция и излучение в целом оказывают существенное влияние на общие коэффициенты теплопередачи.

Пример — Кондуктивный теплообмен через стенку печи

Стенка печи 1 м 2 состоит из внутреннего слоя толщиной 1,2 см из нержавеющей стали , покрытого 5 см наружным изоляционным слоем изоляционной плиты. Температура внутренней поверхности стали составляет 800 K , а температура наружной поверхности изоляционной плиты составляет 350 K .Теплопроводность нержавеющей стали составляет 19 Вт / (м К) , а теплопроводность изоляционной плиты составляет 0,7 Вт / (м К) .

Проводящий перенос тепла через слоистую стену можно рассчитать как

q = [(800 K) — (350 K)] (1 м 2 ) / ([(0,012 м) / (19 Вт / (м К) )] + [(0,05 м) / (0,7 Вт / (м К))] )

= 6245 (Ш)

= 625 квт. БТЕ / (футы 2 o фут / фут)

  • БТЕ в) / (фут ² ° F)
  • МВт / (м 2 К / м)
  • кВт / (м 2 К / м)
  • Вт / (м 2 К / м)
  • Вт / (м 2 К / см)
  • Вт / ( см 2 o С / см)
  • Вт / (в 2 o Ф / дюйм)
  • кДж / (мм 2 К / м)
  • Дж / (см 2 o C / m)
  • ккал / (hm 2 o C / m)
  • кал / (s см 2 o C / см)
  • 9043 4

    • 1 Вт / (м К) = 1 Вт / (м o С) = 0.85984 ккал / (мм o C) = 0,5779 БТЕ / (футов o F) = 0,048 БТЕ / (в часах o F) = 6,935 (БТЕ в) / (фут² ч ° F)

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *