Сравнительная таблица теплопроводности утеплителей: Сравнение утеплителей по теплопроводности

Содержание

сравнение строительных материалов по толщине, характеристики

В выборе строительных материалов с лучшими характеристиками поможет таблица теплопроводности материалов и утеплителейСбережение тепла в доме – особая функция строительства и обустройства жилища. Но какие материалы самые современные, качественные, при этом доступные и несложные в монтаже? Нельзя ответить однозначно на этот вопрос, но приведенные ниже сравнительные характеристики помогут разобраться в этом вопросе.

Описание и сравнение утеплителей

Сегодня потребитель может выбрать материал, свойства которого удовлетворяют его запросы в той или иной степени. От того, какой выбор вы делаете, зависит и монтаж утеплителя – справитесь ли вы с ним сами, или придется вызывать специалистов. Структура и текстура материалов имеет значение.

Основываясь на этом критерии можно выделить:

Плиты – представляют собой стройматериал разной плотности и толщины, который изготовлен с помощью склеивания и прессования;

Пеноблоки – сделаны из бетона, с включением специальных добавок, пористой структура получается вследствие химической реакции;

Вата – реализуется в рулонах, имеет волокнистую структуру;

Крошка или гранулы – сыпучий уплотнитель включает пеновещества различной фракции.

Свойства, стоимость и функционал материала – вот на что обращается внимание. Обычно на материале указывается, для какой именно поверхности он предназначен. Сырье для утеплителя может быть разным, а целом же оно бывает органическим и неорганическим.

Органические утеплители делают на основе торфа, древесины и камыша. Неорганические утеплители – это минералы, вспененный бетон, вещества с содержанием асбеста и т.д. Стоит научиться оценивать и понимать свойства различных веществ.

Свойства утеплителей: теплопроводность и т.д.

Насколько тот или иной материал эффективен, зависит от трех основных характеристик – плотность, гигроскопичность, теплопроводность. Теплопроводность – это, пожалуй, основной показатель качества материала. Исчисляется это свойство в ваттах на один метр квадратный. На данный показатель немало влияет и такой параметр, как впитывание влаги.

В таблице представлены основные свойства строительных материалов

Плотность – чем выше она у пористого материала, тем более эффективно удерживается тепло внутри здания. Обычно этот показатель определяющий, если вы ищите утеплитель для стен, крыши или же этажного перекрытия. Гигроскопичностью называется устойчивость к влиянию влаги. Те же цокольные перекрытия нужно укреплять материалами с очень низкой гигроскопичностью. Таковым будет, к примеру, пластиформ.

Таблица сравнения утеплителей

Чтобы показать наглядно и схематично, какой утеплитель, образно говоря, чего стоит, сравнить, проще изобразить это в таблице. Здесь представлены самые популярные утеплители. Оцениваются они по таким категориям, как вышеуказанные теплопроводность, гигроскопичность и плотность.

Материал

Теплопроводность

Гигроскопичность

Плотность (кг/м3)

Минеральная вата

Низкая

Высокая

30-125

Пенофол

Низкая

Средняя

60-70

Пенополистирол

Очень низкая

Средняя

30-40

Керамзит

Высокая

Низкая

500

Пластиформ

Низкая

Очень низкая

50-60

Пенопласт

Очень низкая

Средняя

35-50

Пеноплекс

Низкая

25-32

Ячеистый бетон

Высокая

400-800

Базальтовое волокно

Низкая

Высокая

130

Своеобразным лидеров в рейтинге утеплительных материалов можно считать пенопласт. Здесь конкурентной будет также доступность и вполне себе недорогая цена. Но некорректным будет советовать что-то одно, не зная ситуации, области утепления, финансовых возможностей, объема работы и т.д.

По толщине: сравнение теплопроводности строительных материалов

Есть много таблиц, где упоминается такой важный показатель, как толщина утеплителя. Действительно, от этого многое зависит, ведь толщина этого слоя тоже «съедает» пространство и влияет на результат. В данном материале можно отталкиваться от того, какой толщины в сантиметрах будет минимальный слой того или иного утеплителя.

Минимальный слой (толщина) утеплителя:

Пластиформ – 2 см;

Пенофол – 5 см;

Пенопласт и пенополистирол – 10 см;

Пеностекло – 10-15 см;

Минвата – 15 см;

Базальтовое волокно – 15 см;

Пеноплекс и керамзит – 20 см;

Ячеистый бетон – от 20 до 40 см.

Конечно, важно, для чего именно вам нужен утеплитель. Например, керамзитом можно утеплять только полы и перекрытия между этажами. Также помните о том, что редкий утеплитель обойдется без гидро- и пароизоляции.

Нюансы применения утеплителей

Есть некоторые полезные рекомендации, которые можно учитывать при выборе утеплителя и последующем монтаже. Например, для пола и потолка, то есть горизонтальных поверхностей, вы можете использовать буквально любой материал. Но следует применять дополнительный слой, обладающий высокой механической прочностью – это обязательное условие.

Сравнительная таблица теплопроводности утеплителей

Если говорить о цокольных перекрытиях, то их утеплять нужно стройматериалами низкой гигроскопичности. Обязательно учитывается и повышенная влажность. Если этого не сделать, что утеплитель под действием влаги может частично и полностью утратить свои свойства.

Ну а для стен (вертикальных поверхностей) нужно использовать материалы в виде плит или листов. Если вы выберите рулонный материал или насыпной, то со временем материалы однозначно станут проседать. Значит, способ крепежа должен быть безукоризненный. А это уже отдельная тема.

Сравнительная таблица теплопроводности материалов и утеплителей (видео)

Выбирая утеплитель, приходится прислушиваться к советам знакомых, читать отзывы, консультироваться с продавцом. Хорошо идти в магазин, зная хотя бы главную информацию о том или ином утеплителе, его свойства и возможности.

Удачного выбора!

Добавить комментарий

Сравнение удельных тепловых потерь для различных видов теплоизоляционных материалов

Таблица теплопроводности материалов и утеплителей

Сравнение утеплителей. Таблица теплопроводности

Сегодня производители теплоизоляционных материалов предлагают застройщикам действительно огромный выбор материалов. При этом каждый уверяет нас, что именно его утеплитель идеально подходит для утепления дома. Из-за такого разнообразия стройматериалов, принять правильное решение в пользу определенного материала действительно довольно сложно. Мы решили в данной статье сравнить утеплители по теплопроводности и другим, не менее важным характеристикам.

Стоит сначала рассказать об основных характеристиках теплоизоляции, на которые необходимо обращать внимание при покупке. Сравнение утеплителей по характеристикам следует делать, держа в уме их назначение. Например, несмотря на то, что экструзия XPS прочнее минваты, но вблизи открытого огня или при высокой температуре эксплуатации, стоит купить огнестойкий утеплитель для своей же безопасности.

Сравнение утеплителей по характеристикам

Теплопроводность. Чем ниже данный показатель у материала, тем меньше потребуется укладывать слой утеплителя, а значит, расходы на закупку материалов сократятся (в том случае если стоимость материалов находится в одном ценовом диапазоне). Чем тоньше слой утеплителя, тем меньше будет «съедаться» пространство.

Влагопроницаемость. Низкая влаго- и паропроницаемость увеличивает срок использования теплоизоляции и снижает отрицательное воздействие влаги на теплопроводность утеплителя при последующей эксплуатации, но при этом увеличивается риск появления конденсата на конструкции при плохой вентиляции.

Пожаробезопасность. Если утеплитель используется в бане или в котельной, то материал не должен поддерживать горение, а наоборот должен выдерживать высокие температуры. Но если вы утепляете ленточный фундамент или отмостку дома, то на первый план выходят характеристики влагостойкости и прочности.

Экономичность и простота монтажа. Утеплитель должен быть доступным по стоимости, иначе утеплять дом будет просто нецелесообразно. Также важно, чтобы утеплить кирпичный фасад дома можно было бы своими силами, не прибегая к помощи специалистов или, используя дорогостоящее оборудование для монтажа.

Экологичность. Все материалы для строительства должны быть безопасными для человека и окружающей природы. Не забудем упомянуть и про хорошую звукоизоляцию, что очень важно для городов, где важно защитить свое жилье от шума с улицы.

Сравнение утеплителей по теплопроводности

Какие характеристики важны при выборе утеплителя? На что обратить внимание и спросить у продавца? Только ли теплопроводность имеет решающее значение при покупке утеплителя, или есть другие параметры, которые стоит учесть? И еще куча подобных вопросов приходит на ум застройщику, когда приходит время выбирать утеплитель. Обратим внимание в обзоре на наиболее популярные виды теплоизоляции.

Пенопласт – самый популярный сегодня утеплитель, благодаря легкости монтажа и низкой стоимости. Изготавливается он методом вспенивания полистирола, имеет низкую теплопроводность, легко режется и удобен при монтаже. Однако материал хрупкий и пожароопасен, при горении пенопласт выделяет вредные, токсичные вещества. Пенополистирол предпочтительно использовать в нежилых помещениях.

Экструзия не подвержена влаге и гниению, это очень прочный и удобный в монтаже утеплитель. Плиты Техноплекса имеют высокую прочность и сопротивление сжатию, не подвергаются разложению. Благодаря своим техническим характеристикам техноплекс используют для утепления отмостки и фундамента зданий. Экструдированный пенополистирол долговечен и прост в применении.

Базальтовая (минеральная) вата

Производится утеплитель из горных пород, путем их плавления и раздува для получения волокнистой структуры. Базальтовая вата Роклайт выдерживает высокие температуры, не горит и не слеживается со временем. Материал экологичен, имеет хорошую звукоизоляцию и теплоизоляцию. Производители рекомендуют использовать минеральную вату для утепления мансарды и других жилых помещений.

При слове стекловата у многих появляется ассоциация с советским материалом, однако современные материалы на основе стекловолокна не вызывают раздражения на коже. Общим недостатком минеральной ваты и стекловолокна является низкая влагостойкость, что требует устройства надежной влаго- и пароизоляции при монтаже утеплителя. Материал не рекомендуется использовать во влажных помещениях.

Этот рулонный утеплитель имеет пористую структуру, различную толщину часто производится с нанесением дополнительного слоя фольги для отражающего эффекта. Изолон и пенофол имеет толщину в 10 раз тоньше традиционных утеплителей, но сохраняет до 97% тепла. Материал не пропускает влагу, имеет низкую теплопроводность благодаря своей пористой структуре и не выделяет вредных веществ.

К напыляемой теплоизоляции относится ППУ (пенополиуретан) и Экотермикс. К главным недостаткам данных утеплителей относится необходимость наличия специального оборудования, для их нанесения. При этом напыляемая теплоизоляция создает на конструкции прочное, сплошное покрытие без мостиков холода, при этом конструкция будет защищена от влаги, так как ППУ влагонепроницаемый материал.

Сравнение утеплителей. Таблица теплопроводности

Полную картину о том, какой следует использовать утеплитель в том или ином случае, дает таблица теплопроводности теплоизоляции. Вам остается только соотнести данные из этой таблицы со стоимостью утеплителя у разных производителей и поставщиков, а также рассмотреть возможность его использования в конкретных условиях (утепление кровли дома, ленточного фундамента, котельной, печной трубы и т.д.).

Сравнение теплопроводности строительных материалов по толщине

В продаже доступно много строительных материалов, использующихся для повышения свойств сооружения сохранять тепло – утеплителей. В конструкции дома он может применяться практически в каждой ее части: от фундамента и до чердака. Далее пойдет речь об основных свойствах материалов, способных обеспечить необходимый уровень теплопроводности объектов различного назначения, а также будет приведено их сравнение, в чем поможет таблица.

Основные характеристики утеплителей

При выборе утеплителей нужно обращать внимание на разные факторы: тип сооружения, наличие воздействия высоких температур, открытого огня, характерный уровень влажности. Только после определения условий использования, а также уровня теплопроводности применяемых материалов для сооружения определенной части конструкции, нужно смотреть на характеристики конкретного утеплителя:

Теплопроводность. От этого показателя напрямую зависит качество проведенного утеплительного процесса, а также необходимое количество материала для обеспечения желаемого результата. Чем ниже теплопроводность, тем эффективнее использование утеплителя.
Влагопоглощение. Показатель особо важен при утеплении внешних частей конструкции, на которые может периодически воздействовать влага. К примеру, при утеплении фундамента в грунтах с высокими водами или повышенным уровнем содержания воды в своей структуре.
Толщина. Применение тонких утеплителей позволяет сохранить внутреннее пространство жилого сооружения, а также напрямую влияет на качество утепления.
Горючесть. Это свойство материалов особенно важно при использовании для понижения теплопроводной способности наземных частей сооружения жилых домов, а также зданий специального назначения. Качественная продукция отличается способностью к самозатуханию, не выделяет при воспламенении ядовитых веществ.
Термоустойчивость. Материал должен выдерживать критические температуры. К примеру, низкие температуры при наружном использовании.
Экологичность. Нужно прибегать к использованию материалов безопасных для человека. Требования к этому фактору может изменяться в зависимости от будущего назначения сооружения.
Звукоизоляция. Это дополнительное свойство утеплителей в некоторых ситуациях позволяет добиться хорошего уровня защиты помещения от шума, а также посторонних звуков.

Когда используется при сооружении определенной части конструкции материал с низкой теплопроводностью, то можно покупать самый дешевый утеплитель (если это позволят предварительные расчеты).

Важность конкретной характеристики напрямую зависит от условий использования и выделенного бюджета.

Сравнение популярных утеплителей

Давайте рассмотрим несколько материалов, применяемых для повышения энергоэффективности сооружений:

Минеральная вата. Производится из естественных материалов. Устойчива к огню и отличается экологичностью, а также низкой теплопроводностью. Но невозможность противостоять воздействию воды сокращает возможности использования.
Пенопласт. Легкий материал с отличными утеплительными свойствами. Доступный, легко устанавливается и влагоустойчив. Недостатки: хорошая воспламеняемость и выделение вредных веществ при горении. Рекомендуется его использовать в нежилых помещениях.
Бальзовая вата. Материал практически идентичный минвате, только отличается улучшенными показателями устойчивости к влаге. При изготовлении его не уплотняют, что значительно продлевает срок службы.
Пеноплэкс. Утеплитель хорошо противостоит влаге, высоким температурам, огню, гниению, разложению. Отличается отличными показателями теплопроводности, прост в монтаже и долговечен. Можно использовать в местах с максимальными требованиями способности материала противостоять различным воздействиям.
Пенофол. Многослойный утеплитель естественного происхождения. Состоит из полиэтилена, предварительно вспененного перед производством. Может иметь различные показатели пористости и ширины. Часто поверхность покрыта фольгой, благодаря чему достигается отражающие эффект. Отличается легкостью, простотой монтажа, высокой энергоэффективностью, влагостойкостью, небольшим весом.

Коэффициент теплопроводности размерность

Выбирая материал для использования в непосредственной близости с человеком, необходимо особое внимание уделять его характеристикам экологичности и пожаробезопасности. Также в некоторых ситуациях рационально покупать более дорой утеплитель, который будет обладать дополнительными свойствами влагозащиты или звукоизоляции, что в окончательном счете позволяет сэкономить.

Сравнение с помощью таблицы

Показатель теплопроводных свойств является основным критерием при выборе утеплительного материала. Остается только сравнить ценовые политики разных поставщиков и определить необходимое количество.

Утеплитель – один из основных способов получить сооружение с необходимой энергоэффективностью. Перед его окончательным выбором точно определите условия использования и, вооружившись приведенной таблицей, совершите правильный выбор.

Таблица данных по теплопроводности утеплителей

Современные утеплительные материалы имеют уникальные характеристики и применяются для решения задач определенного спектра. Большинство из них предназначены для обработки стен дома, но есть и специфичные, разработанные для обустройства дверных и оконных проемов, мест стыка кровли с несущими опорами, подвальных и чердачных помещений. Таким образом, выполняя сравнение теплоизоляционных материалов, нужно учитывать не только их эксплуатационные свойства, но и сферу применения.

Главные параметры

Дать оценку качеству материала можно исходя из нескольких основополагающих характеристик. Первая из них – коэффициент теплопроводности, который обозначается символом «лямбда» (ι). Этот коэффициент показывает, какой объем теплоты за 1 час проходит через отрезок материала толщиной 1 метр и площадью 1 м² при условии, что разница между температурами среды на обеих поверхностях составляет 10°С.

Показатели коэффициента теплопроводности любых утеплителей зависят от множества факторов – от влажности, паропроницаемости, теплоемкости, пористости и других характеристик материала.

Чувствительность к влаге

Влажность – это объем влаги, которая содержится в теплоизоляции. Вода отлично проводит тепло, и насыщенная ею поверхность будет способствовать выхолаживанию помещения. Следовательно, переувлажненный теплоизоляционный материал потеряет свои качества и не даст желаемого эффекта. И наоборот: чем большими водоотталкивающими свойствами он обладает, тем лучше.

Паропроницаемость – параметр, близкий к влажности. В числовом выражении он представляет собой объем водяного пара, проходящий через 1 м2 утеплителя за 1 час при соблюдении условия, что разность потенциального давления пара составляет 1Па, а температура среды одинакова.

При высокой паропроницаемости материал может увлажняться. В связи с этим при утеплении стен и перекрытий дома рекомендуется выполнить монтаж пароизоляционного покрытия.

Водопоглощение – способность изделия при соприкосновении с жидкостью впитывать ее. Коэффициент водопоглощения очень важен для материалов, которые используются для обустройства наружной теплоизоляции. Повышенная влажность воздуха, атмосферные осадки и роса могут привести к ухудшению характеристик материала.

Также не рекомендуется применять водопоглощающую изоляцию при отделке ванных комнат, санузлов, кухонь и других помещений с высоким уровнем влажности.

Плотность и теплоемкость

Пористость – выраженное в процентах количество воздушных пор от общего объема изделия. Различают поры закрытые и открытые, крупные и мелкие. Важно, чтобы в структуре материала они были распределены равномерно: это свидетельствует о качестве продукции. Пористость иногда может достигать 50%, в случае с некоторыми видами ячеистых пластмасс этот показатель составляет 90-98%.

Плотность – это одна из характеристик, влияющих на массу материала. Специальная таблица поможет определить оба этих параметра. Зная плотность, можно рассчитать, насколько увеличится нагрузка на стены дома или его перекрытия.

Теплоемкость – показатель, демонстрирующий, какое количество тепла готова аккумулировать теплоизоляция. Биостойкость – способность материала сопротивляться воздействию биологических факторов, например, патогенной флоры. Огнестойкость – противодействие изоляции огню, при этом данный параметр не стоит путать с пожаробезопасностью. Различают и другие характеристики, к которым относятся прочность, выносливость на изгиб, морозостойкость, износоустойчивость.

Коэффициент сопротивления

Также при выполнении расчетов нужно знать коэффициент U – сопротивление конструкций теплопередаче. Этот показатель не имеет никакого отношения к качествам самих материалов, но его нужно знать, чтобы сделать правильный выбор среди разнообразных утеплителей. Коэффициент U представляет собой отношение разности температур с двух сторон изоляции к объему проходящего через нее теплового потока. Чтобы найти теплосопротивление стен и перекрытий, нужна таблица, где рассчитана теплопроводность строительных материалов.

Произвести необходимые вычисления можно и самостоятельно. Для этого толщину слоя материала делят на коэффициент его теплопроводности. Последний параметр — если речь идет об изоляции — должен быть указан на упаковке материала. В случае с элементами конструкции дома все немного сложнее: хотя их толщину можно измерить самостоятельно, коэффициент теплопроводности бетона, дерева или кирпича придется искать в специализированных пособиях.

При этом часто для изоляции стен, потолка и пола в одном помещении используются материалы разного типа, поскольку для каждой плоскости коэффициент теплопроводности нужно рассчитывать отдельно.

Теплопроводность основных видов утеплителей

Исходя из коэффициента U, можно выбрать, какой из видов теплоизоляции лучше использовать, и какую толщину должен иметь слой материала. Расположенная ниже таблица содержит сведения о плотности, паропроницаемости и теплопроводности популярных утеплителей:

Преимущества и недостатки

При выборе теплоизоляции нужно учитывать не только ее физические свойства, но и такие параметры, как легкость монтажа, потребность в дополнительном обслуживании, долговечность и стоимость.

Сравнение самых современных вариантов

Как показывает практика, проще всего осуществлять монтаж пенополиуретана и пеноизола, которые наносятся на обрабатываемую поверхность в форме пены. Эти материалы пластичны, они с легкостью заполняют полости внутри стен постройки. Недостатком вспениваемых веществ является потребность в использовании специального оборудования для их распыления.

Как показывает приведенная выше таблица, достойную конкуренцию пенополиуретану составляет экструдированный пенополистирол. Этот материал поставляются в виде твердых блоков, но с помощью обычного столярного ножа ему можно придать любую форму. Сравнивая характеристики пенных и твердых полимеров, стоит отметить, что пена не образует швов, и это является ее главным преимуществом по сравнению с блоками.

Сравнение ватных материалов

Минеральная вата по свойствам похожа на пенопласты и пенополистирол, однако при этом «дышит» и не горит. Также она обладает лучшей устойчивостью при воздействии влаги и практически не меняет свои качества в процессе эксплуатации. Если стоит выбор между твердыми полимерами и минеральной ватой, лучше отдать предпочтение последней.

У каменной ваты сравнительные характеристики те же, что и у минеральной, но стоимость выше. Эковата имеет приемлемую цену и легко монтируется, но отличается низкой прочностью на сжатие и со временем проседает. Стекловолокно также проседает и, кроме того, осыпается.

Сыпучие и органические материалы

Для теплоизоляции дома иногда применяются сыпучие материалы – перлит и гранулы из бумаги. Они отталкивают воду и устойчивы к воздействию патогенных факторов. Перлит экологичен, он не горит и не оседает. Тем не менее, сыпучие материалы редко применяются для утепления стен, лучше с их помощью обустраивать полы и перекрытия.

Из органических материалов необходимо выделить лен, древесное волокно и пробковое покрытие. Они безопасны для окружающей среды, но подвержены горению, если не пропитаны специальными веществами. Кроме того, древесное волокно подвержено воздействию биологических факторов.

В целом, если учитывать стоимость, практичность, теплопроводность и долговечность утеплителей, то наилучшие материалы для отделки стен и перекрытий – это пенополиуретан, пеноизол и минеральная вата. Остальные виды изоляции обладают специфическими свойствами, так как разработаны для нестандартных ситуаций, а применять такие утеплители рекомендуется только в том случае, если других вариантов нет.

