Теплопроводность пенопласта 50 мм в сравнении с кирпичом: Сравнение пенопласта с другими материалами

Сравнение пенопласта с другими материалами

Пенопласт — довольно востребованный утеплитель, однако некоторые строители до сих пор сомневаются в его качестве. Убедиться в эффективности этого материала позволит его сравнение с другими.

Для правильной оценки качества утеплителя следует обращать внимание на следующие характеристики:

• теплопроводность;
• влагопроницаемость;
• пожаробезопасность;
• долговечность;
• экологичность;
• экономичность;
• удобство монтажа;
• звукоизоляция;
• вес и толщина материала.

Отличия пенопласта от минеральной ваты

Коэффициент паропроницаемости пенопласта составляет 0,03 мг/(м·ч·Па). У минеральной ваты он в 10 раз больше, соответственно, она лучше пропускает испаряемую воду. Хотя на практике итоговая паропроницаемость строения будет соответствовать характеристике того материала, у которого она меньше всего в теплоизоляционном слое.

Огнестойкость пенопласта ниже, чем минеральной ваты. Однако соблюдение технологии монтажа этого материала позволяет надежно защитить строение от возгорания. Кроме того, пенопласт хорошо горит лишь при непосредственном контакте с огнем. Если он является средним слоем в теплоизоляции стен, то вероятность его возгорания крайне мала.

Значения теплопроводности минваты и пенопласта практически одинаковы. Однако опыт использования пенопласта подтверждает, что он дает лучшие результаты при утеплении. Ведь все производители водонагревательных приборов и холодильного оборудования выбирают для утепления именно его.

Сравнение пенопласта с деревом и кирпичом

Несмотря на то, что принято сопоставлять теплопроводность утеплителей с различными стройматериалами, этот анализ не совсем корректен.

Коэффициент теплопередачи красного керамического кирпича равен 0,7 Вт/м·°С, что в 16-19 раз выше теплопередачи пенопласта. Иными словами, для замены 50 мм утеплителя толщина кладки должна быть не менее 80-85 см. А силикатного кирпича потребуется уже 100 см.

По сравнению с кирпичом массив дерева имеет лучшую теплопередачу — всего 0,12 Вт/м·°С. Это лишь втрое выше, чем у пенопласта. В зависимости от способа возведения стен и качества леса эквивалентом утеплителю толщиной 50 мм может стать сруб шириной до 23 см.

Таким образом, можно смело сделать вывод, что пенопласт не уступает, а в чем-то даже серьезно выигрывает у других утеплителей и строительных материалов. В противном случае он бы так активно не использовался в строительстве и промышленности.

ООО «Пенопластик-опт» предлагает приобрести пенопласт с доставкой. Звоните!

Теплопроводность кирпича и пенопласта: сравнение

Сколько заменяет кирпича Пеноплекс? Последнее — это не название строительного материала. Так звучит один из самых популярных брендов, выпускающих полимерные теплоизоляционные плиты. Здесь имеется в виду пенополистирол экструдированный, один из лучших утеплителей, существующих на данный момент. Стоит разобраться, в каком отношении его можно сравнивать с кирпичом.

Преимущества пеноплекса.

Уточнение терминов

Прежде всего нужно понять, в какой степени пенополистирол может заменить кирпичную кладку. Это абсолютно разные строительные материалы.

Учитывая, что оба материала принимают участие в устройстве наружных стен зданий, между ними уместно только одно сравнение — по теплопроводности. Именно эта характеристика имеется в виду при постановке вопроса, но его нужно правильно переформулировать: какая толщина Пеноплекса и кирпича создаст одинаковое термическое сопротивление. По остальным характеристикам сравнение не в пользу полимера.

Показатели теплопроводности

Виды и назначение пеноплекса.

Способность сопротивляться прохождению потока тепловой энергии характеризуется коэффициентом теплопроводности λ, выражаемом в единицах Вт/м²°C. Как правило, продавцы различных утеплителей предоставляют значение этого коэффициента для изделий в сухом состоянии. В то же время нормативные документы предписывают вести расчет по реальным эксплуатационным показателям, значения которых не настолько впечатляющие.

Рассматриваемые материалы выпускаются нескольких разновидностей. Кирпич изготавливается из разных материалов и по различным технологиям. Марки экструзионного пенополистирола отличаются по плотности, что влияет на его теплопроводность. Эксплуатационные тепловые показатели для изделий разных видов выглядят так:

• кладка из кирпича керамического полнотелого, λ=0,7 Вт/м²°C;
• то же, из силикатного, λ=0,76 Вт/м²°C;
• кирпичная кладка из керамических пустотелых изделий плотностью 1000 кг/м³, λ=0,47 Вт/м²°C.

График видов теплоизоляционных материалов.

В перечне приведены значения для готовой кирпичной кладки, возведенной на цементно-песчаном растворе. На других типах растворов показатели будут немного отличаться. Характеристики экструзионного пенополистирола различной плотности разительно отличаются в меньшую сторону:

• Пеноплекс плотностью 30 кг/м³, λ=0,037 Вт/м²°C;
• то же, плотностью 50 кг/м³, λ=0,038 Вт/м²°C.

Заметно, насколько теплопроводность полимерного утеплителя меньше, нежели у кирпичной стены. Но эти цифры абстрактны и потому для обычного человека малопонятны. Чтобы разобраться в ситуации, надо привести все показатели к одному понятию — толщине. Для этого необходимо определить еще одну характеристику — сопротивление теплопередаче R, выражаемой в единицах м²°C/Вт.