Сравнение теплоизоляции стеновых материалов

Сравнить теплоизоляцию стеновых материалов можно исходя из нескольких основополагающих характеристик.

p, blockquote 1,0,0,0,0 –>

Основные характеристики теплоизоляционных материалов

Теплопроводность. Чем ниже теплопроводность, тем меньше требуется утеплительный слой, а значит, и ваши расходы на утепление сократятся.

p, blockquote 2,0,0,0,0 –>

Влагопроницаемость. Меньшая влагопроницаемость снижает негативное воздействие влаги на утеплитель при последующей эксплуатации.

p, blockquote 3,0,0,0,0 –>

Пожаробезопасность. Материал не должен поддерживать горение и выделять ядовитые пары, а иметь свойство к самозатуханию.

p, blockquote 4,0,0,0,0 –>

Экономичность. Утеплитель должен быть доступным по стоимости для широкого слоя потребителей.

p, blockquote 5,0,0,0,0 –>

Долговечность. Чем больше срок использования утеплителя, тем он дешевле обходится потребителю при эксплуатации и не требует частой замены или ремонта.

p, blockquote 6,0,0,0,0 –>

Экологичность. Материал для теплоизоляции должен быть экологически чистым, безопасным для здоровья человека и окружающей природы. Эта характеристика важна для жилых помещений.

p, blockquote 7,0,0,0,0 –>

Толщина материала. Чем тоньше утеплитель, тем меньше будет «съедаться» жилое пространство помещения.

p, blockquote 8,0,0,0,0 –>

Вес материала. Меньший вес утеплителя даст меньшее утяжеление утепляемой конструкции после монтажа.

p, blockquote 9,0,0,0,0 –>

Звукоизоляция. Чем выше звукоизоляция, тем лучше защита жилых помещений от шума со стороны улицы.

p, blockquote 10,0,0,0,0 –>

Простота монтажа. Момент достаточно важен для любителей делать ремонт в доме своими руками.

p, blockquote 11,0,0,0,0 –>

Сравнение характеристик популярных утеплителей

Пенопласт (пенополистирол)

Этот утеплитель самый популярный, благодаря легкости монтажу и небольшой стоимости.

p, blockquote 12,0,1,0,0 –>

Пенопласт изготавливается при помощи вспенивания полистирола, имеет очень низкую теплопроводность, устойчив к влажности, легко режется ножом и удобен во время монтажа. Благодаря низкой стоимости имеет большую востребованность для утепления различных помещений. Однако материал достаточно хрупкий, а также поддерживает горение, выделяя токсичные вещества в атмосферу. Пенопласт предпочтительнее использовать в нежилых помещениях.

p, blockquote 13,0,0,0,0 –>

Пеноплэкс (экструдированный пенополистирол)

Утеплитель не подвергается гниению и воздействию влаги, очень прочный и удобный в использовании – легко режется ножом. Низкое водопоглощение обеспечивает незначительные изменения теплопроводности материала в условиях высокой влажности, плиты имеют высокую сопротивляемость сжатию, не подвергаются разложению. Благодаря этому экструдированный пенополистирол можно использовать для утепления ленточного фундамента и отмостки. Пеноплекс пожаробезопасен, долговечен и прост в применении.

p, blockquote 14,0,0,0,0 –>

Базальтовая вата

Материал производится из базальтовых горных пород при расплавлении и раздуве с добавлением компонентов для получения волокнистой структуры материала с водоотталкивающими свойствами. При эксплуатации базальтовая вата не уплотняется, а значит, ее свойства не изменяются со временем. Материал пожаробезопасен и экологичен, имеет хорошие показатели звукоизоляции и теплоизоляции. Используется для внутреннего и наружного утепления. Во влажных помещениях требует дополнительной пароизоляции.

p, blockquote 15,0,0,0,0 –>

Минеральная вата

Минвата производится из природных материалов – горных пород, шлака, доломита с помощью специальной технологии. Минеральная имеет низкую теплопроводность, пожаробезопасна и абсолютно безопасна. Одним из недостатков утеплителя является низкая влагостойкость, что требует обустройства дополнительной влаго- пароизоляции при его использовании. Материал не рекомендуется использовать для утепления подвалов домов и фундаментов, а также во влажных помещениях — парилках, банях, предбанниках.

p, blockquote 16,0,0,0,0 –>

Пенофол, изолон (фольгированный теплоизолятор из полиэтилена)

Утеплитель состоит из нескольких слоев вспененного полиэтилена, имеющих различную толщину и пористую структуру. Материал часто имеет слой фольги для отражающего эффекта, выпускается в рулонах и в листах. Утеплитель имеет толщину в несколько миллиметров (в 10 раз тоньше обычных утеплителей), но отражает до 97% тепловой энергии, очень легкий, тонкий и удобный в работе материал. Используются для теплоизоляции и гидроизоляции помещений. Имеет длительный срок эксплуатации, не выделяет вредных веществ.

p, blockquote 17,0,0,0,0 –>

Первая из них – коэффициент теплопроводности, который обозначается символом «лямбда» (ι). Этот коэффициент показывает, какой объем теплоты за 1 час проходит через отрезок материала толщиной 1 метр и площадью 1 м² при условии, что разница между температурами среды на обеих поверхностях составляет 10°С.

p, blockquote 18,0,0,0,0 –>

[box type=»info» align=»» width=»»]Показатели коэффициента теплопроводности любых утеплителей зависят от множества факторов – от влажности, паропроницаемости, теплоемкости, пористости и других характеристик материала.[/box]

p, blockquote 19,0,0,0,0 –>

p, blockquote 20,0,0,0,0 –>

p, blockquote 21,0,0,0,0 –>

Чувствительность к влаге

p, blockquote 22,0,0,0,0 –>

p, blockquote 23,0,0,0,0 –>

При высокой паропроницаемости материал может увлажняться. В связи с этим при утеплении стен и перекрытий дома рекомендуется выполнить монтаж пароизоляционного покрытия.

p, blockquote 25,1,0,0,0 –>

p, blockquote 26,0,0,0,0 –>

p, blockquote 27,0,0,0,0 –>

Плотность и теплоемкость

p, blockquote 28,0,0,0,0 –>

p, blockquote 29,0,0,0,0 –>

p, blockquote 30,0,0,0,0 –>

p, blockquote 31,0,0,0,0 –>

Коэффициент сопротивления

p, blockquote 32,0,0,0,0 –>

p, blockquote 33,0,0,0,0 –>

p, blockquote 34,0,0,0,0 –>

p, blockquote 35,0,0,0,0 –>

При этом часто для изоляции стен, потолка и пола в одном помещении используются материалы разного типа, поскольку для каждой плоскости коэффициент теплопроводности нужно рассчитывать отдельно.

Теплопроводность основных видов утеплителей

p, blockquote 37,0,0,1,0 –>

p, blockquote 38,0,0,0,0 –>

p, blockquote 39,0,0,0,0 –>

Преимущества и недостатки различной теплоизоляции

p, blockquote 40,0,0,0,0 –>

Сравнение самых современных вариантов

p, blockquote 41,0,0,0,0 –>

p, blockquote 42,0,0,0,0 –>

p, blockquote 43,0,0,0,0 –>

p, blockquote 44,0,0,0,0 –>

Сравнение ватных материалов

p, blockquote 45,0,0,0,0 –>

p, blockquote 46,0,0,0,0 –>

Сыпучие и органические материалы

p, blockquote 47,0,0,0,0 –>

p, blockquote 48,0,0,0,0 –>

p, blockquote 49,0,0,0,0 –> p, blockquote 50,0,0,0,1 –>

Теплопроводность утеплителей — сравнительная таблица

В привычной для населения страны холодной зиме, востребованность теплоизоляционных материалов всегда на высоком уровне. Необходимо учитывать все особенности каждого из утеплителей, чтобы сделать выбор в пользу качественного и целесообразного материала.

Зачем нужна теплоизоляция?

Актуальность теплоизоляции заключается в следующем:

Сохранение тепла в зимний период и прохлады в летний период.

Потери тепла сквозь стены обычного многоэтажного жилого дома составляют 30-40%. Для снижения теплопотерь нужны специальные теплоизоляционные материалы. Применение в зимний период электрических обогревателей способствует дополнительному расходу на электроэнергию. Эти расходы выгодней компенсировать использованием качественного теплоизоляционного материала, обеспечивающего сохранение тепла в зимний период и прохладу в летнюю жару. При этом затраты на охлаждение помещения кондиционером также будут сведены к минимуму.

Увеличение долговечности конструкций здания.

В случае промышленных зданий с использованием металлического каркаса, утеплитель позволяет защитить поверхность металла от коррозии, являющейся самым пагубным дефектом для данного вида конструкций. А срок службы для здания из кирпича определяется количеством циклов замораживания/оттаивания. Воздействие этих циклов воспринимает утеплитель, ведь точка росы при этом находится в теплоизоляционном материале, а не материале стены. Такое утепление позволяет увеличить срок службы здания во много раз.

Защита от возрастающего уровня шума достигается при использовании таких шумопоглощающих материалов (толстые матрасы, звукоотражающие стеновые панели).

Увеличение полезной площади зданий.

Использование системы теплоизоляции позволяет уменьшить толщину наружных стен, при этом увеличивая внутреннюю площадь здания.

Как правильно выбрать утеплитель?

При выборе утеплителя нужно обращать внимание на: ценовую доступность, сферу применения, мнение экспертов и технические характеристики, являющиеся самым важным критерием.

Основные требования, предъявляемые к теплоизоляционным материалам:

Теплопроводность.

Теплопроводность подразумевает под собой способность материала передавать теплоту. Это свойство характеризуется коэффициентом теплопроводности, на основе которого принимают необходимую толщину утеплителя. Теплоизоляционный материал с низким коэффициентом теплопроводности является лучшим выбором.

Также теплопроводность тесно связана с понятиями плотности и толщины утеплителя, поэтому при выборе необходимо обращать внимание и на эти факторы. Теплопроводность одного и того же материала может изменяться в зависимости от плотности.

Под плотностью понимают массу одного кубического метра теплоизоляционного материала. По плотности материалы подразделяются на: особо лёгкие, лёгкие, средние, плотные (жёсткие). К легким относятся пористые материалы, подходящие для утепления стен, перегородок, перекрытий. Плотные утеплители лучше подходят для утепления снаружи.

Чем меньше плотность утеплителя, тем меньше вес, а теплопроводность выше. Это является показателем качества утепления. А небольшой вес способствует удобству монтажа и укладки. В ходе опытных исследований установлено, что утеплитель, имеющий плотность от 8 до 35 кг/м³ лучше всего удерживает тепло и подходят для утепления вертикальных конструкций внутри помещений.

А как зависит теплопроводность от толщины? Существует ошибочное мнение, что утеплитель большой толщины будет лучше удерживать тепло внутри помещения. Это приводит к неоправданным расходам. Слишком большая толщина утеплителя может привести к нарушению естественной вентиляции и в помещении будет слишком душно.

А недостаточная толщина утеплителя приводит к тому, что холод будет проникать через толщу стены и на плоскости стены образуется конденсат, стена будет неотвратимо отсыревать, появится плесень и грибок.

В случае игнорирования расчета может появиться ряд проблем, решение которых потребует больших дополнительных затрат!

Таблица теплопроводности материалов

Материал	Теплопроводность материалов, Вт/м*⸰С	Плотность, кг/м³
Пенополиуретан	0,020	30
	0,029	40
	0,035	60
	0,041	80
Пенополистирол	0,037	10-11
	0,035	15-16
	0,037	16-17
	0,033	25-27
	0,041	35-37
Пенополистирол (экструдированный)	0,028-0,034	28-45
Базальтовая вата	0,039	30-35
	0,036	34-38
	0,035	38-45
	0,035	40-50
	0,036	80-90
	0,038	145
	0,038	120-190
Эковата	0,032	35
	0,038	50
	0,04	65
	0,041	70
Изолон	0,031	33
	0,033	50
	0,036	66
	0,039	100
Пенофол	0,037-0,051	45
	0,038-0,052	54
	0,038-0,052	74

Экологичность.

Этот фактор является значимым, особенно в случае утепления жилого дома, так как многие материалы выделяют формальдегид, что влияет на рост раковых опухолей. Поэтому необходимо делать выбор в сторону нетоксичных и биологически нейтральных материалов. С точки зрения экологичности лучшим теплоизоляционным материалом считается каменная вата.

Пожарная безопасность.

Материал должен быть негорючим и безопасным. Гореть может любой материал, разница состоит в том, при каком температуре он возгорается. Важным является то, чтобы утеплитель был самозатухающим.

Паро- и водонепроницаемость.

Преимущество имеют те материалы, которые обладают водонепроницаемостью, так как впитывание влаги приводит к тому, что эффективность материала становится низкой и полезные характеристики утеплителя через год использования снижаются на 50% и более.

В среднем срок службы изоляционных материалов составляет от 5 до 10-15 лет. Теплоизоляционные материалы, имеющие в составе вату в первые годы службы значительно снижают свою эффективность. Зато пенополиуретан обладает сроком службы свыше 50 лет.

Достоинства и недостатки утеплителей

Пенополиуретан– на сегодняшний день самый эффективный утеплитель.

Виды ППУ

Достоинства: бесшовный монтаж пеной, долговечность, лучшая тепло- и гидроизоляция.

Недостатки: дороговизна материала, неустойчивость к УФ-излучению.

Пенополистирол (пенопласт) – востребован для использования в качестве утеплителя для помещений разных типов.

Достоинства: низкая теплопроводность, невысокая стоимость, удобство монтажа, водонепроницаемость.

Недостатки: хрупкость, легкая воспламеняемость, образование конденсата.

Экструдированный пенополистирол – прочный и удобный материал, при необходимости элементов нужного размера легко разрезается ножом.

Достоинства: очень низкая теплопроводность, водонепроницаемость, прочность на сжатие, удобство монтажа, отсутствие плесени и гниения, возможность эксплуатации от -50⸰С до +75⸰С.

Недостатки: намного дороже пенопласта, восприимчивость к органическим растворителям, образование конденсата.

Базальтовая (каменная) вата – минеральная вата, изготавливающаяся на базальтовой основе.

Достоинства: противостояние образованию грибков, звукоизоляция, прочность к механическим воздействиям, огнеупорность, негорючесть.

Недостатки: более высокая стоимость, по сравнению с аналогами.

Эковата – утеплитель, выполненный на основе естественных материалов (волокна дерева и минералы). На сегодняшний день применяется довольно часто.

Достоинства: звукоизоляция, экологичность, влагостойкость, доступная стоимость.

Недостатки: во время эксплуатации повышается теплопроводность, необходимость специального оборудования для монтажа, возможность усадки.

Изолон – современный утеплитель, изготавливаемый путем вспенивания полиэтилена. Является одним из самых востребованных.

Достоинства: низкая теплопроводность, низкая паропроницаемость, высокая шумоизоляция, удобство резки и монтажа, экологичность, гибкость, небольшой вес.

Недостатки: низкая прочность, необходимость устройства вентиляционного зазора.

Пенофол – утеплитель, который отвечает многим требованиям, предъявляемым к качеству утеплителя и утепления различных помещений, а также конструкций и т.д.

Достоинства: экологичность, высокая способность к отражению тепла, высокая шумоизоляция, влагонепроницаемость, негорючесть, удобство перевозки и монтажа, отражение воздействия радиации.

Недостатки: малая жесткость, затрудненность крепления материала, в качестве теплоизоляции одного пенофола недостаточно.

Заключение

Рассмотренные достоинства и недостатки утеплителей позволят выбрать самый подходящий вариант уже на стадии проектирования. При этом учитывать все требования, предъявляемые к теплоизоляционному материалу, в первую очередь теплопроводность.

Какой толщины должен быть утеплитель, сравнение теплопроводности материалов.

Необходимость использования Систем теплоизоляции WDVS вызвана высокой экономической эффективностью.

Вслед за странами Европы, в Российской Федерации приняли новые нормы теплосопротивления ограждающих и несущих конструкций, направленные на снижение эксплуатационных расходов и энергосбережение. С выходом СНиП II-3-79*, СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий” прежние нормы теплосопротивления устарели. Новыми нормами предусмотрено резкое возрастание требуемого сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций. Теперь прежде использовавшиеся подходы в строительстве не соответствуют новым нормативным документам, необходимо менять принципы проектирования и строительства, внедрять современные технологии.

Как показали расчёты, однослойные конструкции экономически не отвечают принятым новым нормам строительной теплотехники. К примеру, в случае использования высокой несущей способности железобетона или кирпичной кладки, для того, чтобы этим же материалом выдержать нормы теплосопротивления, толщину стен необходимо увеличить соответственно до 6 и 2,3 метров, что противоречит здравому смыслу. Если же использовать материалы с лучшими показателями по теплосопротивлению, то их несущая способность сильно ограничена, к примеру, как у газобетона и керамзитобетона, а пенополистирол и минвата, эффективные утеплители, вообще не являются конструкционными материалами. На данный момент нет абсолютного строительного материала, у которого бы была высокая несущая способность в сочетании с высоким коэффициентом теплосопротивления.

Чтобы отвечать всем нормам строительства и энергосбережения необходимо здание строить по принципу многослойных конструкций, где одна часть будет выполнять несущую функцию, вторая – тепловую защиту здания. В таком случае толщина стен остаётся разумной, соблюдается нормированное теплосопротивление стен. Системы WDVS по своим теплотехническим показателям являются самыми оптимальными из всех представленных на рынке фасадных систем.

Таблица необходимой толщины утеплителя для выполнения требований действующих норм по теплосопротивлению в некоторых городах РФ:

Таблица, где: 1 – географическая точка 2 – средняя температура отопительного периода 3 – продолжительность отопительного периода в сутках 4 – градусо-сутки отопительного периода Dd, °С * сут 5 – нормируемое значение сопротивления теплопередаче Rreq, м2*°С/Вт стен 6 – требуемая толщина утеплителя

Условия выполнения расчётов для таблицы:

1. Расчёт основывается на требованиях СНиП 23-02-2003
2. За пример расчёта взята группа зданий 1 – Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты, гостиницы и общежития.
3. За несущую стену в таблице принимается кирпичная кладка толщиной 510 мм из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-песчаном растворе l = 0,76 Вт/(м * °С)
4. Коэффициент теплопроводности берётся для зон А.
5. Расчётная температура внутреннего воздуха помещения + 21 °С “жилая комната в холодный период года” (ГОСТ 30494-96)
6. Rreq рассчитано по формуле Rreq=aDd+b для данного географического места
7. Расчёт: Формула расчёта общего сопротивления теплопередаче многослойных ограждений:
R0= Rв + Rв.п + Rн.к + Rо.к + Rн Rв – сопротивление теплообмену у внутренней поверхности конструкции
Rн – сопротивление теплообмену у наружной поверхности конструкции
Rв.п – сопротивление теплопроводности воздушной прослойки (20 мм)
Rн.к – сопротивление теплопроводности несущей конструкции
Rо.к – сопротивление теплопроводности ограждающей конструкции
R = d/l d – толщина однородного материала в м,
l – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м * °С)
R0 = 0,115 + 0,02/7,3 + 0,51/0,76 + dу/l + 0,043 = 0,832 + dу/l
dу – толщина теплоизоляции
R0 = Rreq
Формула расчёта толщины утеплителя для данных условий:
dу = l * ( Rreq – 0,832 )

а) – за среднюю толщину воздушной прослойки между стеной и теплоизоляцией принято 20 мм
б) – коэффициент теплопроводности пенополистирола ПСБ-С-25Ф l = 0,039 Вт/(м * °С) (на основании протокола испытаний)
в) – коэффициент теплопроводности фасадной минваты l = 0,041 Вт/(м * °С) (на основании протокола испытаний)

* в таблице даны усреднённые показатели необходимой толщины этих двух типов утеплителя.

Примерный расчёт толщины стен из однородного материала для выполнения требований СНиП 23-02-2003 “Тепловая защита зданий”.

* для сравнительного анализа используются данные климатической зоны г. Москвы и Московской области.

Условия выполнения расчётов для таблицы:

1. Нормируемое значение сопротивления теплопередаче Rreq = 3,14
2. Толщина однородного материала d= Rreq * l

Таким образом, из таблицы видно, что для того, чтобы построить здание из однородного материала, отвечающее современным требованиям теплосопротивления, к примеру, из традиционной кирпичной кладки, даже из дырчатого кирпича, толщина стен должна быть не менее 1,53 метра.

Чтобы наглядно показать, какой толщины необходим материал для выполнения требований по теплосопротивлению стен из однородного материала, выполнен расчёт, учитывающий конструктивные особенности применения материалов, получились следующие результаты:

В данной таблице указаны расчётные данные по теплопроводности материалов.

По данным таблицы для наглядности получается следующая диаграмма:

Автор: Геннaдий Eмeльянoв

Таблица теплопроводности и других качеств материалов для утепления

Да, в нашей стране, в отличие от стран с жарким климатом, бывают лютые зимы. Именно поэтому нужно строиться из теплых материалов с использованием специальных утеплителей. В ином случае все дорогое тепло от котлов и печей будет уходить через стены и другие перекрытия.

Нам нужно точно знать, какие из современных популярных материалов для утепления наиболее эффективны.

Что такое теплопроводность?

Теплопроводность можно описать как процесс передачи тепловой энергии до наступления теплового равновесия. Температура, так или иначе, будет выровнена, вопрос только в скорости этого процесса. Если применить это понятие к дому, то ясно, что чем дольше температура внутри здания выравнивается с наружной, тем лучше. Проще говоря, насколько быстро дом остывает это вопрос того, какая теплопроводность его стен.

В числовой форме этот показатель характеризуется коэффициентом теплопроводности. Он показывает, сколько тепла за единицу времени проходит через единицу поверхности. Чем выше этот коэффициент у материала, тем быстрее он проводит тепло.

Теплопроводность утеплителей — это наиболее информативный показатель, и чем он ниже, тем материал эффективнее он сохраняет тепло (или прохладу в жаркие дни). Но существуют и другие показатели, которые влияют на выбор утеплителя.

Таблица теплопроводности утеплителей

В таблице указаны данные по наиболее широко применяемым утеплителям, которые используют в частном строительстве: минеральной ваты, пенополистирола, пенополиуретана и пенопласта. Также приведены сравнительные данные по другим видам.

Таблица теплопроводности утеплителей

Утеплитель	Теплопроводность, Вт/(м*С)	Плотность, кг/м 3	Паропроницаемость, мг/ (мчПа)	«+»	«-»	Горюч.
Пенополиуретан	0,023	32	0,0-0,05	2.Бесшовный монтаж пеной; 3.Долгосрочность; 4.Лучшая тепло-, гидроизоляция	1.недешевый 2. Не устойчив к УФ-излучению	Самозатухающий
	0,029	40
	0,035	60
	0,041	80
Пенополистирол (пенопласт)	0,038	40	0,013-0,05	1.Отлично изолирует; 2. Дешевый; 3. Влагонепроницаем	1. Хрупкий; 2. Не «дышит» и образует конденсат	Г3 и Г4. Сопротивление возгоранию и самозатухание
	0,041	100
	0,05	150
Экструдированный пенополистирол	0,031	33	0,013	1.Очень низкая теплопроводность; 3.Влагонепроницаем; 4.Прочен на сжатие; 5. Не гниет и не плесневеет; 6. Эксплуатация от -50 °С до +75°С; 7.Удобен в монтаже.	1. На порядок дороже пенопласта; 2. Восприимчив к органическим растворителям; 3. Паропроницаемость низкая, образует конденсат.	Г1 у марок с антипеновыми добавками, другие Г3 и Г4. Сопротивление возгоранию и самозатухание
Минеральная (базальтовая) вата	0,048	50	0,49-0,6	1.Хорошая паропроницаемость –«дышит»; 2.Противостоит грибкам; 3.Звукоизоляция; 4.Высокая термоизоляция; 5.Механическая прочность; 6.Не сыпется	1.Недешевый	Огнеупорный
	0,056	100
	0,07	200
Стекловолокно (стекловата)	0,041-0,044	155-200	0,5	1.Низкая теплопроводность; 2.При пожарах не выделяет токсичных веществ	1.Со временем теплоизоляция снижается; 2.Может появляться плесень; 3.Проблемный монтаж: волокна осыпаются и наносят вред коже, глазам; 4.Паропроницаемость низкая, образует конденсат.	Не горит
Пенопласт ПВХ	0,052	125	0,023	1.Жесткий и удобный в монтаже	1.Недолговечен; 2.Плохая паропроницаемость и образование конденсата	Г3 и Г4. Сопротивление возгоранию и самозатухание
Древесные опилки	0,07-0,18	230	—	1.Дешевизна; 2.Экологичность	1.Портиться и гниет; 2.Теплоизоляционные свойства падают при высокой влажности	Пожароопасен

Сравнение «+» и «-» поможет определить, какой утеплитель выбрать для конкретных целей.

Полезные показатели утеплителей

На какие основные показатели нужно обратить внимание при выборе утеплителя:

Теплопроводность при выборе утеплителя материала является основным показателем. Чем она ниже, тем лучшая теплоизоляция у этого материала;
Плотность напрямую влияет на массу материала, от нее зависит, какая дополнительная нагрузка придется на стены или перекрытия дома. Это очень просто вычислить, зная объем утеплителя и его плотность. Обычно теплоизоляционные свойства падают с ростом плотности материала. Чем легче утеплитель, тем проще с ним работать, а нагрузка на перекрытия будет минимальной;
Паропроницаемость показывает, как материал пропускает водяной пар. Высокий коэффициент говорит о том, что материал может увлажняться. Наоборот, низкий коэффициент указывает то, что материал не пропускает пар и образует конденсат. Материалы можно делить на 2 вида: а) ваты – материалы, состоящие из волокон. Они паропроницаемы; б) пены – это затвердевшая пенная масса особого вещества. Не пропускают пар ;
Водопоглощение — это способность вещества впитывать воду. Чем она выше, тем менее материал пригоден для утепления, тем более для наружных теплоизоляционных работ, ванной, кухни и других мест с повышенной влажностью;
Горючесть довольно понятный показатель, очевидно, что наилучшие материалы для утепления те, которые не горят. Также пригодны самозатухающие варианты;
Прочность на сжатие — это способность материала сохранить свою форму и толщину при механическом воздействии. Многие материалы хороши как утеплитель, но могут сжиматься, при этом снижаются их теплоизоляционные качества;
Хрупкость нежелательна для утеплителя, хотя и не является основополагающим качеством при выборе;
Долговечность определяет срок службы материала;
Толщина материала определяет, сколько пространства будет занимать теплоизоляция. При внутренних работах это важно, ведь чем тоньше слой материала, тем меньше полезного пространств он «съест»;
Экологичность материала особенно важна при выполнении внутреннего утепления. Нужно обратить внимание, не разлагается ли утеплитель на опасные составляющие, а также не выделяет ли он при пожаре токсичных веществ.

Кто на свете всех теплей?

Цель такого тщательного изучения утеплителей одна — узнать, какой из них лучше всех. Однако, это палка о двух концах, ведь материалы с высокой термоизоляцией могут иметь другие нежелательные характеристики.

Пенополиуретан или экструдированный пенополистирол

Нетрудно определить по таблице, что чемпион по теплоизоляции – это пенополиуретан. Но и цена его гораздо выше, нежели у полистирола или пенопласта. Все потому что он обладает двумя наиболее востребованными в строительстве качествами: негорючесть и водоотталкивающие свойства. Его трудно поджечь, поэтому пожарная безопасность такого утепления высока, к тому же он не боится намокнуть.

Но у пенополиуретана появилась настоящая альтернатива – экструдированный пенополистирол. По сути это тот же пенопласт, но прошедший дополнительную обработку – экструдировку, которая улучшила его. Это материал с равномерной структурой и замкнутыми ячейками, который представлен в виде листов разной толщины. От обычного пенопласта его отличает усиленная прочность и способность выдерживать механическое давление. Именно поэтому его можно назвать достойным конкурентом пенополиуретану. Единственный недостаток монтажа отдельных плит – швы, которые успешно заделываются монтажной пеной.

А уж чем вам удобнее пользоваться – жидким утеплителем из баллончика или плитами, выбирать только вам. Но помните, что эти материалы не «дышат» и могут образовывать эффект запотевших окон, так что все утепление может уйти из форточки во время проветривания. Поэтому утеплять такими материалами нужно разумно.

Минеральная вата или пенопласт

Если сравнивать минеральную вату и пенопласт, то их теплопроводность находится на одном уровне ≈ 0,5. Поэтому выбирая между этими материалами, неплохо было бы оценить и другие качества, такие как водопроницаемость. Так, монтаж ваты в местах с возможным намоканием нежелательна, поскольку она теряет свойства теплоизоляции на 50% при намокании на 20%. С другой стороны, вата «дышит» и пропускает пар, так что не будет образовываться конденсата. В доме, который утеплен ватой из базальтового волокна, не будут запотевать окна. И вата, в отличие от пенопласта, не горит.

Другие утеплители

Весьма популярны сейчас эко-материалы, такие как опилки, которые смешивают с глиной и используют для стен. Однако, такой приятный по цене материал как опилки, имеет много недостатков: горит, намокает и гниет. Не говоря уже о том, что набирая влагу, опилки теряют теплоизоляционные свойства.

Также набирает популярности дешевое и экологичное пеностекло, которое можно применять только без нагрузок, поскольку он весьма хрупок.

Выбирая утеплитель

Цены на энергоносители растут, и вместе с тем растет популярность на утеплители. В нашей статье представлена таблица теплопроводности материалов для утепления и сравнительный анализ популярных видов утеплителей. Главное, что хотелось бы отметить — хорошие показатели вы получите, приобретая только качественный сертифицированный продукт. Выбор теплоизоляционных материалов на рынке весьма широк и один вид утеплителя предлагается более чем пятью производителями. Много из них могут вас огорчить своим качеством, поэтому ориентируйтесь на отзывы тех, кто испытал конкретные торговые марки на «своей шкуре».

Теплопроводность современных утеплителей. Таблица

Сравнение теплопроводности утеплителей

Чем выше теплопроводность, тем хуже материал работает как утеплитель.

Мы начинаем сравнение утеплителей по теплопроводности неспроста, так как это, несомненно, самая важная характеристика. Она показывает, сколько тепла пропускает материал не за определенный промежуток времени, а постоянно. Теплопроводность выражается коэффициентом и исчисляется в ваттах на метр квадратный. Например, коэффициент 0,05 Вт/м*К указывает, что на квадратном метре постоянные теплопотери составляют 0,05 Ватта. Чем выше коэффициент, тем лучше материал проводит тепло, соответственно, как утеплитель он работает хуже.

Ниже представлена таблица сравнения популярных утеплителей по теплопроводности:

Наименование материала	Теплопроводность, Вт/м*К
Минвата	0,037-0,048
Пенопласт	0,036-0,041
ППУ	0,023-0,035
Пеноизол	0,028-0,034
Эковата	0,032-0,041

Изучив вышеуказанные виды утеплителей и их характеристики можно сделать вывод, что при равной толщине самая эффективная теплоизоляция среди всех – это жидкий двухкомпонентный пенополиуретан (ППУ).

Толщина теплоизоляции имеет архиважное значение, она должна рассчитываться для каждого случая индивидуально. На результат влияет регион, материал и толщина стен, наличие воздушных буферных зон.

Сравнительные характеристики утеплителей показывают, что на теплопроводность влияет плотность материала, особенно для минеральной ваты. Чем выше плотность, тем меньше воздуха в структуре утеплителя. Как известно, воздух имеет низкий коэффициент теплопроводности, который составляет менее 0,022 Вт/м*К. Исходя из этого, при увеличении плотности растет и коэффициент теплопроводности, что негативно отражается на способности материала удерживать тепло.

Что такое теплопроводность

Узнать, насколько хорошо тот или иной материал способен сохранять тепло, можно по коэффициенту его теплопроводности. Определяют этот показатель очень просто. Берут кусок материала площадью в 1 м2 и толщиной в метр. Одну из его сторон нагревают, а противоположную ей оставляют холодной. При этом разница температур должна быть десятикратной. Далее смотрят какое количество тепла достигнет холодной стороны за один час. Измеряют теплопроводность в ваттах, разделенных на произведения метра и градуса (Вт/мК). При покупке пенополистирола для обшивки дома, лоджии или балкона обязательно следует посмотреть на этот показатель.

Сравнение паропроницаемости утеплителей

Высокая паропроницаемость=отсутствие конденсата.

Паропроницаемость – это способность материала пропускать воздух, а вместе с ним и пар. То есть теплоизоляция может дышать. На этой характеристике утеплителей для дома последнее время производители акцентируют много внимания. На самом деле высокая паропроницаемость нужна только при утеплении деревянного дома. Во всех остальных случаях данный критерий не является категорически важным.

Характеристики утеплителей по паропроницаемости, таблица:

Наименование материала	Паропроницаемость, мг/мчПа
Минвата	0,49-0,6
Пенопласт	0,03
ППУ	0,02
Пеноизол	0,21-0,24
Эковата	0,3

Сравнение утеплителей для стен показало, что самой высокой степенью паропроницаемости обладают натуральные материалы, в то время как у полимерных утеплителей коэффициент крайне низок. Это свидетельствует о том, что такие материалы как ППУ и пенопласт обладают способностью задерживать пар, то есть выполняют функцию пароизоляции. Пеноизол – это тоже своего рода полимер, который изготавливается из смол. Его отличие от ППУ и пенопласта заключается в структуре ячеек, которые открытие. Иными словами, это материал с открытоячеистой структурой. Способность теплоизоляции пропускать пар тесно связан со следующей характеристикой – поглощение влаги.

На сегодняшний день газовое автономное отопление загородного дома – это самый дешевый вариант обогрева жилья.
И напротив, автономное отопление частного дома электричеством самое дорогое. Подробности тут.

Особенности материалов

Немаловажный показатель для стройматериалов — это способность их к возгоранию. Пенопласт относится к категории нормальногорючих, в то время, как пеноплекс — это сильногорючий материал. Чтобы снизить его горючесть, на этапе производства, материал обрабатывают — антипиренами. Результат достигнут, но только пеноплекс стал выделять в атмосферу — опасные ядовитые газы.

Производители обеих видов материалов заявляют о неограниченном их сроке эксплуатации. Но уместно такое заявление, в случае отсутствия попадания ультрафиолета на поверхность материалов. Поэтому говорить о долговечности можно, после укрытия пеноплекса и пенопласта защитными материалами.

Данный материал обладает высокой влагостойкостью и воздухонепроницаемостью. Пенопласт по этим параметрам проигрывает, так как он является не надежным барьером для циркуляции воздуха, и менее защищенным от воздействия влаги.

Различие пенопласта и пеноплекса обусловлено такими параметрами:

прочность;
влагостойкость;
воздухонепроницаемость.

Пеноплекс обладает такими преимуществами:

высокая плотность материала снижает его теплоизоляционные свойства;
при отсутствии дополнительной обработки уступает по горючести пенопласту;
низкий коэффициент экологической чистоты;
высокая степень влагостойкости.

Для пенопласта характерны такие свойства:

минимальная плотность, но лучшая степень теплоизоляции;
отсутствие шумоизоляции;
минимальная влагозащищенность.

Это основные важные свойства обоих стройматериалов для утепления, по которым осуществляется их выбор. Оба материала просты в монтаже и обработке, но выбирая материал для утепления важно учитывать такой фактор, какая область его применения.

Обзор гигроскопичности теплоизоляции

Высокая гигроскопичность – это недостаток, который нужно устранять.

Гигроскопичность – способность материала впитывать влагу, измеряется в процентах от собственного веса утеплителя. Гигроскопичность можно назвать слабой стороной теплоизоляции и чем выше это значение, тем серьезнее потребуются меры для ее нейтрализации. Дело в том, что вода, попадая в структуру материала, снижает эффективность утеплителя. Сравнение гигроскопичности самых распространенных теплоизоляционных материалов в гражданской строительстве:

Наименование материала	Влагопоглощение, % от массы
Минвата	1,5
Пенопласт	3
ППУ	2
Пеноизол	18
Эковата	1

Сравнение гигроскопичности утеплителей для дома показало высокое влагопоглощение пеноизола, при этом данная теплоизоляция обладает способностью распределять и выводить влагу. Благодаря этому, даже намокнув на 30%, коэффициент теплопроводности не уменьшается. Несмотря на то, что у минеральной ваты процент поглощения влаги низкий, она особенно нуждается в защите. Напитав воды, она удерживает ее, не давая выходить наружу. При этом способность предотвращать теплопотери катастрофически снижается.

Чтобы исключить попадание влаги в минвату используют пароизоляционные пленки и диффузионные мембраны. В основном полимеры устойчивы к длительному воздействию влаги, за исключением обычного пенополистирола, он быстро разрушается. В любом случае вода ни одному теплоизоляционному материалу на пользу не пошла, поэтому крайне важно исключить или минимизировать их контакт.

Организовать автономное газовое отопление в квартире возможно только при наличии всех разрешительных документов (список довольно внушающий).
Окупаемость альтернативного отопление частного дома водородом порядка 35 лет. Стоит оно тоги или нет, читайте здесь.

Сравнение характеристик популярных утеплителей

Пенопласт (пенополистирол)

Этот утеплитель самый популярный, благодаря легкости монтажу и небольшой стоимости.

Пеноплэкс (экструдированный пенополистирол)

Базальтовая вата

Материал производится из базальтовых горных пород при расплавлении и раздуве с добавлением компонентов для получения волокнистой структуры материала с водоотталкивающими свойствами. При эксплуатации базальтовая вата Rockwool не уплотняется, а значит, ее свойства не изменяются со временем. Материал пожаробезопасен и экологичен, имеет хорошие показатели звукоизоляции и теплоизоляции. Используется для внутреннего и наружного утепления. Во влажных помещениях требует дополнительной пароизоляции.

Минеральная вата

Минвата производится из природных материалов – горных пород, шлака, доломита с помощью специальной технологии. Минвата Изовер имеет низкую теплопроводность, пожаробезопасна и абсолютно безопасна. Одним из недостатков утеплителя является низкая влагостойкость, что требует обустройства дополнительной влаго- пароизоляции при его использовании. Материал не рекомендуется использовать для утепления подвалов домов и фундаментов, а также во влажных помещениях – парилках, банях, предбанниках.

Пенофол, изолон (фольгированный теплоизолятор из полиэтилена)

Монтаж и эффективность в эксплуатации

Монтаж ППУ – быстро и легко.

Сравнение характеристик утеплителей должно осуществляться с учетом монтажа, ведь это тоже важно. Легче всего работать с жидкой теплоизоляцией, такой как ППУ и пеноизол, но для этого требуется специальное оборудование. Также не составляет труда укладка эковаты (целлюлозы) на горизонтальные поверхности, например, при утеплении пола или чердачного перекрытия. Для напыления эковаты на стены мокрым методом также нужны специальные приспособления.

Пенопласт укладывается как по обрешетке, так и сразу на рабочую поверхность. В принципе, это касается и плит из каменной ваты. Причем укладывать плитные утеплители можно и на вертикальные, и на горизонтальные поверхности (под стяжку в том числе). Мягкую стекловату в рулонах укладывают только по обрешетке.

В процессе эксплуатации теплоизоляционный слой может претерпевать некоторых нежелательных изменений:

напитать влагу;
дать усадку;
стать домом для мышей;
разрушиться от воздействия ИК лучей, воды, растворителей и прочее.

Кроме всего вышеуказанного, важное значение имеет пожаробезопасность теплоизоляции. Сравнение утеплителей, таблица группы горючести:

Наименование материала	Группа горючести
Минвата	НГ (не горит)
Пенопласт	Г1-Г4 (сильногорючий)
ППУ	Г2 (умеренногорючий)
Пеноизол	Г1 (слабогорючий)
Эковата	Г2 (умеренногорючий)

Свойства утеплителя

Выбирая утепление необходимо учитывать большой спектр его характеристик. Наиболее важными из них будут:

Схема утепления стен стекловатой.

Плотность. От этого показателя в прямой зависимости находится теплопроводность. Чем она плотнее, тем показатель теплопроводности выше. Кроме того, этот показатель во многом является определяющим для различно ориентированных поверхностей.
Теплопроводность. Это основной показатель утеплителей. Чем меньше способность удерживать тепло, тем больше требуется материала на утепление. В свою очередь, этот показатель зависит от способности впитывать влагу.
Гигроскопичность. Утеплители, у которых этот показатель низкий, плохо впитывают влагу и, соответственно, имеют низкую способность проводить тепло, что влияет, как на потребное количество, так и долговечность.

Кроме того, по своим механическим свойствам утеплители обычно делят на четыре класса:

насыпной – гранулы или крошка – пеновещества различных фракций;
вата – непосредственно рулонный материал или различные изделия с ее использованием;
плиты – пластины различных размеров, изготовленные способом склеивания и прессования;
пеноблоки – изготавливаются из вспененного бетона, стекла или других материалов с соответствующими свойствами.

Итоги

Сегодня мы провели обзор утеплителей для дома, которые используются чаще всего. По результатам сравнения разных характеристик мы получили данные касательно теплопроводности, паропроницаемости, гигроскопичности и степени горючести каждого из утеплителей. Все эти данные можно объединить в одну общую таблицу:

Наименование материала	Теплопроводность, Вт/м*К	Паропроницаемость, мг/мчПа	Влагопоглощение, %	Группа горючести
Минвата	0,037-0,048	0,49-0,6	1,5	НГ
Пенопласт	0,036-0,041	0,03	3	Г1-Г4
ППУ	0,023-0,035	0,02	2	Г2
Пеноизол	0,028-0,034	0,21-0,24	18	Г1
Эковата	0,032-0,041	0,3	1	Г2

Помимо этих характеристик, мы определили, что легче всего работать с жидкими утеплителями и эковатой. ППУ, пеноизол и эковата (монтаж мокрым методом) просто напыляются на рабочую поверхность. Сухая эковата засыпается вручную.

От чего зависит теплопроводность пенопласта

Величина теплопроводности пенопласта, как и любого другого материала, зависит от трех основных составляющих:

температуры воздуха;
плотности пенопластовой плиты;
уровня влажности среды, в которой используется утеплитель.

Как видно из схемы, при низких температурах воздуха градиент по толщине стенки линейно меняется от отрицательных значений на наружной поверхности облицовки до +20оС внутри помещения. Необходимо так подобрать теплопроводность и толщину материала, чтобы точка росы или, другими словами, температура, при которой начинают конденсироваться пары воды, находилась внутри массива пенопласта.

Влияние плотности и влажности окружающей среды

Несмотря на все заверения производителей, пенопласт способен поглощать и проводить водяные пары, для сравнения, величина паропроницаемости для пенопластового листа всего лишь на 20% ниже проницаемости древесины. Естественно, наличие водяных паров в толще пенопласта существенным образом влияет на его теплопроводность. Найти зависимость в справочниках практически невозможно, поэтому при расчетах делают эмпирическую поправку на теплопроводность, исходя из толщины теплоизоляции.

Пенопласт способен поглощать в поверхностных слоях до 3% воды. Глубина поглощения составляет 2 мм, поэтому при определении теплопроводности материала эти миллиметры выбрасывают из эффективной толщины теплоизоляции. Поэтому лист пенопласта толщиной в 10 мм будет в сравнении с листом в 50 мм иметь теплопроводность не в 5 раз больше, а в 7 крат. При значительной толщине пенопласта, более 80 мм, теплосопротивление увеличивается значительно быстрее, чем его толщина.

Вторым фактором, влияющим на теплопроводность, является плотность материала. При одинаковой толщине материал разных марок может иметь плотность в два раза больше. Принято считать, что 98% структуры утеплителя составляет высушенный воздух. С увеличением вдвое количества полистирола в плите, естественно, теплопроводность также увеличивается, примерно на 3%.

Но дело даже не в количестве полистирола, меняется размер шариков и ячеек, из которых состоит пенопласт, образуются локальные участки с очень высокой теплопроводностью, или мостики холода. Особенно это касается трещин и стыков, любых зон деформации и установки креплений. Поэтому при установке зонтичных дюбелей количество креплений рекомендуют ограничивать 3 точками.

Влияние химического состава на теплопроводность

Мало кто обращает внимание на особые свойства пенопласта. Сегодня наиболее серьезной проблемой пенопласта считается его способность к воспламенению и выделению токсичных продуктов сгорания. СНиП и ГОСТ требуют, чтобы пенопласт, используемый для утепления жилых зданий, имел время самозатухания не более 4 с. Для этого используются соли ряда цветных металлов, таких как хром, никель, железо, включение в состав веществ, выделяющих углекислый газ при нагревании.

В результате на практике пенопласт с индексом «С» — самозатухающий имеет теплопроводность значительно выше, чем обычные марки пенополистирола. Практика использования пенополистирола для утепления в Евросоюзе показала, что более выгодным и дешевым является нанесение на внешнюю поверхность немодифицированного пенопласта специального покрытия из газообразующих агентов. Такое решение позволяет сохранить теплосберегающие свойства и экологичность материала, одновременно значительно повысить пожаробезопасность.

Свойства утеплителей и таблица теплопроводности строительных материалов

Таблица теплопроводности материалов и утеплителей

Сравнение утеплителей. Таблица теплопроводности

Сравнение утеплителей по характеристикам

Сравнение утеплителей по теплопроводности

Базальтовая (минеральная) вата

Сравнение утеплителей. Таблица теплопроводности

Сравнение теплопроводности строительных материалов по толщине

Основные характеристики утеплителей

Теплопроводность. От этого показателя напрямую зависит качество проведенного утеплительного процесса, а также необходимое количество материала для обеспечения желаемого результата. Чем ниже теплопроводность, тем эффективнее использование утеплителя.
Влагопоглощение. Показатель особо важен при утеплении внешних частей конструкции, на которые может периодически воздействовать влага. К примеру, при утеплении фундамента в грунтах с высокими водами или повышенным уровнем содержания воды в своей структуре.
Толщина. Применение тонких утеплителей позволяет сохранить внутреннее пространство жилого сооружения, а также напрямую влияет на качество утепления.
Горючесть. Это свойство материалов особенно важно при использовании для понижения теплопроводной способности наземных частей сооружения жилых домов, а также зданий специального назначения. Качественная продукция отличается способностью к самозатуханию, не выделяет при воспламенении ядовитых веществ.
Термоустойчивость. Материал должен выдерживать критические температуры. К примеру, низкие температуры при наружном использовании.
Экологичность. Нужно прибегать к использованию материалов безопасных для человека. Требования к этому фактору может изменяться в зависимости от будущего назначения сооружения.
Звукоизоляция. Это дополнительное свойство утеплителей в некоторых ситуациях позволяет добиться хорошего уровня защиты помещения от шума, а также посторонних звуков.

Важность конкретной характеристики напрямую зависит от условий использования и выделенного бюджета.

Сравнение популярных утеплителей

Давайте рассмотрим несколько материалов, применяемых для повышения энергоэффективности сооружений:

Минеральная вата. Производится из естественных материалов. Устойчива к огню и отличается экологичностью, а также низкой теплопроводностью. Но невозможность противостоять воздействию воды сокращает возможности использования.
Пенопласт. Легкий материал с отличными утеплительными свойствами. Доступный, легко устанавливается и влагоустойчив. Недостатки: хорошая воспламеняемость и выделение вредных веществ при горении. Рекомендуется его использовать в нежилых помещениях.
Бальзовая вата. Материал практически идентичный минвате, только отличается улучшенными показателями устойчивости к влаге. При изготовлении его не уплотняют, что значительно продлевает срок службы.
Пеноплэкс. Утеплитель хорошо противостоит влаге, высоким температурам, огню, гниению, разложению. Отличается отличными показателями теплопроводности, прост в монтаже и долговечен. Можно использовать в местах с максимальными требованиями способности материала противостоять различным воздействиям.
Пенофол. Многослойный утеплитель естественного происхождения. Состоит из полиэтилена, предварительно вспененного перед производством. Может иметь различные показатели пористости и ширины. Часто поверхность покрыта фольгой, благодаря чему достигается отражающие эффект. Отличается легкостью, простотой монтажа, высокой энергоэффективностью, влагостойкостью, небольшим весом.

Коэффициент теплопроводности размерность

Сравнение с помощью таблицы

Сравнение теплопроводности различных утеплителей

Выбор теплоизоляционных материалов на современном рынке огромен. Производители выпускают различные по структуре, плотности, звукоизоляционным характеристикам и влагостойкости модели. Потребителям необходимо знать теплопроводность утеплителей и критерии подбора. Подробное сравнение всех видов поможет найти идеальный для постройки материал.

Понятие теплопроводности

Под теплопроводностью понимается передача энергии тепла от объекта к объекту до момента теплового равновесия, т.е. выравнивания температуры. В отношении частного дома важна скорость процесса – чем дольше происходит выравнивание, тем меньше остывает конструкция.

В числовом виде явление выражается через коэффициент теплопроводности. Показатель наглядно выражает прохождение количества тепла за определенное время через единицу поверхности. Чем больше величина, тем быстрее утекает тепловая энергия.

Теплопередача различных материалов указывается в характеристиках изготовителя на упаковке.

Факторы влияния на теплопроводность

Теплопроводность зависит от плотности и толщины теплоизолята, поэтому важно учитывать ее при покупке. Плотность – это масса одного кубометра материалов, которые по этому критерию классифицируются как очень легкие, легкие, средние и жесткие. Легкие пористые изделия применяются для покрытия внутренних стен, несущих перегородок, плотные – для наружных работ.

Модификации с меньшей плотностью легче по весу, но имеют лучшие параметры теплопроводности. Сравнение утеплителей по плотности представлено в таблице.

Материал	Показатель плотности, кг/м3
Минвата	50-200
Экструдированный пенополистирол	33-150
Пенополиуретан	30-80
Мастика из полиуретана	1400
Рубероид	600
Полиэтилен	1500

Чем выше плотность, тем меньше уровень пароизоляции.

Толщина материала также влияет на степень теплопередачи. Если она избыточная, нарушается естественная вентиляция помещений. Маленькая толщина становится причиной мостов холода и образования конденсата на поверхности. В результате стена покроется плесенью и грибком. Сравнить параметры толщины материалов можно в таблице.

Материал	Толщина, мм
Пеноплекс	20
Минвата	38
Ячеистый бетон	270
Кладка из кирпича	370

При подборе толщины стоит учитывать климат местности, материал постройки.

Характеристики разных материалов

Перед рассмотрением таблицы теплопроводности утеплителей имеет смысл ознакомиться с кратким обзором. Информация поможет застройщикам разобраться в специфике материала и его назначении.

Пенопласт

Плитный материал, изготовленный посредством вспенивания полистирола. Отличается удобством раскроя и монтажа, низкой теплопроводностью – в сравнении с другими изоляторами пенопласт легче. Преимущества изделия – недорогая стоимость, стойкость к влажной среде. Минусы пенопласта – хрупкость, быстрая возгораемость. По этой причине плиты толщиной 20-150 мм используются для теплоизоляции легких наружных конструкций – фасадов под штукатурные работы, стены цоколей и подвалов.

При горении пенопласта выделяются токсичные вещества.

Экструдированный пенополистирол

Вспененный полистирол с экструзией отличается стойкость к воздействию влажной среды. Материал легко раскраивается, не горит, прост в укладке и транспортировке. У плит помимо низкой теплопроводности – высокая плотность и прочность на сжатие. Среди российских застройщиков популярен экструдированный пенополистирол брендов Техноплекс и Пеноплекс. Его применяют для теплоизоляции отмостки и ленточного фундамента.

Минеральная вата

Коэффициент теплопроводности минеральной ваты – 0,048 Вт/(м*С), что больше пенопласта. Материал изготавливается на основе горных пород, шлака или доломита в форме плит и рулонов, у которых разный индекс жесткости. Для утепления вертикальных поверхностей допускается применять жесткие и полужесткие изделия. Горизонтальные конструкции лучше утеплять при помощи легких минплит.

Несмотря на оптимальный индекс теплопроводности, у минеральной ваты маленькая устойчивость к влажной среде. Плиты не подойдут для утепления подвальных помещений, парилок, предбанников.

Применение минваты с низкой теплопроводностью допускается только при наличии пароизоляционного и гидроизоляционного слоев.

Базальтовая вата

Основой для изоляции является базальтовый вид горной породы, который раздувается при нагреве до состояния волокон. При изготовлении также добавляют нетоксичные связующие компоненты. На российском рынке продукция бренда Роквул, на примере которой можно рассмотреть особенности утеплителя:

не подвергается возгоранию;
отличается хорошим показателем тепло- и звукоизоляции;
отсутствие слеживания и уплотнения в процессе эксплуатации;
экологически чистый строительный материал.

Параметры теплопроводности позволяют использовать каменную вату для наружных и внутренних работ.

Стекловата

Стекловатный утеплитель изготавливается из буры, известняка, соды, просеянного доломита и песка. Для экономии на производстве применяют стеклобой, что не нарушается свойства материала. К преимуществам стекловаты относятся высокие показатели тепло- и звукоизоляции, экологическая чистота и низкая стоимость. Минусов больше:

Гигроскопичность – впитывает воду, вследствие чего теряет утепляющие характеристики. Для предотвращения гниения и разрушения конструкции укладывают между пароизоляционными слоями.
Неудобство монтажа – волокна с повышенной хрупкостью распадаются, могут вызывать жжение и зуд кожи.
Непродолжительная эксплуатация – через 10 лет происходит усадка.
Невозможность применения для утепления влажных комнат.

При работе со стекловатой нужно защищать кожу рук перчатками, лицо – очками или маской.

Вспененный полиэтилен

Рулонный полиэтилен с пористой структурой имеет дополнительный отражающий слой из фольги. Преимущества изолона и пенофола:

маленькая толщина – от 2 до 10 мм, что в 10 раз меньше обычных изоляторов;
возможность сохранения до 97 % полезного тепла;
стойкость к воздействию влаги;
минимальная теплопроводность за счет пор;
экологическая чистота;
отражающий эффект, за счет которого аккумулируется тепловая энергия.

Рулонная теплоизоляция подходит для укладки во влажных комнатах, на балконах и лоджиях.

Напыляемая теплоизоляция

Если обратиться к таблице, то видно, что напыляемые виды заменяют 10 см минваты. Они выпускаются в баллонах, напоминают монтажную пену и наносятся при помощи специального инструмента. Напыляемый утеплитель бывает разной жесткости, в емкости также присутствуют пенообразователи – полиизоционатом и полиолом. По типу основного компонента изоляция бывает:

ППУ. Пенополиуретан с открытой ячеистой структурой прочен, теплоэффективен. При наличии закрытых пустот в составе – может пропускать пар.
Пеноизольная. Жидкий пенопласт на карбамидоформальдегидной основе отличается паропроницаемостью, стойкость к возгоранию. Наносится посредством заливки. Оптимальная температура затвердевания – от +15 градусов.
Жидкая керамика. Керамические компоненты расплавляются до жидкого состояния, потом смешиваются полимерными веществами и пигментами. Получаются вакуумированные полости. Наружное утепление обеспечивает защиту здания на 10 лет, внутреннее – на 25 лет.
Эковата. Целлюлоза измельчается до состояния пыли, приобретает клейкость при попадании воды. Материал подходит для работы на влажных стеновых поверхностях, но не используется рядом с каминными трубами, дымоходами и печами.

Напыляемые утеплители отличаются хорошей сцепкой с поверхностями, для которых применялись дерево, кирпич или газобетон.

Таблица коэффициентов теплопроводности разных материалов

На основе таблицы с коэффициентами теплопроводности строительных материалов и популярных утеплителей можно сделать сравнительный анализ. Он обеспечит подбор оптимального варианта теплоизоляции для строения.

Материал	Теплопроводность, Вт/м*К	Толщина, мм	Плотность, кг/м³	Температура укладки, °C	Паропроницаемость, мг/м²чПа
Пенополиуретан	0,025	30	40-60	От -100 до +150	0,04-0,05
Экструдированный пенополистирол	0,03	36	40-50	От -50 до +75	0,015
Пенопласт	0,05	60	40-125	От -50 до +75	0,23
Минвата (плиты)	0,047	56	35-150	От -60 до +180	0,53
Стекловолокно (плиты)	0,056	67	15-100	От +60 до +480	0,053
Базальтовая вата (плиты)	0,037	80	30-190	От -190 до +700	0,3
Железобетон	2,04	2500	0,03
Пустотелый кирпич	0,058	50	1400	0,16
Деревянные брусья с поперечным срезом	0,18	15	40-50	0,06

Для параметров толщины применялся усредненный показатель.

Иные критерии подбора утеплителей

Теплоизоляционное покрытие обеспечивает снижение теплопотерь на 30-40 %, повышает прочность несущих конструкций из кирпича и металла, сокращает уровень шума и не забирает полезную площадь постройки. При выборе утеплителя помимо теплопроводности нужно учитывать другие критерии.

Объемный вес

Данная характеристика связана с теплопроводностью и зависит от типа материала:

Минераловатные продукты отличаются плотностью 30-200 кг/м3, поэтому подходят для всех поверхностей строения.
Вспененный полиэтилен имеет толщину 8-10 мм. Плотность без фольгирования равняется 25 кг/м3 с отражающей основой – около 55 кг/м3.
Пенопласт отличается удельным весом от 80 до 160 кг/м3, а экструдированный пенополистирол – от 28 до 35 кг/м3. Последний материал является одним из самых легких.
Полужидкий напыляемый пеноизол при плотности 10 кг/м3 требует предварительного оштукатуривания поверхности.
Пеностекло имеет плотность, связанную со структурой. Вспененный вариант характеризуется объемным весом от 200 до 400 кг/м3. Теплоизолят из ячеистого стекла – от 100 до 200 м3, что делает возможным применение на фасадных поверхностях.

Чем меньше объемный вес, тем меньше затрачивается материала.

Способность держать форму

Производители не указывают формостабильность на упаковке, но можно ориентироваться на коэффициенты Пуассона и трения, сопротивления изгибам и сжатиям. По стабильности формы судят о сминаемости или изменении параметров теплоизоляционного слоя. В случае деформации существуют риски утечки тепла на 40 % через щели и мосты холода.

Формостабильность стройматериалов зависит от типа утеплителя:

Вата (минеральная, базальтовая, эко) при укладке между стропилами расправляется. За счет жестких волокон исключается деформация.
Пенные виды держат форму на уровне жесткой каменной ваты.

Способность изделия держать форму также определяется по характеристикам упругости.

Паропроницаемость

Определяет «дышащие» свойства материала – способность к пропусканию воздуха и пара. Показатель важен для контроля микроклимата в помещении – в законсервированных комнатах образуется больше плесени и грибка. В условиях постоянной влажности конструкция может разрушаться.

По степени паропроницаемости выделяют два типа утеплителей:

Пены – изделия, для производства которых применяется технология вспенивания. Продукция вообще не пропускает конденсат.
Ваты – теплоизоляция на основе минерального или органического волокна. Материалы могут пропускать конденсат.

При монтаже паропроницаемых ват дополнительно укладывают пленочную пароизоляцию.

Горючесть

Показатель, на который ориентируются при строительстве наземных частей жилых зданий. Классификация токсичности и горючести указана в ст. 13 ФЗ № 123. В техническом регламенте выделены группы:

НГ – негорючие: каменная и базальтовая вата.
Г – возгораемые. Материалы категории Г1 (пенополиуретан) отличаются слабой возгораемостью, категории Г4 (пенополистирол, в т.ч. экструдированный) – сильногорючие.
В – воспламеняемые: плиты из ДСП, рубероид.
Д – дымообразующие (ПВХ).
Т – токсичные (минимальный уровень – у бумаги).

Оптимальный вариант для частного строительства – самозатухающие материалы.

Звукоизоляция

Характеристика, связанная с паропроницаемостью и плотностью. Ваты исключают проникновение посторонних шумов в помещении, через пены проникает больше шума.

У плотных материалов лучше шумоизоляционные свойства, но укладка осложняется толщиной и весом. Оптимальным вариантом для самостоятельных теплоизоляционных работ будет каменная вата с высоким звукопоглощением. Аналогичные показатели – у легкой стекловаты или базальтового утеплителя со скрученными длинными тонкими волокнами.

Нормальный показатель звукоизоляции – плотность от 50 кг/м3.

Практическое применение коэффициента теплопроводности

После теоретического сравнения материалов нужно учитывать их разделение на группы теплоизоляционных и конструкционных. У конструкционного сырья – самые высокие индексы теплопередачи, поэтому оно подходит для возведения перекрытий, ограждений или стен.

Без использования сырья со свойствами утеплителей понадобится укладывать толстый слой теплоизоляции. Обратившись к таблице теплопроводности, можно определить, что низкий теплообмен конструкций из железобетона будет только при их толщине 6 м. Готовый дом будет громоздким, может просесть под почву, а затраты на строительство не окупятся и через 50 лет.

Достаточная толщина теплоизоляционного слоя – 50 см.

Применение теплоизоляционных материалов обеспечивает сокращение затрат на строительные мероприятия и снижает переплаты за энергию зимой. При покупке утеплителя нужно учитывать параметры теплопроводности, основные характеристики, стоимость и удобство самостоятельного монтажа.

Теплопроводность утеплителей — сравнительная таблица

Зачем нужна теплоизоляция?

Актуальность теплоизоляции заключается в следующем:

Сохранение тепла в зимний период и прохлады в летний период.

Увеличение долговечности конструкций здания.

Увеличение полезной площади зданий.

Как правильно выбрать утеплитель?

Основные требования, предъявляемые к теплоизоляционным материалам:

Теплопроводность.

Таблица теплопроводности материалов

Материал	Теплопроводность материалов, Вт/м*⸰С	Плотность, кг/м³
Пенополиуретан	0,020	30
	0,029	40
	0,035	60
	0,041	80
Пенополистирол	0,037	10-11
	0,035	15-16
	0,037	16-17
	0,033	25-27
	0,041	35-37
Пенополистирол (экструдированный)	0,028-0,034	28-45
Базальтовая вата	0,039	30-35
	0,036	34-38
	0,035	38-45
	0,035	40-50
	0,036	80-90
	0,038	145
	0,038	120-190
Эковата	0,032	35
	0,038	50
	0,04	65
	0,041	70
Изолон	0,031	33
	0,033	50
	0,036	66
	0,039	100
Пенофол	0,037-0,051	45
	0,038-0,052	54
	0,038-0,052	74

Экологичность.

Пожарная безопасность.

Паро- и водонепроницаемость.

Достоинства и недостатки утеплителей

Пенополиуретан– на сегодняшний день самый эффективный утеплитель.

Виды ППУ

Достоинства: бесшовный монтаж пеной, долговечность, лучшая тепло- и гидроизоляция.

Недостатки: дороговизна материала, неустойчивость к УФ-излучению.

Пенополистирол (пенопласт) – востребован для использования в качестве утеплителя для помещений разных типов.

Достоинства: низкая теплопроводность, невысокая стоимость, удобство монтажа, водонепроницаемость.

Недостатки: хрупкость, легкая воспламеняемость, образование конденсата.

Экструдированный пенополистирол – прочный и удобный материал, при необходимости элементов нужного размера легко разрезается ножом.

Базальтовая (каменная) вата – минеральная вата, изготавливающаяся на базальтовой основе.

Недостатки: более высокая стоимость, по сравнению с аналогами.

Эковата – утеплитель, выполненный на основе естественных материалов (волокна дерева и минералы). На сегодняшний день применяется довольно часто.

Достоинства: звукоизоляция, экологичность, влагостойкость, доступная стоимость.

Изолон – современный утеплитель, изготавливаемый путем вспенивания полиэтилена. Является одним из самых востребованных.

Недостатки: низкая прочность, необходимость устройства вентиляционного зазора.

Пенофол – утеплитель, который отвечает многим требованиям, предъявляемым к качеству утеплителя и утепления различных помещений, а также конструкций и т.д.

Заключение

Сравнение утеплителей. Таблица теплопроводности

Предисловие. На современном рынке имеется просто огромный выбор материалов, которые отличаются по цене и другим характеристикам. Попробуем сделать сравнение утеплителей по теплопроводности и разобраться в этом разнообразии, чтобы принять взвешенное решение в пользу определенного утеплителя. Рассмотрим, какие параметры важнее при выборе – теплопроводность или другие характеристики.

Основные характеристики утеплителей

Предоставим для начала характеристики наиболее популярных теплоизоляционных материалов, на которые в первую очередь стоит обратить свое внимание при выборе. Сравнение утеплителей по теплопроводности следует производить только на основе назначения материалов и условий в помещении (влажность, наличие открытого огня и т.д.). Мы расположили далее в порядке значимости основные характеристики утеплителей.

Сравнение строительных материалов

Теплопроводность. Чем ниже данный показатель, тем меньше требуется слой теплоизоляции, а значит, сократятся и расходы на утепление.

Влагопроницаемость. Меньшая проницаемость материала парами влаги снижает при эксплуатации негативное воздействие на утеплитель.

Пожаробезопасность. Теплоизоляция не должна гореть и выделять ядовитые газы, особенно при утеплении котельной или печной трубы.

Долговечность. Чем больше срок эксплуатации, тем дешевле он вам обойдется при эксплуатации, так как не потребует частой замены.

Экологичность. Материал должен быть безопасным для человека и окружающей природы.

Сравнение утеплителей по теплопроводности

Экономичность. Материал должен быть доступным для широкого круга потребителей и иметь оптимальное соотношение по цене/качеству.

Простота монтажа. Данное свойство для теплоизоляционного материала весьма важно для тех, кто желает самостоятельно делать ремонт.

Толщина и вес материала. Чем будет тоньше и легче утеплитель, тем меньше будет утяжеляться конструкция при монтаже теплоизоляции.

Звукоизоляция. Чем выше показатель звукоизоляции материала, тем лучше будет защита в жилом помещении от постороннего шума с улицы.

Сравнение утеплителей по теплопроводности

Пенополистирол (пенопласт)

Плиты пенополистирола (пенопласта)

Это самый популярный теплоизоляционный материал в России, благодаря своей низкой теплопроводности, невысокой стоимости и легкости монтажа. Пенопласт изготавливается в плитах толщиной от 20 до 150 мм путем вспенивания полистирола и состоит на 99% из воздуха. Материал имеет различную плотность, имеет низкую теплопроводность и устойчив к влажности.

Благодаря своей низкой стоимости пенополистирол имеет большую востребованность среди компаний и частных застройщиков для утепления различных помещений. Но материал достаточно хрупкий и быстро воспламеняется, выделяя токсичные вещества при горении. Из-за этого пенопласт использовать предпочтительнее в нежилых помещениях и при теплоизоляции не нагружаемых конструкций — утепление фасада под штукатурку, стен подвалов и т.д.

Экструдированный пенополистирол

Пеноплэкс (экструдированный пенополистирол)

Экструзия (техноплэкс, пеноплэкс и т.д.) не подвергается воздействию влаги и гниению. Это очень прочный и удобный в использовании материал, который легко режется ножом на нужные размеры. Низкое водопоглощение обеспечивает при высокой влажности минимальное изменение свойств, плиты имеют высокую плотность и сопротивляемость сжатию. Экструдированный пенополистирол пожаробезопасен, долговечен и прост в применении.

Все эти характеристики, наряду с низкой теплопроводностью в сравнении с прочими утеплителями делает плиты техноплэкса, URSA XPS или пеноплэкса идеальным материалом для утепления ленточных фундаментов домов и отмосток. По заверениям производителей лист экструзии толщиной в 50 миллиметров, заменяет по теплопроводности 60 мм пеноблока, при этом материал не пропускает влагу и можно обойтись без дополнительной гидроизоляции.

Минеральная вата

Плиты минеральной ваты Изовер в упаковке

Минвата (например, Изовер, URSA, Техноруф и т.д.) производится из натуральных природных материалов – шлака, горных пород и доломита по специальной технологии. Минеральная вата имеет низкую теплопроводность и абсолютно пожаробезопасна. Выпускается материал в плитах и рулонах различной жесткости. Для горизонтальных плоскостей используются менее плотные маты, для вертикальных конструкций используют жесткие и полужесткие плиты.

Однако, одним из существенных недостатков данного утеплителя, как и базальтовой ваты является низкая влагостойкость, что требует при монтаже минваты устройства дополнительной влаго- и пароизоляции. Специалисты не рекомендуют использовать минеральная вату для утепления влажных помещений – подвалов домов и погребов, для теплоизоляции парилки изнутри в банях и предбанников. Но и здесь ее можно использовать при должной гидроизоляции.

Базальтовая вата

Плиты базальтовой ваты Роквул в упаковке

Данный материал производится расплавлением базальтовых горных пород и раздуве расплавленной массы с добавлением различных компонентов для получения волокнистой структуры с водоотталкивающими свойствами. Материал не воспламеняется, безопасен для здоровья человека, имеет хорошие показатели по теплоизоляции и звукоизоляции помещений. Используется, как для внутренней, так и для наружной теплоизоляции.

При монтаже базальтовой ваты следует использовать средства защиты (перчатки, респиратор и очки) для защиты слизистых оболочек от микрочастиц ваты. Наиболее известная в России марка базальтовой ваты – это материалы под маркой Rockwool. При эксплуатации плиты теплоизоляции не уплотняются и не слеживаются, а значит, прекрасные свойства низкой теплопроводности базальтовой ваты со временем остаются неизменными.

Пенофол, изолон (вспененный полиэтилен)

Пенофол и изолон – это рулонные утеплители толщиной от 2 до 10 мм, состоящие из вспененного полиэтилена. Материал также выпускается со слоем фольги с одной стороны для создания отражающего эффекта. Утеплитель имеет толщину в несколько раз тоньше представленных ранее утеплителей, но при этом сохраняет и отражает до 97% тепловой энергии. Вспененный полиэтилен имеет длительный срок эксплуатации и экологически безопасен.

Изолон и фольгированный пенофол – легкий, тонкий и очень удобный в работе теплоизоляционный материал. Используют рулонный утеплитель для теплоизоляции влажных помещений, например, при утеплении балконов и лоджий в квартирах. Также применение данного утеплителя поможет вам сберечь полезную площадь в помещении, при утеплении внутри. Подробнее об этих материалах читайте в разделе «Органическая теплоизоляция».

Сравнение утеплителей. Таблица теплопроводности

Сравнение пеноблока, минваты и пенопласта по теплопроводности

Представленная выше таблица сравнения теплоизоляции по теплопроводности дает полную картину, о том, какой лучше всего использовать материал. Остается лишь сравнить данные таблицы теплопроводности со стоимостью теплоизоляции у поставщиков. При этом следует точно рассчитать необходимую толщину утепления при использовании различных материалов, чтобы подобрать необходимое количество материала.

Видео. Сравнение утеплителей для труб

Таблица теплопроводности строительных материалов – изучаем важные показатели

Строительство каждого объекта лучше начинать с планировки проекта и тщательного расчета теплотехнических параметров. Точные данные позволит получить таблица теплопроводности строительных материалов. Правильное возведение зданий способствует оптимальным климатическим параметрам в помещении. А таблица поможет правильно подобрать сырье, которое будут использоваться для строительства.

Теплопроводность материалов влияет на толщину стен

Назначение теплопроводности

Теплопроводность является показателем передачи тепловой энергии от нагреваемых предметов в помещении к предметам с более низкой температурой. Процесс теплообмена производится, пока температурные показатели не уравняются. Для обозначения тепловой энергии используется специальный коэффициент теплопроводности строительных материалов. Таблица поможет увидеть все требуемые значения. Параметр обозначает, сколько тепловой энергии пропускается через единицу площади в единицу времени. Чем больше данное обозначение, тем качественнее будет теплообмен. При возведении зданий необходимо применять материал с минимальным значением тепловой проводимости.

На схеме представлены показатели различных вариантов

Коэффициент теплопроводности это такая величина, которая равна количеству теплоты, проходящей через метр толщины материала за час. Использование подобной характеристики обязательно для создания лучшей теплоизоляции. Теплопроводность следует учесть при подборе дополнительных утепляющих конструкций.

Сравнение характеристик разных типов сырья

Что оказывает влияние на показатель теплопроводности?

Теплопроводность определяется такими факторами:

пористость определяет неоднородность структуры. При пропуске тепла через такие материалы процесс охлаждения незначительный;
повышенное значение плотности влияет на тесные соприкосновения частиц, что способствует более быстрому теплообмену;
повышенная влажность увеличивает данный показатель.

Характеристики различных материалов

Использование значений коэффициента теплопроводности на практике

Материалы представлены конструкционными и теплоизоляционными разновидностями. Первый вид обладает большими показателями теплопроводности. Они применяются для строительства перекрытий, ограждений и стен.

При помощи таблицы определяются возможности их теплообмена. Чтобы данный показатель был достаточно низким для нормального микроклимата в помещении стены из некоторых материалов должны быть особенно толстыми. Чтобы этого избежать, рекомендуется использовать дополнительные теплоизолирующие компоненты.

Показатели теплопроводности для готовых построек. Виды утеплений

При создании проекта нужно учитывать все способы утечки тепла. Оно может выходить через стены и крышу, а также через полы и двери. Если вы неправильно проведете расчеты проектирования, то придется довольствоваться только тепловой энергией, полученной от отопительных приборов. Здания, построенные из стандартного сырья: камня, кирпича либо бетона нужно дополнительно утеплять.

Монтаж минеральной ваты

Дополнительная теплоизоляция проводится в каркасных зданиях. При этом деревянный каркас придает жесткости конструкции, а утепляющий материал прокладывается в пространство между стойками. В зданиях из кирпича и шлакоблоков утепление производится снаружи конструкции.

Выбирая утеплители необходимо обращать внимание на такие факторы, как уровень влажности, влияние повышенных температур и типа сооружения. Учитывайте определенные параметры утепляющих конструкций:

показатель теплопроводности оказывает влияние на качество теплоизолирующего процесса;
влагопоглощение имеет большое значение при утеплении наружных элементов;
толщина влияет на надежность утепления. Тонкий утеплитель помогает сохранить полезную площадь помещения;
важна горючесть. Качественное сырье имеет способность к самозатуханию;
термоустойчивость отображает способность выдерживать температурные перепады;
экологичность и безопасность;
звукоизоляция защищает от шума.

Характеристики разных видов утеплителей

В качестве утеплителей применяются следующие виды:

минеральная вата устойчива к огню и экологична. К важным характеристикам относится низкая теплопроводность;

Данный материал относится к самым доступным и простым вариантам

пенопласт – это легкий материал с хорошими утеплительными свойствами. Он легко устанавливается и обладает влагоустойчивостью. Рекомендуется для применения в нежилых строениях;
базальтовая вата в отличие от минеральной отличается лучшими показателями стойкости к влаге;
пеноплэкс устойчив к влажности, повышенным температурам и огню. Имеет прекрасные показатели теплопроводности, прост в монтаже и долговечен;

Для пеноплекса характерна пористая структура

пенополиуретан известен такими качествами, как негорючесть, хорошие водоотталкивающие свойства и высокая пожаростойкость;
экструдированный пенополистирол при производстве проходит дополнительную обработку. Обладает равномерной структурой;

Данный вариант бывает разной толщины

пенофол представляет из себя многослойный утепляющий пласт. В составе присутствует вспененный полиэтилен. Поверхность пластины покрывается фольгой для обеспечения отражения.

Для теплоизоляции могут применяться сыпучие типы сырья. Это бумажные гранулы или перлит. Они имеют стойкость к влаге и к огню. А из органических разновидностей можно рассмотреть волокно из древесины, лен или пробковое покрытие. При выборе, особое внимание уделяйте таким показателям как экологичность и пожаробезопасность.

Обратите внимание! При конструировании теплоизоляции, важно продумать монтаж гидроизолирующей прослойки. Это позволит избежать высокой влажности и повысит сопротивляемость теплообмену.

Таблица теплопроводности строительных материалов: особенности показателей

Таблица теплопроводности строительных материалов содержит показатели различных видов сырья, которое применяется в строительстве. Используя данную информацию, вы можете легко посчитать толщину стен и количество утеплителя.

Утепление производится в определенных местах

Как использовать таблицу теплопроводности материалов и утеплителей?

В таблице сопротивления теплопередаче материалов представлены наиболее популярные материалы. Выбирая определенный вариант теплоизоляции важно учитывать не только физические свойства, но и такие характеристики как долговечность, цена и легкость установки.

Знаете ли вы, что проще всего выполнять монтаж пенооизола и пенополиуретана. Они распределяются по поверхности в виде пены. Подобные материалы легко заполняют полости конструкций. При сравнении твердых и пенных вариантов, нужно выделить , что пена не образует стыков.

Коэффициент разнообразных типов сырья

Значения коэффициентов теплопередачи материалов в таблице

При произведении вычислений следует знать коэффициент сопротивления теплопередаче. Данное значение является отношением температур с обеих сторон к количеству теплового потока. Для того чтобы найти теплосопротивление определенных стен и используется таблица теплопроводности.

Значения плотности и теплопроводности

Все расчеты вы можете провести сами. Для этого толщина прослойки теплоизолятора делится на коэффициент теплопроводности. Данное значение часто указывается на упаковке, если это изоляция. Материалы для дома измеряются самостоятельно. Это касается толщины, а коэффициенты можно отыскать в специальных таблицах.

Теплопроводность некоторых конструкций

Коэффициент сопротивления помогает выбрать определенный тип теплоизоляции и толщину слоя материала. Сведения о паропроницаемости и плотности можно посмотреть в таблице.

При правильном использовании табличных данных вы сможете выбрать качественный материал для создания благоприятного микроклимата в помещении.

Теплопроводность строительных материалов (видео)

Сравнение теплопроводности строительных материалов по толщине

Основные характеристики утеплителей

Теплопроводность. От этого показателя напрямую зависит качество проведенного утеплительного процесса, а также необходимое количество материала для обеспечения желаемого результата. Чем ниже теплопроводность, тем эффективнее использование утеплителя.
Влагопоглощение. Показатель особо важен при утеплении внешних частей конструкции, на которые может периодически воздействовать влага. К примеру, при утеплении фундамента в грунтах с высокими водами или повышенным уровнем содержания воды в своей структуре.
Толщина. Применение тонких утеплителей позволяет сохранить внутреннее пространство жилого сооружения, а также напрямую влияет на качество утепления.
Горючесть. Это свойство материалов особенно важно при использовании для понижения теплопроводной способности наземных частей сооружения жилых домов, а также зданий специального назначения. Качественная продукция отличается способностью к самозатуханию, не выделяет при воспламенении ядовитых веществ.
Термоустойчивость. Материал должен выдерживать критические температуры. К примеру, низкие температуры при наружном использовании.
Экологичность. Нужно прибегать к использованию материалов безопасных для человека. Требования к этому фактору может изменяться в зависимости от будущего назначения сооружения.
Звукоизоляция. Это дополнительное свойство утеплителей в некоторых ситуациях позволяет добиться хорошего уровня защиты помещения от шума, а также посторонних звуков.

Важность конкретной характеристики напрямую зависит от условий использования и выделенного бюджета.

Сравнение популярных утеплителей

СРЕДНЯЯ ТОЛЩИНА ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ СТЕНОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Теплоизоляционный материал	Кирпичная кладка (полтора кирпича)	Газобетон 30 см	Деревянный брус 30 см	Каркас из OSB
Экотермикс	7 см	З см	5 см	10 см
Минеральная вата	13 см	8 см	10 см	15 см
Пенополистирол	12 см	7 см	8 см	13 см
Пеностекло	11 см	6,5 см	7 см	13 см

Давайте рассмотрим несколько материалов, применяемых для повышения энергоэффективности сооружений:

Минеральная вата. Производится из естественных материалов. Устойчива к огню и отличается экологичностью, а также низкой теплопроводностью. Но невозможность противостоять воздействию воды сокращает возможности использования.
Пенопласт. Легкий материал с отличными утеплительными свойствами. Доступный, легко устанавливается и влагоустойчив. Недостатки: хорошая воспламеняемость и выделение вредных веществ при горении. Рекомендуется его использовать в нежилых помещениях.
Бальзовая вата. Материал практически идентичный минвате, только отличается улучшенными показателями устойчивости к влаге. При изготовлении его не уплотняют, что значительно продлевает срок службы.
Пеноплэкс. Утеплитель хорошо противостоит влаге, высоким температурам, огню, гниению, разложению. Отличается отличными показателями теплопроводности, прост в монтаже и долговечен. Можно использовать в местах с максимальными требованиями способности материала противостоять различным воздействиям.
Пенофол. Многослойный утеплитель естественного происхождения. Состоит из полиэтилена, предварительно вспененного перед производством. Может иметь различные показатели пористости и ширины. Часто поверхность покрыта фольгой, благодаря чему достигается отражающие эффект. Отличается легкостью, простотой монтажа, высокой энергоэффективностью, влагостойкостью, небольшим весом.

Коэффициент теплопроводности размерность

Сравнение с помощью таблицы

N	Наименование	Плотность	Теппопроводность		Цена , евро за куб.м.		Затраты энергии на
кг/куб.м	мин	макс	Евросоюз	Россия	квт*ч/куб. м.
1	целлюлозная вата	30-70	0,038	0,045	48-96	15-30	6
2	древесноволокнистая плита	150-230	0,039	0,052	150	800-1400
3	древесное волокно	30-50	0,037	0,05	200-250	13-50
4	киты из льняного волокна	30	0,037	0,04	150-200	210	30
5	пеностекло	100-150	0.05	0,07	135-168	1600
6	перлит	100-150	0,05	0.062	200-400	25-30	230
7	пробка	100-250	0,039	0,05	300	80
8	конопля, пенька	35-40	0,04	0.041	150	55
9	хлопковая вата	25-30	0,04	0,041	200	50
10	овечья шерсть	15-35	0,035	0,045	150	55
11	утиный пух	25-35	0,035	0,045	150-200
12	солома	300-400	0,08	0,12	165
13	минеральная (каменная) вата	20-80	0.038	0,047	50-100	30-50	150-180
14	стекповопокнистая вата	15-65	0,035	0,05	50-100	28-45	180-250
15	пенополистирол (безпрессовый)	15-30	0.035	0.047	50	28-75	450
16	пенополистирол экструзионный	25-40	0,035	0,042	188	75-90	850
17	пенополиуретан	27-35	0,03	0,035	250	220-350	1100

Сравнение утеплителей: таблица теплопроводности

В подавляющем большинстве случаев в строительных конструкциях жилого и промышленного назначения используются утеплители.

Схема утепления бетонного пола пенополистиролом.

Сравнение утеплителей позволяет получить наиболее полную картину их характеристик, что, в свою очередь, дает возможность сделать правильный выбор.

Как правило, применение утеплителей предполагается по всем плоскостям строительных конструкций. Теплоизоляции подлежат чердачные перекрытия, внешние стены и цокольные перекрытия.

Свойства утеплителя

Выбирая утепление необходимо учитывать большой спектр его характеристик. Наиболее важными из них будут:

Схема утепления стен стекловатой.

Плотность. От этого показателя в прямой зависимости находится теплопроводность. Чем она плотнее, тем показатель теплопроводности выше. Кроме того, этот показатель во многом является определяющим для различно ориентированных поверхностей.
Теплопроводность. Это основной показатель утеплителей. Чем меньше способность удерживать тепло, тем больше требуется материала на утепление. В свою очередь, этот показатель зависит от способности впитывать влагу.
Гигроскопичность. Утеплители, у которых этот показатель низкий, плохо впитывают влагу и, соответственно, имеют низкую способность проводить тепло, что влияет, как на потребное количество, так и долговечность.

Кроме того, по своим механическим свойствам утеплители обычно делят на четыре класса:

насыпной – гранулы или крошка – пеновещества различных фракций;
вата – непосредственно рулонный материал или различные изделия с ее использованием;
плиты – пластины различных размеров, изготовленные способом склеивания и прессования;
пеноблоки – изготавливаются из вспененного бетона, стекла или других материалов с соответствующими свойствами.

Вернуться к оглавлению

Сравнительные характеристики утеплителей

Найти утеплитель, обладающий универсальными свойствами, не представляется возможным. Сравнение утеплителей позволяет выбрать материал с необходимым набором качеств. Сравнительная характеристика наиболее важных показателей представлены в следующей таблице.

Вернуться к оглавлению

Таблица теплоизоляционных свойств материалов

	Материал	Плотность в кг/м³	Минимальный слой, см	Теплопроводность	Гигироскопичность
Насыпной	Шлак	1000	30	А	Б
	Керамзит	500	20	Б	Г
	Стеклопор	15-120	10	Г	А
	Перлит, вермикулит	40-100	10	Д	А
	Базальтовое волокно	130	15	Г	Б
Рулонный	Стекловата	75-175	10-15	Г	Б
	Минвата	35-125	10-15	Г	Б
	Маты прошивные	75-150	10-15	Г	Б
	Пластифом	50-60	2	Г	Д
	Изовер, УРСА	35-125	10-15	Г	Б
	Пенофол	60-70	5	Г	В
	Пенополистирол	30-40	10	Д	В
	Пенополиуретан	30-60	10	Д	В
Плитно-листовой	Пенопласт	35-50	10	Д	В
	Мипора	25-40	10	Д	В
	Из минваты и стекловаты	75-250	10-15	Г	Б
	Древесно-волкнистые	250	1.5-3	Б	А
Пеноблоки	Керамзитобетон	1000	40	А	В
	Пенобетон	600	25	Б	Б
	Газобетон	400-800	20-40	Б	Б
	Ячеистый бетон	400-800	20-40	Б	Б
	Газосиликатные блоки	400-800	20-40	Б	Б

Обозначения:

А – Очень высокая.
Б – Высокая.
В – Средняя.
Г – Низкая.
Д – Очень низкая.

Сравнение теплопроводности и гигроскопичности различных материалов позволяет осуществить подбор как по количеству, так и по качествам.

Цокольные перекрытия необходимо утеплять материалом с максимально низкой гигроскопичностью, такой как пластиформ. Это связано с тем, что подобные перекрытия находятся в наиболее сырых местах.

Утепление потолков, пола и других горизонтальных перекрытий вполне возможно производить любыми утеплителями.

Для утепления стен, перегородок и других вертикальных плоскостей лучше использовать плитно-листовые утеплители. Они сохраняют свою форму и теплоизоляционные свойства на протяжении всего срока службы. Насыпные и рулонные материалы на вертикальных поверхностях со временем проседают, что приводит к неравномерной теплоизоляции.

При проектировании теплоизоляции важно также правильно рассчитать толщину теплоизоляционного слоя. Зависимость толщины утепления при наиболее низких внешних температурах приведены ниже.

Вернуться к оглавлению

Таблица толщины утеплителя для перекрытий в см

№	Плотность кг/м³	Вид	Расчетная температура
№	Плотность кг/м³	Вид	-25	-35
1	200	Минвата, стекловата, перлит	10	15
2	500	Керамзит	20	30
3	1000	Шлак	30	40

Обзор свойств и характеристик различных теплоизоляционных материалов позволяет сравнивать как отдельные качества, так и планировать необходимый ассортимент для теплоизоляционных работ.

Сравнение теплоизоляции — PirroGroup

Критерий сравнения	PIR-плита PIRRO	Изоляция на основе минеральной ваты	Вывод
Коэффициент теплопроводности материала λ₁₀, Вт/м∙K	0,021* *Теплопроводность измерена в течение 24 часов с момента выпуска продукции.	0,039	PIR почти в 2 раза лучше удерживает тепло. Сохранение PIR-плитами теплоизоляционных свойств в течение всего срока эксплуатации здания
Требуемое количество материала на строительном объекте для утепления	Низкая теплопроводность PIR-плит обеспечивает уменьшение толщины теплоизоляционного слоя в 2 раза.	Экономия отсутствует	Для утепления при помощи PIR необходим до 2-х раз меньший объем материала.
Прочность на сжатие ρ, кПа	≥120	8-60	Повышенная прочность. стойкость PIR к динамическим нагрузка и «вытаптыванию».
Степень влияния исполнителя на качество монтажа (человеческий фактор)	Низкая. В плоских кровлях прочность PIR рассчитан на механическое воздействие в процессе укладки.	Высокая. Рекомендуется укладка «от себя» чтобы исключить повреждение материала	Свободное перемещение по PIR-плите в процессе монтажа и эксплуатации
Плотность материала ρ, кг/м³	31±2	90-210	PIR-плиты в 3-7 раз легче плит минеральной ваты
Экономия на стоимости строительства каркаса здания	Доля PIR-изоляции в весе всего здания с учетом снеговых нагрузок составляет до 1%	Доля минеральной ваты в весе всего здания с учетом снеговых нагрузок достигает до 9%	Малый вес PIR-плит сокращает нагрузку на каркас здания и обеспечивает снижение металлоемкости проектируемых несущих конструкций
Трудозатраты на установку	Трудозатраты до 2-4 раза ниже	Трудозатраты до 2-4 раз выше	Стандартный размер PIR-плит 1,2 х 2,4 м. Скорость монтажа PIR-плит выше. Экономия на подъемно-транспортных механизмах
Влагостойкость/ Гигроскопичность	Может использоваться во влажной среде без потери потребительских свойств	Минеральная вата критична к воздействию влаги	PIR-плиты влагостойки, не впитывают и не пропускают влагу. PIR останется сухим как при нарушении паро-гидроизоляционных слоев кровли, так и при воздействии атмосферных осадков.
Способность к потере мелких волокон	Отсутствует	«Выветривание» разрушает минераловатный утеплитель	PIR представлет собой целостную структуру, движение воздуха не наносит вреда материалу, что важно приналичии вентзазоров в утепляемых конструкциях
Меры защиты при работе в помещениях	Не требуется	Требуется средство защиты дыхательных путей. Требуется интенсивная вентиляция	Отсутствие волокнистой пыли при работе с PIR-плитами. Не вызывает раздражение на коже.
Требования к монтажу	Ограничений нет	Монтаж при влажной погоде запрещен	PIR-плиты, в отличие от минеральной ваты, можно монтировать в любую погоду
Ограничения по применению	Ограничений нет	Рекомендуется не применять в строительных конструкциях зданий с влажными производственными процессами, в т.ч. в зданиях агропромышленного назначения
Срок службы	Не менее 50 лет	До 10 лет	Срок эксплуатации кровли с PIR утеплением без реконструкции не менее 30 лет
Дополнительная экономия	Не требуется разделительный слой под полимерную мембрану.	Нет	Кровельный пирог с учетом срока эксплуатации в 2 раза дешевле, чем с традиционным утеплителем
Экологичность	В состав PIR-плит не входят формальдегидные смолы и стирол.	Минеральная вата бывает как бесфенольная, так и фенолсодержащая.	PIR-плиты не токсичны и безопасны даже при ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ температурах. Прошли испытания при t =100°С. Доказано: безопасны для здоровья.

Сравнительная таблица теплопроводности строительных материалов

Время чтения: 6 минут Нет времени?

Отправим материал вам на e-mail

Любые строительные работы начинаются с создания проекта. При этом планируется как расположение комнат в здании, так и рассчитываются главные теплотехнические показатели. От данных значений зависит, насколько будущая постройка будет теплой, долговечной и экономичной. Позволит определить теплопроводность строительных материалов – таблица, в которой отображены основные коэффициенты. Правильные расчеты являются гарантией удачного строительства и создания благоприятного микроклимата в помещении.

Чтобы дом был теплым без утеплителя потребуется определенная толщина стен, которая отличается в зависимости от вида материала

Теплопроводность: понятие и теория

Теплопроводность представляет собой процесс перемещения тепловой энергии от прогретых частей к холодным. Обменные процессы происходят до полного равновесия температурного значения.

Комфортный микроклимат в доме зависит от качественной теплоизоляции всех поверхностей

Процесс теплопередачи характеризуется промежутком времени, в течение которого выравниваются температурные значения. Чем больше времени проходит, тем ниже теплопроводность строительных материалов, свойства которых отображает таблица. Для определения данного показателя применяется такое понятие как коэффициент теплопроводности. Он определяет, какое количество тепловой энергии проходит через единицу площади определенной поверхности. Чем данный показатель больше, тем с большей скоростью будет остывать здание. Таблица теплопроводности нужна при проектировании защиты постройки от теплопотерь. При этом можно снизить эксплуатационный бюджет.

Потери тепла на разных участках постройки будут отличаться

Полезный совет! При постройке домов стоит использовать сырье с минимальной проводимостью тепла.

От чего зависит величина теплопроводности?

От множества факторов зависит значение теплопроводности строительных материалов. Таблица коэффициентов, представленная в нашем обзоре, это наглядно показывает.

Наглядный пример демонстрирует свойство теплопроводности

На данный показатель оказывают влияние следующие параметры:

более высокая плотность способствует прочному взаимодействию частиц друг с другом. При этом уравновешивание температур производится более быстро. Чем плотнее материал, тем лучше пропускается тепло;
пористость сырья свидетельствует о его неоднородности. При перемещении тепловой энергии через подобную структуру охлаждение будет небольшим. Внутри гранул находится только воздух, который обладает минимальным количеством коэффициента. Если поры маленькие, то при этом затрудняется передача тепла. Но повышается значение теплопроводность;
при повышенной влажности и промокании стен здания показатель прохождения тепла будет выше.

Чем ниже показатель теплопроводности строительного сырья, тем уютнее и теплее в помещении

Использование значений теплопроводности на практике

Материалы, используемые в строительстве, могут быть конструкционными и теплоизолирующими.

Существует огромное количество материалов с теплоизолирующими свойствами

Самое большое значение теплопроводности у конструкционных материалов, которые используются при возведении перекрытий, стен и потолков. Если не использовать сырье с теплоизолирующими свойствами, то для сохранения тепла потребуется монтаж толстого слоя утеплителя для возведения стен.

Часто для утепления строений используются более простые материалы

Поэтому при возведении постройки стоит использовать дополнительные материалы. При этом значение имеет теплопроводность строительных материалов, таблица показывает все значения.

В некоторых случаях более эффективным считается утепление снаружи

Полезная информация! Для построек из древесины и пенобетона не обязательно использовать дополнительное утепление. Даже применяя низкопроводной материал, толщина сооружения не должна быть менее 50 см.

Особенности теплопроводности готового строения

Планируя проект будущего дома, нужно обязательно учесть возможные потери тепловой энергии. Большая часть тепла уходит через двери, окна, стены, крышу и полы.

В многоквартирных домах потери тепла будут отличаться по сравнению с частным строением

Если не выполнять расчеты по теплосбережению дома, то в помещении будет прохладно. Рекомендуется постройки из кирпича, бетона и камня дополнительно утеплять.

Утепление построек из бетона или камня повышает комфортные условия внутри здания

Полезный совет! Перед тем как утеплять жилище, необходимо продумать качественную гидроизоляцию. При этом даже повышенная влажность не повлияет на особенности теплоизоляции в помещении.

Разновидности утепления конструкций

Теплое здание получится при оптимальном сочетании конструкции из прочных материалов и качественного теплоизолирующего слоя. К подобным сооружениям можно отнести следующие:

при возведении каркасной постройки, используемая древесина обеспечивает жесткость здания. Утеплитель прокладывается между стойками. В некоторых случаях применяется утепление снаружи здания;

Монтажные работы по утеплению каркасного сооружения требуют использования дополнительных конструктивных элементов

здание из стандартных материалов: шлакоблоков или кирпича. При этом утепление часто проводится по наружной стороне.

Особенности монтажа теплоизолирующего материала с внутренней стороны

Как определить коэффициенты теплопроводности строительных материалов: таблица

Помогает определить коэффициент теплопроводности строительных материалов – таблица. В ней собраны все значения самых распространенных материалов. Используя подобные данные, можно рассчитать толщину стен и используемый утеплитель. Таблица значений теплопроводности:

Необходимые коэффициенты для самых различных материалов

Чтобы определить величину теплопроводности используются специальные ГОСТы. Значение данного показателя отличается в зависимости от вида бетона. Если материал имеет показатель 1,75, то пористый состав обладает значением 1,4. Если раствор выполнен с применением каменного щебня, то его значение 1,3.

Технические характеристики утеплителей для бетонных полов

О значении теплопроводности можно судить по сравнительным характеристикам

Полезные рекомендации

Потери через потолочные конструкции значительны для проживающих на последних этажах. К слабым участкам относится пространство между перекрытиями и стеной. Подобные участки считаются мостиками холода. Если над квартирой присутствует технический этаж, то при этом потери тепловой энергии меньше.

Выполняя утепление потолка на веранде или террасе, можно использовать более легкие стройматериалы

Утепление потолочного перекрытия на верхнем этаже производится снаружи. Также потолок можно утеплить внутри квартиры. Для этого применяется пенополистирол или теплоизоляционные плиты.

При утеплении потолка, стоит подобрать материал для пароизоляции и для гидроизоляции

Прежде чем утеплять любые поверхности, стоит узнать теплопроводность строительных материалов, таблица СНиПа поможет в этом. Утеплять напольное покрытие не так сложно как другие поверхности. В качестве утепляющих материалов применяются такие материалы как керамзит, стекловата ил пенополистирол.

Создание теплого пола требует особых знаний. Важно учитывать высоту и толщину материалов

Чтобы качественно утеплить квартиру на последних этажах, можно полноценно использовать возможности центрального отопления. При этом важно повысить отдачу тепло от радиаторов. Для этого стоит воспользоваться следующими советами:

если какая-то часть батарей холодная, то требуется спустить воздух. При этом открывается специальный клапан;
чтобы тепло проникало внутрь дома, на не обогревало стены, рекомендуется установить защитный экран с покрытием из фольги;
для свободной циркуляции подогретого воздуха не стоит радиаторы загромождать мебелью или шторами;
если снять декоративный экран, то теплоотдача увеличиться на 25 %.

Выбор качественных радиаторов позволяет лучше сберечь тепло в помещении

Тепловые потери через входные двери могут составлять до 10 %. При этом значительное количество тепла тратится на воздушные массы, которые поступают снаружи. Для устранения сквозняков надо переустановить изношенные уплотнители и щели, которые могут появиться между стеной и коробом. В данном случае дверное полотно можно обить, а щели заполнить с помощью монтажной пены.

Выбор утеплителя зависит от материала самой двери

Одним из основных источников теплопотерь являются окна. Если рамы старые, то появляются сквозняки. Через оконные проемы теряется около 35% тепловой энергии. Для качественного утепления применяются двухкамерные стеклопакеты. К другим способам относится утепление щелей монтажной пеной, оклейка мест стыков с рамой специальным уплотнителем и нанесение силиконового герметика. Правильное и комплексное утепление является гарантией комфортного и теплого дома, в котором не появиться плесень, сквозняки и холодный пол.

Экономьте время: отборные статьи каждую неделю по почте

Необходимость использования Систем теплоизоляции WDVS вызвана высокой экономической эффективностью.

Вслед за странами Европы, в Российской Федерации приняли новые нормы теплосопротивления ограждающих и несущих конструкций, направленные на снижение эксплуатационных расходов и энергосбережение. С выходом СНиП II-3-79*, СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» прежние нормы теплосопротивления устарели. Новыми нормами предусмотрено резкое возрастание требуемого сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций. Теперь прежде использовавшиеся подходы в строительстве не соответствуют новым нормативным документам, необходимо менять принципы проектирования и строительства, внедрять современные технологии.

Условия выполнения расчётов для таблицы:

1. Расчёт основывается на требованиях СНиП 23-02-2003
2. За пример расчёта взята группа зданий 1 – Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты, гостиницы и общежития.
3. За несущую стену в таблице принимается кирпичная кладка толщиной 510 мм из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-песчаном растворе l = 0,76 Вт/(м * °С)
4. Коэффициент теплопроводности берётся для зон А.
5. Расчётная температура внутреннего воздуха помещения + 21 °С «жилая комната в холодный период года» (ГОСТ 30494-96)
6. Rreq рассчитано по формуле Rreq=aDd+b для данного географического места
7. Расчёт: Формула расчёта общего сопротивления теплопередаче многослойных ограждений:
R0= Rв + Rв.п + Rн.к + Rо.к + Rн Rв – сопротивление теплообмену у внутренней поверхности конструкции
Rн – сопротивление теплообмену у наружной поверхности конструкции
Rв.п – сопротивление теплопроводности воздушной прослойки (20 мм)
Rн.к – сопротивление теплопроводности несущей конструкции
Rо.к – сопротивление теплопроводности ограждающей конструкции
R = d/l d – толщина однородного материала в м,
l – коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м * °С)
R0 = 0,115 + 0,02/7,3 + 0,51/0,76 + dу/l + 0,043 = 0,832 + dу/l
dу – толщина теплоизоляции
R0 = Rreq
Формула расчёта толщины утеплителя для данных условий:
dу = l * ( Rreq – 0,832 )

* в таблице даны усреднённые показатели необходимой толщины этих двух типов утеплителя.

Примерный расчёт толщины стен из однородного материала для выполнения требований СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».

* для сравнительного анализа используются данные климатической зоны г. Москвы и Московской области.

Условия выполнения расчётов для таблицы:

1. Нормируемое значение сопротивления теплопередаче Rreq = 3,14
2. Толщина однородного материала d= Rreq * l

В данной таблице указаны расчётные данные по теплопроводности материалов.

По данным таблицы для наглядности получается следующая диаграмма:

Автор: Геннaдий Eмeльянoв

Строительство любого дома, будь то коттедж или скромный дачный домик, должно начинаться с разработки проекта. На этом этапе закладывается не только архитектурный облик будущего строения, но и его конструктивные и теплотехнические характеристики.

Схема теплопроводности и толщины материалов.

Основной задачей на этапе проекта будет не только разработка прочных и долговечных конструктивных решений, способных поддерживать наиболее комфортный микроклимат с минимальными затратами. Помочь определиться с выбором может сравнительная таблица теплопроводности материалов.

Понятие теплопроводности

В общих чертах процесс теплопроводности характеризуется передачей тепловой энергии от более нагретых частиц твердого тела к менее нагретым. Процесс будет идти до тех пор, пока не наступит тепловое равновесие. Другими словами, пока не сравняются температуры.

Коэффициент теплопроводности кирпичей.

Применительно к ограждающим конструкциям дома (стены, пол, потолок, крыша) процесс теплопередачи будет определяться временем, в течение которого температура внутри помещения сравняется с температурой окружающей среды.

Чем более продолжителен по времени будет этот процесс, тем помещение будет более комфортным по ощущениям и экономичным по эксплуатационным расходам.

Численно процесс переноса тепла характеризуется коэффициентом теплопроводности. Физический смысл коэффициента показывает, какое количество тепла за единицу времени проходит через единицу поверхности. Т.е. чем выше значение этого показателя, тем лучше проводится тепло, значит, тем быстрее будет происходить процесс теплообмена.

Соответственно, на этапе проектных работ необходимо спроектировать конструкции, теплопроводность которых должна иметь по возможности наименьшее значение.

Факторы, влияющие на величину теплопроводности

Теплопроводность материалов, используемых в строительстве, зависит от их параметров:

Зависимость теплопроводности газобетона от плотности.

Пористость — наличие пор в структуре материала нарушает его однородность. При прохождении теплового потока часть энергии передается через объем, занятый порами и заполненный воздухом. Принято за отсчетную точку принимать теплопроводность сухого воздуха (0,02 Вт/(м*°С)). Соответственно, чем больший объем будет занят воздушными порами, тем меньше будет теплопроводность материала.
Структура пор — малый размер пор и их замкнутый характер способствуют снижению скорости теплового потока. В случае использования материалов с крупными сообщающимися порами в дополнение к теплопроводности в процессе переноса тепла будут участвовать процессы передачи тепла конвекцией.
Плотность — при больших значениях частицы более тесно взаимодействуют друг с другом и в большей степени способствуют передаче тепловой энергии. В общем случае значения теплопроводности материала в зависимости от его плотности определяются либо на основе справочных данных, либо эмпирически.
Влажность — значение теплопроводности для воды составляет (0,6 Вт/(м*°С)). При намокании стеновых конструкций или утеплителя происходит вытеснение сухого воздуха из пор и замещение его каплями жидкости или насыщенным влажным воздухом. Теплопроводность в этом случае значительно увеличится.
Влияние температуры на теплопроводность материала отражается через формулу:

где, λо — коэффициент теплопроводности при температуре 0 °С, Вт/м*°С;

b — справочная величина температурного коэффициента;

Практическое применение значения теплопроводности строительных материалов

Из понятия теплопроводности напрямую вытекает понятие толщины слоя материала для получения необходимого значения сопротивления теплового потока. Тепловое сопротивление — нормируемая величина.

Упрощенная формула, определяющая толщину слоя, будет иметь вид:

Таблица теплопроводности утеплителей.

где, H — толщина слоя, м;

R — сопротивление теплопередаче, (м2*°С)/Вт;

λ — коэффициент теплопроводности, Вт/(м*°С).

Данная формула применительно к стене или перекрытию имеет следующие допущения:

ограждающая конструкция имеет однородное монолитное строение;
используемые стройматериалы имеют естественную влажность.

При проектировании необходимые нормируемые и справочные данные берутся из нормативной документации:

СНиП23-01-99 — Строительная климатология;
СНиП 23-02-2003 — Тепловая защита зданий;
СП 23-101-2004 — Проектирование тепловой защиты зданий.

Теплопроводность материалов: параметры

Принято условное разделение материалов, применяемых в строительстве, на конструкционные и теплоизоляционные.

Конструкционные материалы применяются для возведения ограждающих конструкций (стен, перегородок, перекрытий). Они отличаются большими значениями теплопроводности.

Значения коэффициентов теплопроводности сведены в таблицу 1:

Материал	Коэффициент теплопроводности, Вт/(м*°С).
Пенобетон	(0,08 — 0,29) — в зависимости от плотности
Древесина ели и сосны	(0,1 — 0,15) — поперек волокон 0,18 — вдоль волокон
Керамзитобетон	(0,14-0,66) — в зависимости от плотности
Кирпич керамический пустотелый	0,35 — 0,41
Кирпич красный глиняный	0,56
Кирпич силикатный	0,7
Железобетон	1,29

Подставляя в формулу (2) данные, взятые из нормативной документации, и данные из Таблицы 1, можно получить требуемую толщину стен для конкретного климатического района.

При выполнении стен только из конструкционных материалов без использования теплоизоляции их необходимая толщина (в случае использования железобетона) может достигать нескольких метров. Конструкция в этом случае получится непомерно большой и громоздкой.

Допускают возведение стен без использования дополнительного утепления, пожалуй, только пенобетон и дерево. И даже в этом случае толщина стены достигает полуметра.

Теплоизоляционные материалы имеют достаточно малые величины значения коэффициента теплопроводности.

Основной их диапазон лежит в пределах от 0,03 до 0,07 Вт/(м*°С). Наиболее распространенные материалы — это экструдированный пенополистирол, минеральная вата, пенопласт, стекловата, утепляющие материалы на основе пенополиуретана. Их использование позволяет значительно снизить толщину ограждающих конструкций.

Теплопроводность при строительстве

Схема сравнения теплопроводности стен из газобетона и кирпича.

При проектировании и производстве строительных работ необходимо учитывать возможные пути теплопотерь:

30-40% потерь тепла приходится на поверхность стен;
20-30% — через межэтажные перекрытия и крышу;
около 20% потерь приходится на поверхность, занимаемую оконными и дверными проемами;
приблизительно 10% тепла уходит из помещения через плохо утепленные полы.

Важным фактором при учете теплопроводности в строительстве является обеспечение надлежащей ветро- и пароизоляции. В наибольшей степени это справедливо для пористых утеплителей. Т.е. при ограничении доступа влаги внутрь конструкций (как извне, так и снаружи) сопротивление теплопередачи будет выше. Утеплитель будет более эффективно работать, соответственно, потребуется меньшая толщина конструкций.

В идеале стены и перекрытия должны выполняться из теплоизоляционных материалов. Однако они обладают низкой конструкционной прочностью, что ограничивает широту их применения. Возникает необходимость выполнять основные несущие конструкции из кирпича, дерева, пенобетонных блоков и т.п.

Наиболее распространенным вариантом конструкций домов, встречающимся на практике, является комбинация несущей конструкции и теплоизоляции.

Здесь можно различить:

Сравнение теплопроводности соломобетонных блоков с другими материалами.

Каркасный вариант строительства — основной каркас, обеспечивающий пространственную жесткость, выполняется из деревянных досок или брусьев. Утеплитель укладывается в межстоечное пространство. В некоторых случаях для достижения требуемых показателей по энергоэффективности осуществляется дополнительное утепление снаружи каркаса.
Возведение стен дома из кирпича, пористых бетонных блоков, дерева — утепление осуществляется по наружной поверхности. Слой утеплителя компенсирует избыточную теплопроводность основного стенового материала. С другой стороны материал основной стены несет на себе нагрузки, компенсируя малую механическую прочность утеплителя.

Аналогичные закономерности будут справедливы при возведении межэтажных перекрытий и кровельных конструкций.

Таким образом, используя комбинацию материалов с требуемыми значениями коэффициентов теплопроводности, можно получить оптимальные по свойствам и толщине ограждающие конструкции здания.

Коэффициент теплопроводности

— обзор

2.5 Обнаружение и анализ тепловых свойств

Что касается тепловых свойств наноматериалов, физические величины, требующие определения характеристик, включают коэффициент теплопроводности, удельную теплоемкость, тепловое расширение, термическую стабильность и температуру плавления.

Когда тонкопленочный слой материала достигает определенной толщины, эффект границ зерен будет оказывать все более значительное влияние на теплопроводность.Кроме того, коэффициент теплопроводности перпендикулярно пленке имеет тенденцию к уменьшению с уменьшением толщины пленки.

Теоретические предсказания и экспериментальные результаты подтвердили, что наноструктурированные материалы имеют удельную теплоемкость намного выше, чем у обычных объемных материалов. Наноматериалы имеют сравнительно хаотичное распределение атомов по структуре, которая имеет больший объем по сравнению с объемными аналогами. Таким образом, энтропийные вклады из-за этой некристаллической поверхности вносят гораздо больший вклад в удельную теплоемкость, чем средние крупнокристаллические материалы, что приводит к увеличению удельной теплоемкости.

Нанокристаллы почти в два раза больше средних кристаллов по коэффициенту теплового расширения, причем увеличение t в основном связано с составом кристаллических границ. Основной прибор для измерения коэффициента теплового расширения материалов известен как анализатор теплового расширения, но он также известен как термодилатометрический анализатор или термомеханический анализатор . Анализ коэффициента теплового расширения материалов может дать представление о молекулярном движении, структурных изменениях и поведении при тепловом расширении.Для решения таких проблем, как термическое соединение различных материалов при производстве полупроводниковых устройств, анализатор теплового расширения является лучшим инструментом для анализа.

Точка плавления — это температура, при которой материал переходит из твердого состояния в жидкость. Для кристаллических объектов существует четкая точка плавления; однако некристаллические объекты имеют плохо определенную температуру плавления. Температура может увеличиваться до значения, при котором небольшое количество атомов в общей структуре начинает двигаться одновременно с жидким поведением.Эта температура известна как температура стеклования ( T _g). При температурах ниже Т _г стекломатериал находится в твердом состоянии; при температурах выше T _г — это переохлажденная жидкость. Выражаясь в механических терминах, если температура ниже T _g, то произойдет упругая деформация; если температура выше Т _г, то начинается вязкостная (жидкая) деформация.

Температура термического разложения — это значение, при котором связи материала могут быть нагреты до разорванного состояния и диссоциированы на другие вещества.

Для пластифицированных некристаллических или аморфных наноматериалов температура стеклования и температура термической диссоциации, отличные от точки плавления, также являются очень важными тепловыми свойствами. Таблица 2.4 показывает температуру плавления нескольких видов материалов в разных масштабах.

Таблица 2.4. Точка плавления нескольких материалов в разных масштабах

Тип материала	Размер частиц: диаметр (нм) или общее количество атомов	Точка плавления (K)
Au	Обычные сыпучие материалы	1340
	300 нм	1336
	100 нм	1205
	20 нм	800
	2 нм	600
Sn	10–30	555
Sn	500	480
Pb	Обычные сыпучие материалы	600
Pb	30–45	583
CdS	Обычные сыпучие материалы	1678
	2 нм	≈910
	1.5 нм	≈600
Cu	Обычные насыпные материалы	1358
Cu	20 нм	≈312

Термические свойства наноматериалов обычно обнаруживаются и анализируются с помощью термогравитационного анализа (TGA) и производная термогравиметрия (DTG).

TGA может обеспечивать непрерывное измерение на основе изменения веса материалов в процессе нагрева во время измерения.В частности, изменения массы отслеживаются как функция температуры с заданной температурной скоростью и могут быть соотнесены с потерями массы и тепловыми переходами в материале. Одновременно можно проводить дифференцированное лечение. А именно, запись изменений качества составляет метод измерения DTG.

С помощью TGA (или DTG) можно определить ряд тепловых свойств материалов, например температуру старения во время пиролиза и динамику старения, поведение при старении при разных температурах и в различных газовых средах, упаковочные материалы IC, используемые в процесс изготовления исполняемых полупроводниковых устройств, гибких печатных плат и стеклянных подложек, керамических подложек и других компонентов анализа.

В коллоидной системе соответствующие термические свойства частиц также включают, среди прочего, броуновское движение, баланс диффузии и седиментации.

При броуновском движении среднее смещение частицы X¯ может быть выражено как:

X¯ = RTN0Z3πηr

где R — постоянная идеального газа, T — абсолютная температура, N ₀ — постоянная Авогадро, Z — интервал времени наблюдения, η — вязкость дисперсионной среды, r — радиус частицы.

Броуновское движение оказывает существенное влияние на природу коллоидных частиц. Броуновское движение — важный фактор, который может повлиять на стабильность дисперсной системы коллоидных частиц. Из-за броуновского движения осаждение коллоидных частиц происходит не из-за гравиметрических сил, а из-за коллоидной агрегации, вызванной столкновениями между частицами, что приводит к осаждению.

Явление диффузии связано с переносом массы, который возникает из-за броуновского движения частиц (броуновского движения) при наличии градиента концентрации.Чем крупнее частицы и чем меньше тепловая скорость, тем менее заметной становится диффузия. Обычно коэффициент диффузии используется для измерения скорости диффузии. Это физическое количество материала, указывающее на диффузионную способность.

В коллоидной системе коэффициент диффузии D можно выразить как:

D = RTN0⋅16πηr

Здесь R — постоянная идеального газа, T — абсолютная температура, N ₀ — постоянная Авогадро, η — вязкость дисперсионной среды, r — радиус частицы.

Поскольку коэффициент диффузии коррелирует со средним смещением, полученный коэффициент диффузии D можно также выразить как:

D = X¯22Z

Здесь Z — это конкретный интервал времени наблюдения, а X¯ равно среднее смещение частицы при броуновском движении. В таблице 2.5 показан коэффициент диффузии золя, образующегося из наночастиц золота, при 291 К.

Таблица 2.5. Коэффициент диффузии золя, образующегося из частиц нано-Au при 291 K

Размер частиц нано-Au (нм)	Коэффициент диффузии (109 м ² / с)
1	0 .213
10	0,0213
100	0,00213

Когда частицы, взвешенные в жидкости, показывают скорость осаждения, равную скорости диффузии, система достигает состояния равновесия, а именно равновесия седиментации. . В состоянии седиментационного равновесия концентрация коллоидных частиц подчиняется закону распределения Гаусса.

Закон распределения Гаусса для коллоидных частиц может быть выражен как:

n2 = n1e − N0RT⋅43r3 (ρp − ρ0) (x2 − x1) g

Здесь n ₁ и n ₂ — концентрация частиц в поперечном сечении на высоте x ₁ и x ₂ соответственно, R — идеальная газовая постоянная, T — абсолютная температура, A — Константа Авогадро, r — радиус частицы, ρ0 — плотность коллоидных частиц, ρp — плотность дисперсионной среды, а g — ускорение свободного падения.

Измерение теплопроводности нагретого протонами теплого плотного алюминия

1.
Роснер, Р., Хаммер, Д. и Ротман, Т. Необходимы фундаментальные исследования для лабораторной физики с высокой плотностью энергии. В Управление науки Министерства энергетики (DOE) и Национальное управление по ядерной безопасности, Отчет семинара по исследованиям в лаборатории высокой плотности энергии (2009).

2.
Спитцер, Л. и Херм, Р. Явления переноса в полностью ионизированном газе. Phys. Сборка
89 , 977–981 (1953).
ADS
CAS
Статья
МАТЕМАТИКА
Google Scholar

3.
Ли, Ю. Т. и Мор, Р. М. Модель электронной проводимости для плотной плазмы. Phys. Жидкости
27, , 1273–1286 (1984).
ADS
CAS
Статья
МАТЕМАТИКА
Google Scholar

4.
Desjarlais, M.P. Практические улучшения проводимости подветренной воды вблизи перехода металл-изолятор. Вклад в физику плазмы
41 , 267–270 (2001).
ADS
CAS
Статья
Google Scholar

5.
Desjarlais, M. P., Kress, J. D. & Collins, L.A. Электропроводность для теплой, плотной алюминиевой плазмы и жидкостей. Phys. Ред. E
66 , 025401 (2002).
ADS
CAS
Статья
Google Scholar

6.
Ринкер Г. А. Теплопроводность сильно связанной плазмы. Phys. Ред. B
31 , 4220–4229 (1985).
ADS
CAS
Статья
Google Scholar

7.
Ринкер Г. А. Систематические расчеты коэффициентов переноса плазмы для таблицы Менделеева. Phys. Ред. A
37 , 1284–1297 (1988).
ADS
CAS
Статья
Google Scholar

8.
Стерн, П., Хансен, С., Уилсон, Б. и Айзекс, У. Уравнение состояния, вероятностей заполнения и проводимости в коде чистки среднего атома. Физика высоких плотностей энергии
3 , 278–282 (2007).
ADS
CAS
Статья
Google Scholar

9.
Фоссурье, Г., Бланкар, К., Комби, П. и Видо, Л. Электрическая и теплопроводность в плотной плазме. Физика плазмы
21 , 092706 (2014).
ADS
Статья
Google Scholar

10.
Kuhlbrodt, S. & Redmer, R. Транспортные коэффициенты для плотной металлической плазмы. Phys. Ред. E
62 , 7191–7200 (2000).
ADS
CAS
Статья
Google Scholar

11.
Уитли, Х. Д. и др. . Расчеты Ленарда-Балеску и классическое молекулярно-динамическое моделирование электропроводности и теплопроводности водородной плазмы. Вклад в физику плазмы
55 , 192–202 (2015).
ADS
CAS
Статья
Google Scholar

12.
Поццо, М., Дэвис, К., Габбинс, Д. и Алфе, Д. Тепловая и электрическая проводимость железа в условиях ядра земли. Природа
485 , 355–358 (2012).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google Scholar

13.
Hanson, DE, Collins, LA, Kress, JD & Desjarlais, MP Расчеты теплопроводности материалов мишеней для национальных установок зажигания при температурах около 10 эв и плотностях около 10 г / см3 с использованием квантовых молекулярных молекул с конечной температурой. динамика. Физика плазмы
18 , 082704 (2011).
ADS
Статья
Google Scholar

14.
Desjarlais, M. P., Scullard, C. R., Benedict, L. X., Whitley, H. D. & Redmer, R. Расчеты транспортных свойств в невырожденном пределе и роль электрон-электронного рассеяния с использованием функции плотности. Phys. Ред. E
95 , 033203 (2017).
ADS
Статья
PubMed
Google Scholar

15.
Грациани, Ф. Р. и др. . Крупномасштабное молекулярно-динамическое моделирование плотной плазмы: проект cimarron. Физика высоких плотностей энергии
8 , 105–131 (2012).
ADS
CAS
Статья
Google Scholar

16.
Hu, S. X. et al. .Основные принципы теплопроводности теплоплотной дейтериевой плазмы для термоядерного синтеза с инерционным удержанием. Phys. Ред. E
89 , 043105 (2014).
ADS
CAS
Статья
Google Scholar

17.
Hu, S. X. et al. . Первопринципные исследования ионизации и теплопроводности полистирола для приложений термоядерного синтеза с инерционным удержанием. Физика плазмы
23 , 042704 (2016).
ADS
Статья
Google Scholar

18.
Милчберг, Х. М., Фриман, Р. Р., Дэйви, С. С. и Мор, Р. М. Удельное сопротивление простого металла от комнатной температуры до 10 ⁶ к. Phys. Rev. Lett.
61 , 2364–2367 (1988).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google Scholar

19.
Дхарма-вардана, М.И Перро, Ф. Удельное сопротивление и динамическая проводимость алюминия, нагретого лазерным импульсом до 106 кОм и вдоль ударной волны до 20 мбар. Письма по физике A
163 , 223–227 (1992).
ADS
CAS
Статья
Google Scholar

20.
Нг, А. и др. . Отражательная способность интенсивных фемтосекундных лазерных импульсов от простого металла. Phys. Rev. Lett.
72 , 3351–3354 (1994).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google Scholar

21.
Faussurier, G. & Blancard, C. Насыщение удельного сопротивления в теплом плотном веществе. Phys. Ред. E
91 , 013105 (2015).
ADS
Статья
Google Scholar

22.
Чирикоста, О. и др. . Прямые измерения депрессии ионизационного потенциала в плотной плазме. Phys. Rev. Lett.
109 , 065002 (2012).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google Scholar

23.
Хоарти, Д. Дж. и др. . Наблюдения за эффектом депрессии ионизационного потенциала в горячей плотной плазме. Phys. Rev. Lett.
110 , 265003 (2013).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google Scholar

24.
Винко, С. М. и др. . Создание и диагностика плазмы твердой плотности с помощью рентгеновского лазера на свободных электронах. Природа
482 , 59–62 (2012).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google Scholar

25.
Винко С. М. и др. . Исследование фемтосекундных скоростей столкновительной ионизации в плазме твердого алюминия. Nature Communications
6 , 6397 EP– (2015).

26.
Sperling, P. et al. . Рентгеновские лазерные измерения на свободных электронах плазмонов с затуханием столкновений в изохорически нагретой теплой плотной материи. Phys. Rev. Lett.
115 , 115001 (2015).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google Scholar

27.
Де Сильва, А. В. и Кацурос, Дж. Д. Электропроводность плотной плазмы меди и алюминия. Phys. Ред. E
57 , 5945–5951 (1998).
ADS
CAS
Статья
Google Scholar

28.
Ямасуэ, Э., Суза, М., Фукуяма, Х. и Нагата, К. Отклонение от закона Видемана – Франца для теплопроводности жидкого олова и свинца при повышенной температуре. Международный теплофизический журнал
24 , 713–730 (2003).
CAS
Статья
Google Scholar

29.
Редмер Р. Физические свойства плотной низкотемпературной плазмы. Отчеты по физике
282 , 35–157 (1997).
ADS
CAS
Статья
Google Scholar

30.
Ping, Y. et al . Дифференциальный нагрев: универсальный метод измерения теплопроводности в веществе с высокой плотностью энергии. Физика плазмы
22 (2015).

31.
Бете Х. и Хайтлер У. О остановке быстрых частиц и создании положительных электронов. Труды Лондонского королевского общества A: математические, физические и инженерные науки
146 , 83–112 (1934).
ADS
CAS
Статья
МАТЕМАТИКА
Google Scholar

32.
Wilks, S.C. et al. . Генерация энергичных протонов при сверхинтенсивных взаимодействиях лазера с твердым телом. Физика плазмы
8 , 542–549 (2001).
ADS
CAS
Статья
Google Scholar

33.
Ребибо, С. и др. . Однократная спектральная интерферометрия фемтосекундной лазерной плазмы. Лазер и лучи частиц
19 , 67–73 (2001).
ADS
CAS
Статья
Google Scholar

34.
Патель, П. К. и др. . Изохорный нагрев твердой материи сверхбыстрым протонным пучком. Phys. Rev. Lett.
91 , 125004 (2003).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google Scholar

35.
Дайер, Г. М. и др. . Измерение уравнения состояния плотной плазмы, нагретой быстрыми протонами. Phys. Rev. Lett.
101 , 015002 (2008).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google Scholar

36.
Kandyla, M., Shih, T. & Mazur, E. Фемтосекундная динамика лазерно-индуцированного фазового перехода твердое тело-жидкость в алюминии. Phys. Ред. B
75 , 214107 (2007).
ADS
Статья
Google Scholar

37.
Ping, Y. et al .Широкополосная диэлектрическая проницаемость неравновесного теплого плотного золота. Phys. Rev. Lett.
96 , 255003 (2006).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google Scholar

38.
Маринак М. М. и др. . Трехмерное моделирование гидродинамических целей национальных объектов воспламенения. Phys. Плазма
8 , 2275–2280 (2001).
ADS
CAS
Статья
Google Scholar

39.
Видманн, К. и др. . Интерферометрическое исследование расширенных состояний, нагретых фемтосекундным лазером. Физика плазмы
8 , 3869–3872 (2001).
ADS
CAS
Статья
Google Scholar

40.
Мор Р. М., Уоррен К. Х., Янг Д. А. и Циммерман Г. Б. Новое повседневное уравнение состояния (qeos) для горячей плотной материи. Физика жидкостей
31, , 3059–3078 (1988).
ADS
CAS
Статья
МАТЕМАТИКА
Google Scholar

41.
Янг Д. А. и Кори Э. М. Новое глобальное уравнение модели состояния для горячей плотной материи. Журнал прикладной физики
78 , 3748–3755 (1995).
ADS
CAS
Статья
Google Scholar

42.
Беннет, Б., Джонсон, Дж., Керли, Г. и Руд, Г. Последние разработки в библиотеке уравнений состояния Сезама (1978).

43.
Evans, R., Gyorffy, B., Szabo, N. & Ziman, J. In Takeuchi, S. (ed.) The Properties of Liquid Metals (Taylor and Francis, London, 1973) .

44.
Чен, З. и др. . Эволюция проводимости на переменном токе в неравновесном теплом плотном золоте. Phys. Rev. Lett.
110 , 135001 (2013).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google Scholar

45.
Медведев Н., Застрау У., Ферстер Э., Герике Д. О. и Ретфельд Б. Кратковременная динамика электронов в алюминии, возбуждаемая фемтосекундным экстремальным ультрафиолетовым излучением. Phys. Rev. Lett.
107 , 165003 (2011).
ADS
CAS
Статья
PubMed
Google Scholar

46.
Чепмен С. и Коулинг Т. Математическая теория неоднородных газов: учет кинетической теории вязкости, теплопроводности и диффузии в газах (Cambridge University Press, 1970).

47.
Haxhimali, T., Rudd, R.E., Cabot, W.H. & Graziani, F.R. Диффузия в асимметричных ионных смесях юкавы в плотной плазме. Phys. Ред. E
90 , 023104 (2014).
ADS
Статья
Google Scholar

48.
Haxhimali, T. & Rudd, R.E. Коэффициент диффузии смесей в режиме теплой плотной материи. В Graziani, F., Desjarlais, M., Redmer, R. & Trickey, S.(ред.). Границы и проблемы в теплой плотной материи , vol. 96 конспектов лекций по вычислительным наукам и технике (Springer International Publishing, Швейцария, 2014).

49.
Кайзер, Т. Б. Трассировка лазерных лучей и наложение энергии на неструктурированной трехмерной сетке. Phys. Ред. E
61 , 895–905 (2000).
ADS
CAS
Статья
Google Scholar

50.
Betz, H.-D. Зарядовые состояния и сечения перезарядки быстрых тяжелых ионов, проникающих через газовые и твердые среды. Ред. Мод. Phys.
44 , 465–539 (1972).
ADS
CAS
Статья
Google Scholar

51.
Логан, Б. Г., Перкинс, Л. Дж. И Барнард, Дж. Дж. Инерционный синтез пучка тяжелых ионов с прямым приводом при высокой эффективности взаимодействия. Физика плазмы
15 (2008).

52.
Кайзер Т., Кербель Г. и Прасад М. Реализация ионных пучков в Кулле и Гидре, неопубликованная презентация LLNL (1999).

53.
Fleck, J. A. Jr. & Cummings, J. D. Неявная схема Монте-Карло для расчета нелинейного переноса излучения, зависящего от времени и частоты. J. Comput. Phys.
8 , 313–342 (1971).
ADS
MathSciNet
Статья
МАТЕМАТИКА
Google Scholar

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить, хотите ли вы принимать файлы cookie.
Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie
потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт
не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к
остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Методика определения

с использованием тестов на нагрев на месте

6 Выводы

Несмотря на то, что основное уравнение теплопроводности очень простое, определение теплопроводности по

результатам испытаний на нагрев на месте представляет собой серьезные проблемы

.В этом исследовании представлен анализ теплопроводности

в трех глинистых породах, объединяющий результаты лабораторных измерений

и испытаний на нагрев на месте

. Предложена методика определения теплопроводности

на основе измерений температуры в

горном массиве в нагревательных экспериментах.

Обсуждались аргументы в пользу этой методологии

, и было показано, что она более надежна, чем другие альтернативы.

Определенные значения теплопроводности в лаборатории и в полевых условиях очень хорошо согласуются. Таким образом, в

можно предложить эталонные значения теплопроводности для трех горных пород

(Таблица 8). Следует отметить анизотропный характер теплопроводности

в трех осадочных породах

Также был представлен анализ влияния потенциальных экспериментальных неопределенностей

. Высокий уровень анализа

указывает на высокую надежность определенного эквивалента

теплопроводности (среднее геометрическое значений теплопроводности

в основных направлениях) как неопределенность в отношении местоположения датчика, удельной теплоемкости и температуры

Текущие измерения вызывают лишь относительно небольшую дисперсию этого параметра (

).Напротив, соотношение анизотропии

оказалось более чувствительным ко всем типам экспериментальных неопределенностей

. Неопределенность входной мощности

демонстрирует интересную особенность создания четкой разницы между датчиками, расположенными в плоскости напластования, и в

в перпендикулярном направлении. Эта функция позволила

идентифицировать потенциальную потерю мощности в экспериментах ATLAS и

— в экспериментах HE-D.

Благодарности Поддержка со стороны ANDRA при разработке этой работы

выражается с благодарностью.Два технических совещания по эксперименту

HE-D и девятнадцать технических совещаний по экспериментам TER

и TED были проведены при финансовой поддержке

ANDRA. На этих встречах было много плодотворных дискуссий, в частности

с Янником Вилево, Майклом Джобманном, Мишелем Филипи

и Натали Кониль. Мы выражаем должную признательность за важную работу над экспериментами на месте

и лабораторными экспериментами, выполненными ANDRA, EURIDICE,

NIRAS.ONDRAF и NAGRA.

Ссылки

ANDRA (2009) Досье 2009, Re

´fe

´rentiel du site Meuse / Haute

Marne, Tome 1. C.RP.ADS.A09.0007

Auvray C, Grigc D, Homand F (2005) Essais thermo-mecaniques

ouvrage TER1301. Отчет ANDRA C RP 0RU 05-0378

Bernier F, Li X-L, Bastiaens W. (2007) Геотехнические наблюдения за двадцать пять лет-

и испытания в пласте Tertiary Boom Clay

. Ge

´otechnique 57 (2): 229–237

Bock H (2009) Эксперимент RA: обновленный обзор механических свойств горных пород

свойств глины Опалинус из Mont Terri URL на основе лабораторных и полевых испытаний

.Mont Terri Project. Технический отчет

2008-04

Букер Дж. Р., Саввиду С. (1985) Консолидация вокруг точечного источника тепла

. Int J Numer Anal Methods Geomech 9: 173–184

Carslaw HS, Jaeger JC (1946) Проводимость тепла в твердых телах. Oxford

University Press, Оксфорд. ISBN: 0198533683

Conil N, Gatimiri B, Armand G (2010) Premiers re

´sultats de

l’expe

´rimentation TED. Отчет ANDRA D.RP.AMFS.10.0067

De Bruyn D, Labat S (2002) Вторая фаза ATLAS: продолжение испытания THM

в подземном исследовательском центре HADES

в Мол.Eng Geol 64 (2002): 309–316

Delay J, Rebours H, Vinsot A, Robin P (2007) Научное исследование

в глубоких скважинах для изучения захоронения ядерных отходов в подземной исследовательской лаборатории Meuse /

Haute Marne, Северо-восток

Франция. Phys Chem Earth 32: 42–57

Djeran I, Bazargan B, Giraud A, Rousset G (1994) E

´tude expe

´ri-

mentale du comportement Thermo-Hydro-Me

´canique de l’argile

de Boom.Отчет ONDRAF 90/10/547

Фаруки О. (1986) Тепловые свойства почв. Trans Tech Pub.,

Рокпорт, Массачусетс. ISBN: 08784, 97808784

Fernandez AM (2011) Определение удельной теплоемкости

материалов, используемых в качестве защитного барьера в Эль-Кабриле. CIEMAT /

DMA / 2G208 / 3/11

Gens A (2011) О гидромеханическом поведении глинистых

твердых грунтов-слабых пород. В: XV Европейская конференция по грунтам

механика и геотехника, Афины

Gens A, Vaunat J, Garitte B, Wileveau Y (2007) Поведение на месте жесткой слоистой глины

при термической нагрузке.Наблюдения и интерпретация

. Ge

´otechnique 57 (2): 207–228

Gens A, Sanchez M, Guimaraes L, Do N, Alonso E, Lloret A, Olivella S,

Villar MV, Huertas F (2009) Полномасштабный испытание с подогревом на месте для захоронения высокоактивных ядерных отходов

: наблюдения, анализ и интерпретация

. Ge

«Техника 59 (4): 377–399. doi: 10.1680 / geot.2009.59.4.377

МАГАТЭ (2007) Оценка глобальных инвентаризаций радиоактивных отходов

и других радиоактивных материалов.IAEA-TECDOC-1591, Вена

МАГАТЭ (2009) Классификация радиоактивных отходов. International

Агентство по атомной энергии № GSG-1, Вена

Jobmann M, Polster M (2007) Исследование эффектов теплового расширения

в глинистых формациях. Заключительный отчет TEE (DBE-Tec)

Lima Amorim A (2011) Термо-гидромеханическое поведение двух бельгийских глинистых пластов глубиной

: Бум и Ипрская глина. Диссертация,

Технический университет Каталонии, 253p

Olivella S (1995) Неизотермический многофазный поток рассола и газа

через соленую среду.Докторская диссертация, Технический университет

Каталония (UPC), Барселона, Испания

Робертсон ЕС (1988) Термические свойства горных пород. Отчет открытого файла

88-441. Геологическая служба США

Romero E (1999) Характеристика и термогидромеханическое

поведение ненасыщенной глины бум: экспериментальное исследование.

Кандидатская диссертация, Технический университет Каталонии, 405p

Thury M, Bossart P (1999) Лаборатория горных пород Мон-Терри, новый международный исследовательский проект

в мезозойских сланцевых пластах,

, Швейцария.Eng Geol 52 (1999): 347–359

Tsang CF, Barnichon JD, Birkholzer J, Li XL, Liu HH, Sillen X

(2012). могильник радиоактивных отходов в глинистых пластах

. Int J Rock Mech Min Sci 49 (2012): 31–44

Van Cauteren L (1994) Оценка теплотехнических ресурсов и

теплотворных способностей Бумс Клей. Примечание ONDRAF № 94-0605

Wileveau Y (2005) Эксперимент по поведению ТГМ вмещающей породы (HE-D):

отчет о проделанной работе.Часть 1. Технический отчет TR 2005-03. Mont

Terri Project

Теплопроводность глинистых пород 129

123

Повышенная теплопроводность материалов с фазовым переходом с использованием ультратонких графитовых пен для аккумулирования тепловой энергии

Для теплофизического накопителя энергии с материалами с фазовым переходом (PCM) мощность часто ограничивается низкой теплопроводностью PCM ( κ _PCM ).Хотя диспергирование нанотрубок с высокой теплопроводностью и чешуек графена увеличивает κ _PCM , это улучшение ограничено термическим сопротивлением границ раздела между нанонаполнителями, среди других факторов, таких как вредное поверхностное рассеяние фононов. Здесь мы демонстрируем, что заделка непрерывных ультратонких графитовых пен (UGF) с объемными долями всего 0,8–1,2 об.% В PCM может увеличить κ _PCM до 18 раз с незначительным изменением в PCM температура плавления или удельная массовая теплота плавления.Увеличение κ _PCM , стабильность термоциклирования и применимость к разнообразному диапазону PCM предполагает, что композиты UGF являются многообещающим путем для достижения целей высокой мощности для ряда приложений хранения тепла, включая строительство и обогрев и охлаждение транспортных средств, сбор солнечной энергии и тепловое управление электрохимическими накопителями энергии и электронными устройствами.

У вас есть доступ к этой статье

Подождите, пока мы загрузим ваш контент…

Что-то пошло не так. Попробуй снова?

Теплопроводность

Каждый газ имеет известную теплопроводность — насколько хорошо он передает тепло. Теплопроводность измеряется датчиком, в котором используются четыре согласованных нити, сопротивление которых изменяется в зависимости от теплопроводности газа, проходящего над ним.

Значения теплопроводности некоторых газов можно найти в таблице ниже.

Теплопроводность обычных газов

Газ	Теплопроводность
АЦЕТИЛЕН	4,400
АММИАК	5,135
АРГОН	3,880
ДИОКСИД УГЛЕРОДА	3,393
УГЛЕРОДА	5.425
ХЛОР	1,829
ЭТАН	4.303
ЭТИЛЕН	4,020
ГЕЛИЙ	33,60
ВОДОРОД	39,60
СУЛЬФИД ВОДОРОДА	3,045
МЕТАН	7.200
НЕОН	10,87
ОКСИД АЗОТА	5.550
АЗОТ	5,680
ОКСИД АЗОТА	3,515
КИСЛОРОД	5,700
ДИОКСИД СЕРЫ	1,950

Принцип работы для анализа теплопроводности

В датчике используются четыре согласованных нити, сопротивление которых изменяется в зависимости от теплопроводности газа, проходящего над ним. Эти четыре нити соединены в конфигурацию моста Уитстона, как показано ниже на Рисунке 1.

Рис. 1. Мост Уитстона детектора теплопроводности

Когда все четыре сопротивления одинаковы, VOUT равен нулю, и мост считается сбалансированным. При обнулении эталонный газ проходит через все нити, сопротивления будут одинаковыми (поскольку нити согласованы), а мост уравновешен. Когда измеряемый газ проходит через половину перемычки, значение VOUT коррелирует с содержанием измеряемого газа в эталоне.

Детектор представляет собой четырехэлементный катарометр, имеющий два элемента, расположенных в эталонном газе, и два элемента в анализируемом газе, как показано на рисунке 2 ниже.

Рис. 2. Датчик теплопроводности, вид в разрезе.

Четыре элемента соединены электроникой в мостовую схему, и через мост пропускается постоянный ток для нагрева элементов. Если каждый элемент окружен одним и тем же газом, тогда температура и, следовательно, сопротивление каждого элемента будут одинаковыми, и мостовая схема будет сбалансирована.

Рисунок 3. Электрическая схема датчика теплопроводности.

Когда измеряемый газ вводится в поток измеряемого газа, два элемента катарометра в этом потоке газа будут охлаждаться в большей степени, чем два элемента в эталонном газе. Мостовая схема будет неуравновешенной, создавая напряжение сигнала, связанное с измерением содержания газа в измеряемом газе. Эта связь нелинейна. В результате программируемый газоанализатор Systech Illinois 542 калибруется при нулевой, средней и высокой шкале, а программное обеспечение математически линеаризует кривую.

Теория

Загрузите полное описание уравнений для выходного напряжения моста и теплопроводности ниже.

Приложения

Измерьте содержание газа в образце смеси образец / эталон, сравнив теплопроводность смеси с теплопроводностью эталона.

Например, водород имеет теплопроводность, которая примерно в семь раз больше, чем у азота, поэтому небольшие изменения легко обнаруживаются. Все другие обычные газы имеют теплопроводность, аналогичную азоту, поэтому метод измерения довольно избирательный.

Гелий — единственный другой газ, теплопроводность которого сравнима с водородом.

Другие газы, которые могут быть измерены с помощью этого метода:

Двуокись углерода
Кислород
Аргон
Метан
Диоксид серы
Аммиак

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Многие датчики нельзя использовать для измерения газо-воздушных или газо-кислородных смесей, способных к воспламенению.

Газовый программируемый газоанализатор Systech Illinois 542 используется промышленными газовыми компаниями, компаниями, занимающимися термообработкой металлов, и производителями печей.

Область применения: от производства газа высокой чистоты до печных сред.

Сверхбыстрая электротермическая чувствительная нагревательная пленка, изготовленная из проводящих материалов, модифицированных графеном

Сверхбыстрая электротермическая чувствительная нагревательная пленка, изготовленная из проводящих материалов, модифицированных графеном

Юнь Чжао, ¹ Минмин Ню, ¹ Фэнсинь Ян, ¹ Юцю Цзя ² и Юаньхуэй Ченг ¹ *

1.Пекинский инновационный центр науки и техники в области мягкого вещества, Государственная ключевая лаборатория органо-неорганических композитов. Пекинский химико-технологический университет, Пекин 100029 P. R. Китай. Электронная почта: [адрес электронной почты защищен]

2. Nuanfeng Electrical Heating Co. Ltd., Фошань, Гуандун, 528139 P. R. Китай.

Абстракция

Гибкая электротермическая нагревательная пленка

привлекла большое внимание благодаря эффективному преобразованию энергии и простоте настройки во многих областях.В этой работе сверхбыстрая электротермическая нагревательная пленка была изготовлена методом шелкографии с использованием проводящих чернил на основе модифицированной графена углеродной сажи. Углеродная нагревательная пленка, модифицированная графеном (CHF), смогла достичь температуры равновесного состояния с быстрым нагревом и охлаждением со скоростью 5,6 ^° ° C / с и 15,6 ^° ° C / с по сравнению с немодифицированным образцом (1,01 ^{° C / с).} C / s и 1,03 ^o C / s), благодаря высокой электрической и теплопроводности и огромной площади теплообмена.Постоянную температуру CHF можно было контролировать, изменяя количество графена. Резкое повышение установившейся температуры с 38 до 83 ^o C контролировалось изменением количества графена от 0 до 35 мас.%. Простота изготовления и превосходные электротермические характеристики CHF делают возможным масштабирование и настройку для различных условий нагрева.

Содержание

Сверхбыстрая термотермическая нагревательная пленка была изготовлена методом шелкографии с использованием проводящих чернил, модифицированных графеном.

Ключевые слова: электротермический отклик; гибкая нагревательная пленка; графен; шелкография

1.Введение

С ростом потребления энергии из-за деятельности человека во всем мире энергетический кризис и загрязнение окружающей среды стали серьезными проблемами для развития человеческого общества. Помимо разработки новых экологически чистых источников энергии, экологически чистое преобразование существующей энергии и повышение эффективности преобразования имеют важное значение для удовлетворения огромного спроса человеческого общества.^1-3 Электротермические материалы привлекли большое внимание, поскольку они могут преобразовывать электричество в тепловую энергию чистым, эффективным и контролируемым образом. ^4-8 Гибкий и двумерный термический обогреватель, изготовленный из электротермических материалов, вызывает растущий интерес в случае огромного потенциального применения, такого как наружные дисплеи, обогреватели окон транспортных средств, обогревающие удерживающие окна, физиотерапия и другие системы обогрева. ^9-12 Однако традиционные электротермические материалы, такие как серебряные нанопровода, ¹³ сплав на основе Fe-Cr-Al, ¹⁰ оксид индия и олова (ITO), ^14-15, имеют множество недостатков, таких как усложнение процесса изготовления. , низкая прозрачность, большой вес или ограниченный источник материала, чувствительный к кислотам и щелочам, хрупкие субстраты и т. д.Эти ограничения препятствуют применению традиционных электротермических материалов, но по-прежнему открывают множество возможностей для разработки новых материалов. В настоящее время проводящие чернила на основе углерода (CCI), которые в основном состоят из углеродных наноматериалов, используются для создания гибкой нагревательной пленки из-за низкой стоимости, прочности, простоты изготовления, долговременной стабильности и безопасности. ^16-20 Однако большинство этих чернил на углеродной основе обладают меньшей теплопроводностью и электропроводностью по сравнению с материалами на основе металлов, поэтому эффективность электротермического преобразования и нагревательные характеристики не так хороши, как у металлических материалов.Контролируемая электрическая и теплопроводность угольных чернил по-прежнему остается важнейшей проблемой для производства эффективных пленочных нагревателей. Следовательно, улучшение электрической и теплопроводности CCI путем добавления материалов с высокой проводимостью стало наиболее эффективным способом регулирования его характеристик.

Углеродные нанотрубки (УНТ) и графены обладают превосходными тепловыми, электрическими и оптическими свойствами, которые исследовали многие исследователи. В частности, двумерный структурированный графен демонстрирует необычайно высокую теплопроводность 5300 Вт · м ^-1 · k ^-1 (3500 Вт · м ^-1 · k ^-1 для УНТ).^21-22 Сообщается, что теплопроводность графена, K, связана с размером и кристалличностью графена. ²³ Теплопроводность графена определяется диффузией фононов из колебаний решетки его ковалентной sp ² связующей сети. ^23-24 Поэтому было испробовано много способов синтезировать нанолисты графена большого размера для получения продукта с лучшей проводимостью. ^25-27 Обработка с помощью шаровой мельницы — это надежный подход к эффективному расслоению графита на графен или графеновые нанопластинки с высоким выходом и хорошим качеством.Возможность введения функциональных групп на поверхность или по краю графена и нанопластинок представляет большой интерес для улучшения электронных свойств материалов. ^28-30 Великолепная теплопроводность обеспечивает очень быструю реакцию графена на температуру. В результате за очень короткое время на поверхности будет достигнуто очень однородное распределение температуры. Это критический параметр в пленочном нагревателе для многих приложений. Кроме того, двумерная сопряженная сотовая решетчатая структура обеспечивает превосходные механические свойства, что позволяет создавать прочные изделия для механических применений.Эти достоинства графена делают его очень перспективным в качестве добавок для улучшения электропроводности электротермических материалов.

В данном случае простой метод шелкографии используется для изготовления гибкой нагревательной пленки с использованием имеющихся в продаже проводящих чернил на углеродной основе. Чтобы удовлетворить потребность в высокой скорости нагрева и однородном распределении температуры в различных условиях применения, мы использовали частицы графена с высокой проводимостью, полученные в шаровой мельнице, в качестве добавки для улучшения электрической и теплопроводности CHF.Электротермический отклик и постоянная температура CHF сильно стимулировались и контролировались добавлением различного количества графена. Превосходные характеристики вместе с легкостью настройки делают модифицированный графеном CHF большой потенциал в различных условиях нагрева.

2. Экспериментальная часть

2.1 Материалы и оборудование

Углеродные проводящие чернила были получены от Nuanfeng Co. Ltd (Китай). Графитовые порошки (300 меш, 99.95 мас.%) Были приобретены J&K Scientific Co., Ltd. Пленки из полиэтилентерефталата (ПЭТ) были приобретены на местном рынке.

Edge-карбоксилированный графен (ЭКГ) был получен с помощью процесса шаровой мельницы в соответствии с опубликованной работой с небольшими изменениями. ²⁸ Вкратце, 5 г графитовых порошков помещали в резервуар из нержавеющей стали с шариками из диоксида циркония (диаметром 5 мм). Затем реактор осторожно продували диоксидом углерода в течение 30 мин для удаления воздуха. После этого реактор герметично закрывали и создавали давление двуокиси углерода при 1.5 МПа. Графиты измельчали при 500 об / мин в течение 48 ч для получения ЭКГ. Продукты промывали HCl (1 M) и водой и сушили при 70 90 226 o 90 227 C. ЭКГ дополнительно обрабатывали при 1000 90 226 o 90 227 C в атмосфере аргона в течение 3 часов, чтобы получить конечные частицы графена. Обработанные при высокой температуре ЭКГ (HECG) и CCI были тщательно перемешаны в вакуумном смесителе с образованием печатного углеродного композита.

2.2 Изготовление CHF

CHF был изготовлен методом шелкографии, как показано на схеме 1.Углеродные композиты были приготовлены путем добавления различного количества HECG (0 мас.%, 5 мас.%, 10 мас.%, 20 мас.%, 35 мас.%) В чернила CCI и тщательно перемешаны. Затем смесь выливали на трафаретную трафаретную печать и наносили ракель для переноса смеси на поверхность подложек из ПЭТ. Смесь может быть напечатана в виде различных рисунков на поверхности ПЭТ, используя узорчатую шелкографию в качестве маски. Чтобы запечатать CHF для дальнейшего коммерческого применения, в этой работе были выбраны линейные узоры, обеспечивающие высокую площадь теплообмена и достаточное соединение между двумя пленками из ПЭТ.После отверждения при 60 ^o C в течение 2 ч пленочный нагреватель вынимали из печи для дальнейшего анализа. Различные пленочные нагреватели были пожертвованы в отношении суммы HECG как 0CHF, 5CHF, 10CHF, 20CHF и 35CHF соответственно.

Схема 1 Изготовление CHF методом шелкографии.

2.3 Характеристики

Сканирующий электронный микроскоп (SEM, HITACHI S-4700, Япония) использовался для характеристики микроструктуры образцов.Рентгеновская дифракция (XRD, 2500VB2, Япония) использовалась для анализа кристалличности различных материалов. Элементный анализ (ЭА) проводился на vairo EL CUBE elementar Analysensysteme, Германия. Для анализа элементов поверхности использовалась рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (XPS, ESCALAB 250, THERMO VG, America). Инфракрасную спектроскопию с преобразованием Фурье (FTIR) выполняли на аппарате Bruker Vertex-70V, Германия. Рамановские спектры получали на конфокальном рамановском микроскопе LabRAM ARAMIS (HORIBA Jobin Yvon). Морфология поверхности графена, нанесенного на кремниевую пластину, была охарактеризована с помощью атомно-силовой микроскопии (AFM, AFM5500, Agilent, America).Изотермы адсорбции азота снимали на приборе Micromeritics ASAP2460 при 77 К с использованием ванны с жидким азотом. Удельную поверхность рассчитывали с использованием модели Брунауэра-Эммета-Теллера (БЭТ).

3. Результаты и обсуждение

Подготовленный HECG сначала был охарактеризован, как показано на фиг. 1. Спектр комбинационного рассеяния показывает заметный пик D при 1310 см ^-1 и пик G при 1583 см ^-1. Пик D возникает из-за дефектов графена, созданных шаровой мельницей.Полоса G, соответствующая рассеянию первого порядка моды E2g. Степень графитизации в зависимости от количества дефектов и беспорядочных структур может быть просто оценена через соотношение I _D / I _G (отношение интенсивностей между пиком D и пиком G). Соотношение I _D / I _G полученного графена составляет около 1,2, что предполагает значительную функционализацию края во время процесса шаровой мельницы и низкую степень графитизации HECG. Рентгенограмма показывает очень широкую полосу в диапазоне от 15-30 ^до в полученной ГЭКГ (рис.1B), что свидетельствует о высокой степени расширения края твердотельных частиц графема. ²⁸ Результат EA показывает, что HECG состоит из примерно 0,91% O и 93,72% C, что подтверждает сильно карбонизированные частицы графена (рис. 1C). Результаты XPS показали 81,58% C и 18,42% O на поверхности HECG, что продемонстрировало окисленную поверхность по сравнению с общим распределением элементов. Спектр XPS высокого разрешения для C 1 можно деконволютировать до трех компонентов, соответствующих группам C-C, C-O и C = O, как показано на рис.1D (врезка). CO и C = O представляли собой в основном неудаленный –COOH и абсорбированный O ₂ и H ₂ O. Температурный график адсорбции и десорбции азота был типичным физическим адсорбционным поведением материалов с большими порами, что привело к уменьшению поверхности по БЭТ. площадь (581 м ² · г ^-1) по сравнению с теоретической удельной поверхностью однослойного графена (∼2600 м ² · г ^-1). Возможно, это связано с тем, что графен укладывается в несколько слоев (толщиной ~ 5 нм), как анализируется с помощью АСМ (рис.1F).

Рис. 1 Характеристики HECG. Спектр комбинационного рассеяния (A), картина XRD (B), анализ EA (C), спектр XPS (D), графики BET (E) и изображение AFM (F).

После отверждения при 60 ^o C в течение 2 часов углеродная смесь прочно прилипла к поверхности ПЭТ. Углеродный композит был гомогенно перенесен на поверхность ПЭТ методом шелкографии для его применимости для различных поверхностей, включая плоскую поверхность или поверхность с крючками. Гибкость шелкографии позволяет плотно прилегать к поверхности ПЭТ, поэтому рисунки точно переносятся на ПЭТ.Кроме того, это позволяет редактировать шаблоны для увеличения или уменьшения размера, что имеет смысл при увеличении масштаба. Структура поверхности различных CHF была охарактеризована с помощью SEM, как показано на рис. 2. Чистый CCI содержит множество частиц размером около сотен микрометров, встроенных в чернила (рис. 2A). Фиг. 2B ~ E — поверхности углеродных композитов с 5 вес.%, 10 вес.%, 20 вес.% И 35 вес.% HECG, соответственно. Понятно, что многие дыры образовались после добавления частиц HECG в чернила CCI. Плотная структура угольных чернил стала рыхлой с увеличением количества ГЭКГ.После печати и отверждения все CHF демонстрируют очень однородные узоры на поверхности ПЭТ, что позволяет легко контролировать шелкографию. Все образцы имеют одинаковую толщину печати около 20 мкм. Причина может заключаться в том, что трафарет контролировал толщину углеродного композита во время скребка. Кроме того, 35CHF показал самый темный черный цвет по сравнению с другими образцами. Это связано с тем, что большое количество черного HECG изменяет цвет поверхности, как показано на рис. 2F.

Фиг.2 СЭМ-изображения различных нагревательных пленок с различным содержанием ГЭКГ от 0 до 35 мас.%. 0CHF (A), 5CHF (B), 10CHF (C), 20CHF (D) и 35CHF (E), шкала масштаба 500 нм. Оптическое изображение 35CHF (F), масштабная линейка 5 см.

Удельное сопротивление различных образцов измеряли методом четырехточечного зонда для оценки их проводимости. Результаты демонстрируют, что удельное сопротивление резко снижается по мере увеличения количества HECG (фиг. 3A), что указывает на то, что добавление HECG сильно увеличивает проводимость CHF, и более высокое количество HECG приводит к высокопроводящему нагревателю.Безопасное рабочее напряжение различных CHF было измерено с питанием постоянного тока, как показано на рис. 3B. Все образцы показали очень стабильные свойства ниже 10 В, что свидетельствует о безопасной работе на малой мощности. Основываясь на уравнении 1,

R = U / I (1)

, где R — сопротивление, U — приложенное напряжение, а I — ток), мы можем рассчитать сопротивление по рис. 3B. Сопротивление уменьшилось, в то время как содержание HECG увеличилось в композите, так же как и удельное сопротивление, и 35CHF имеет самое низкое сопротивление около 58 Ом.Кроме того, когда входное напряжение увеличилось, ток двух образцов, 10CHF и 35CHF, показывает небольшой перегиб на уровне 30 В. Сопротивление 10CHF немного увеличилось, а сопротивление 35CHF плавно уменьшилось. Причина изменения сопротивления может заключаться в том, что тепло изменяет микроструктуру композита. В частности, когда напряжение возбуждения увеличилось до 50 В, большое количество тепла, преобразованного из электричества, расплавило подложки из ПЭТ с отверстиями в 35CHF. Изделие перестает нагреваться после того, как рисунок был нарушен, что также предотвращает опасность возгорания.Это делает CHF очень безопасным для коммерческого использования. Однако для безопасности номинальное рабочее напряжение для всех образцов должно быть ниже 50 В.

Рис. 3 Удельное сопротивление (A) и эволюция сопротивления (B) различных образцов.

Для оценки электропреобразования различных образцов к устройству подавали постоянный ток мощностью 10 Вт, и их отклик регистрировали инфракрасной камерой (FLIR T660). После включения питания время отклика, которое определяется как время, необходимое для достижения 90% установившейся температуры, составляет менее 100 с для всех продуктов, что указывает на быструю характеристику теплового отклика (рис.4А). ⁵ После отключения электроэнергии температура CHF снова упала до комнатной с такой же высокой скоростью, что и линейное изменение. При той же приводной мощности 10 Вт модели 0CHF, 5CHF, 10CHF, 20CHF и 35CHF могут достигать установившейся температуры 38, 73, 74, 75 и 83 ^o C, соответственно, в соответствии с графиком зависимости температуры от времени. (Рис. 4A). Стабильная температура CHF — это состояние равновесия между электрическим нагревом и теплообменом окружающей среды. Поскольку все образцы CHF имели одинаковую площадь поверхности для теплообмена, а электротермические характеристики измерялись в одинаковых условиях, причиной разной установившейся температуры должна быть разная электро- и теплопроводность CHF.35CHF показал самую высокую температуру и самую высокую проводимость среди этих образцов. При джоулевом нагреве электрическая мощность соответствует уравнению 2,

пол. = U ² / R (2)

, где P — входная мощность , U — управляющее напряжение, а R — сопротивление CHF. Когда входная мощность остается постоянной, снижение сопротивления приведет к снижению управляющего напряжения.Низкое управляющее напряжение более безопасно в применении, а также снижает стоимость силового оборудования.

Чистый CCI (0CHF) показал очень медленную скорость нагрева и охлаждения 1,01 ^° ° C / с и 1,03 ^° ° C / с (рис. 4B). Напротив, скорость нагрева и охлаждения композитов, модифицированных HECG, резко увеличилась, особенно образец 35CHF показал 5,6 ^° ° C / с для нагрева и 15,6 ^° ° C / с для охлаждения (рис. 4В). Результат показывает, что HECG сильно усиливает электротермический отклик.Причина быстрого электрического и теплового отклика кроется в сверхвысокой электрической и теплопроводности HECG, что в значительной степени способствует работе CCI.

Рис. 4 Электротермические характеристики гибкого нагревателя.

Кроме того, мы использовали ИК-камеру для записи распределения тепла CHF. На рис. 5 представлены ИК-изображения различных образцов с постоянной температурой 10 Вт. Как видно, распределение тепла достаточно однородно для всех ХПС.Это указывает на то, что шелкография — это простой способ получения очень однородных рисунков на ПЭТ. В результате CHF имеет однородное распределение температуры. Кроме того, 35CHF показывает самый яркий цвет, который представляет самую высокую температуру и заключается в измерении сопротивления. Просто разработав образцы нагревательных материалов и формы пленочного нагревателя, из HCF можно обрабатывать различные продукты для различных применений отопления, таких как обогреватель дома.

Фиг.5 ИК-изображения различных образцов при постоянной температуре при мощности 10 Вт.

Выводы

В этой статье мы предложили простой способ изготовления сверхбыстрой электротермической нагревательной пленки из углеродных материалов с помощью метода шелкографии. Легкость изготовления открывает путь к массовому изготовлению гибких нагревателей с различным рисунком для различных применений. Электропроводность и характеристики электротермического преобразования CCI значительно улучшаются благодаря HECG за его превосходные электрические и термические свойства.Модифицированный образец 35CHF демонстрирует самую быструю скорость нагрева и охлаждения 5,6 ^° ° C / с и 15,6 ^° ° C / с и довольно высокую стабильную температуру 83 ^° ° C по сравнению с его наименьшим сопротивлением и огромной поверхностью теплообмена. область. Сверхбыстрая электротермическая чувствительность CHF делает его многообещающим для новоселья, пригодной для носки нагревательной ткани, портативных устройств и т. Д.

Благодарности

Авторы благодарны за поддержку и финансирование Национальной программы ключевых исследований и разработок Китая [2017YFA0206500]; NSF Китая [21606015, 51502012; 21676020; 21620102007]; Пекинский фонд естественных наук [17L20060, 2162032]; Программа спонсорства молодых элитных ученых, CAST [2017QNRC001]; Стартовый фонд внедрения талантов Пекинского химико-технологического университета [buctrc201420; buctrc201714]; Культивирование Талант Государственная лаборатория органо-неорганических композитов; Программа выдающихся ученых BUCT [buctylkxj02] и проект «111» Китая [B14004].

Ссылки

Y. Jiao, Y. Zheng, M. Jaroniec и S.Z. Qiao, Chem. Soc. Ред. , 2015, 44 , 2060-2086. [CrossRef] [Scopus] [Google Scholar]
Р. Амиранте, Э. Кассоне, Э. Дистасо и П. Тамбуррано, Energy Convers. Управлять. , 2017, 132 , 372-387. [CrossRef] [Scopus] [Google Scholar]
D. Champier, Energy Convers. Управлять. , 2017, 140 , 167-181. [CrossRef] [Scopus] [Google Scholar]
S. P. Alpay, J. Mantese, S. Trolier-McKinstry, Q. Zhang и R. W. Whatmore, MRS Bull. , 2014, 39 , 1099-1111. [CrossRef] [Scopus] [Google Scholar]
Д. Янас и К. К. Козиол, Nanoscale , 2014, 6, 3037-3045. [CrossRef] [Scopus] [Google Scholar]
Я. Чжоу, Х. Ван, Х. Лю, Д. Шэн, Ф. Цзи, Л. Донг, С. Сюй, Х. Ву и Ю. Ян, Carbon , 2019, 142 , 558-566 . [CrossRef] [Scopus] [Google Scholar]
W. Wu, X. Huang, K. Li, R. Yao, R. Chen and R. Zou, Appl. Energ. , 2017, 190 , 474-480. [CrossRef] [Scopus] [Google Scholar]
R. Chen, R. Yao, W. Xia and R. Zou, Appl. Energ. , 2015, 152 , 183-188. [CrossRef] [Scopus] [Google Scholar]
Дж. Х. Ким, Б. Ду Ан, К. Х. Ким, К. А. Чон, Х. С. Кан и С. Ю. Ли, Thin Solid Films , 2008, 516 , 1330-1333. [CrossRef] [Scopus] [Google Scholar]
З. П. Ву и Дж. Н. Ван, Physica E Low Dimension. Syst. Наноструктура. , 2009, 42 , 77-81. [CrossRef] [Google Scholar]
Т. Дж. Канг, Т. Ким, С. М. Со, Ю. Дж. Парк и Ю. Х. Ким, Carbon , 2011, 49 , 1087-1093. [CrossRef] [Scopus] [Google Scholar]
R. Zhou, P. Li, Z. Fan, D. Du and J. Ouyang, J. Mater. Chem. С , 2017, 5 , 1544-1551. [CrossRef] [Scopus] [Google Scholar]
С. Яо, Дж. Цуй, З. Цуй и Ю. Чжу, Nanoscale , 2017, 9 , 3797-3805. [CrossRef] [Scopus] [Google Scholar]
J. Ederth, P. Johnsson, G. Niklasson, A. Hoel, A. Hultåker, P. Heszler, C. Granqvist, A. Van Doorn, M. Jongerius and D. Burgard, Phys. Rev. B , 2003, 68 , 155410. [CrossRef] [Scopus] [Google Scholar]
К. Им, К. Чо, Дж. Ким и С. Ким, Thin Solid Films, , 2010, 518, 3960-3963. [CrossRef] [Scopus] [Google Scholar]
J. Ning, L. Hao, M. Jin, X. Qiu, Y. Shen, J. Liang, X. Zhang, B. Wang, X. Li and L. Zhi, Adv. Матер. , 2017, 29 , 1605028. [CrossRef] [Scopus] [Google Scholar]
С. Филлипс, А. Аль-Ахмади, С. Дж. Поттс, Т. Клейпол и Д. Деганелло, J. Mater. Sci. , 2017, 52 , 9520-9530. [CrossRef] [Scopus] [Google Scholar]
Л. Р. Пахалагедара, Индуни В. Сиривардане, Н.Д. Тиссера, Р. Н. Виджесена и К. М. Н. де Сильва, RSC Adv. , 2017, 7 , 19174-19180. [CrossRef] [Scopus] [Google Scholar]
M. Hatala, P. Gemeiner, M. Hvojnik и M. Mikula, J. Mater. Sci. Матер. Электрон. , 2018. [CrossRef] [Scopus] [Google Scholar]
J. T. Han, B. K. Kim, J. S. Woo, J. I. Jang, J. Y. Cho, H. J. Jeong, S. Y. Jeong, S.H. Seo и G.-W. Lee, ACS Appl. Матер. Интерфейсы , 2017, 9 , 7780-7786. [CrossRef] [Scopus] [Google Scholar]
A. A. Balandin, S. Ghosh, W. Bao, I. Calizo, D. Teweldebrhan, F. Miao и C. N. Lau, Nano Lett. , 2008, 8 , 902-907. [CrossRef] [Scopus] [Google Scholar]
Э. Поп, Д. Манн, К. Ван, К. Гудсон и Х. Дай, Nano Lett. , 2006, 6, , 96-100. [CrossRef] [Scopus] [Google Scholar]
L. Peng, Z. Xu, Z. Liu, Y.