Расчет толщины

Сопротивление теплопередаче R привязано к толщине строительной конструкции, а его минимальная величина, установленная нормативными документами, изменяется в зависимости от климатических условий в регионе. Например, в южных районах Российской Федерации стены жилых зданий должны обладать сопротивлением передаче тепла не ниже 2,1 м²°C/Вт. Эту величину предлагается взять за основу и просчитать, сколько кирпича и Пеноплекса понадобится для ее соблюдения. Минимальный показатель рассчитывается по формуле:

Схема утепления.

δ=Rxλ, где:

• δ — значение толщины стеновой конструкции, м;
• λ — теплопроводность материала, из которого построена стена, Вт/м²°C.
• R — сопротивление теплопередаче, в примере оно равняется 2,1 м²°C/Вт.

Если взять коэффициент теплопроводности обычной кирпичной кладки λ=0,7 Вт/м²°C, то в южных районах РФ толщина стен из керамического изделия должна составлять: δ=2,1х0,7=1,47 м.

Та же стена, но сделанная из Пеноплекса плотностью 30 кг/м³, будет иметь толщину: δ=2,1х0,037=0,077 м, или 77 мм.

Разница между материалами составит 1,47/0,077=19. Во столько раз кирпичная кладка должна быть толще слоя пенополистирола, чтобы выйти на один и тот же показатель тепловой изоляции здания. Полная картина, показывающая сравнение разных видов кирпичных стен и полимерных утеплителей, отражена в таблице:

Теперь в таблице наглядно показано, насколько отличается кирпичная стена от экструдированного пенополистирола по теплопроводности в худшую сторону.

Нетрудно сделать вывод, что для соблюдения строительных норм по энергосбережению эти материалы необходимо скомбинировать, существовать по отдельности в виде стеновой конструкции они не могут.

Кирпичу не хватает теплоизоляционных свойств, а Пеноплексу — несущей способности. Вместе они дадут прекрасный результат: кладку в 1,5 полых изделия достаточно утеплить листами пенополистирола 50 мм, а общее сечение ограждения выйдет всего 0,43 м.

Теплопроводность пенопласта от 50 мм до 150 мм

Пенополистирольные плиты, именуемые в просторечье пенопласт – это изоляционный материал, как правило, белого цвета. Изготавливают его из полистирола термального вспучивания. На вид пенопласт представлен в виде небольших влагостойких гранул, в процессе плавления при высокой температуре выплавляется в одно целое, плиту. Размеры частей гранул считаются от 5 до 15 мм. Выдающаяся теплопроводность пенопласта толщиной 150 мм, достигается за счет уникальной структуры – гранул.

У каждой гранулы есть огромное количество тонкостенных микро ячеек, которые в свою очередь во много раз повышают площадь соприкосновения с воздухом. Можно с уверенность сказать, что пенопласт практически весь состоит из атмосферного воздуха, приблизительно на 98%, в свою очередь этот факт являет собой их предназначение – теплоизоляция зданий как снаружи, так и внутри.

Всем известно, еще из курсов физики, атмосферный воздух, является основным изолятором тепла во всех теплоизоляционных материалах, находится в обычном и разреженном состоянии, в толще материала. Тепло-сбережение, основное качество пенопласта.

Как было сказано раньше, пенопласт практически на 100% состоит из воздуха, а это в свою очередь определяет высокую способность пенопласта сохранять тепло. А связанно это с тем, что у воздуха самая низкая теплопроводность. Если посмотреть на цифры, то мы увидим, что теплопроводность пенопласта выражена в промежутке значений от 0,037Вт/мК до 0,043Вт/мК. Это можно сопоставить с теплопроводность воздуха — 0,027Вт/мК.

В то время как теплопроводность популярных материалов, таких как дерево (0,12Вт/мК), красный кирпич (0,7Вт/мК), керамзитная глина (0,12 Вт/мК) и других, используемых для строительства, намного выше.

Высокий уровень энергосбережения пенопласт обеспечивает за счет низкой теплопроводности. Например, если построить стену из кирпича толщиной 201 см или воспользоваться древесным материалом толщиной 45 см, то для пенопласта толщина составит всего на всего 12 см для определенной величины энергосбережения.

Поэтому самым эффективным материалом из немногих для теплоизоляции наружных и внутренних стен здания принято считать пенопласт. Затраты на отопление и охлаждение жилых помещений значительно сокращаются благодаря применению пенопласта в строительстве.

Превосходные качества пенополистирольных плит нашли свое применение и в других видах защиты, например: пенопласт, так же служит для защиты от промерзания подземных и наружных коммуникаций, за счет чего их эксплуатационный срок увеличивается в разы. Пенопласт применяют и в промышленном оборудовании (холодильные машины, холодильные камеры) и в складских помещениях.

Размеры листов

Изготовление пенополистирольных плит, осуществляется по нормам ГОСТ. При производстве пенопласта регулируется как состав, так и размеры листов. Стандартная длина листа колеблется от 100 см до 200 см. Ширина должна быть равна 100 см, а толщина от 2 см до 5 см. Теплопроводность пенопласта 50 мм – относительно высока, благодаря небольшой толщине и характеристикам материала, он является наиболее ходовым из всех.

А что же покупать?

На рынке строительных материалов представлен огромный выбор пенополистирольных плит. Высокая теплопроводность плит утеплителей зависит от их вида. Например: лист пенопласта ПСБ-С 15 обладает до 15 кг/м3 плотностью и 2 см толщиной. Для листа от 2-х до 50 см плотность составляет не более 35 кг/м3. При сравнении пенопласта с другими подобными материалами можно легко проследить зависимость теплопроводности пенополистирольных плит от его толщины.

Так, например: теплопроводность пенопласта 50 мм, больше в два раза, чем у минеральной ваты такого же объема, в таком случае теплопроводность пенопласта, толщина 150 мм, вообще в 6 раз превысит эти показатели. Базальтовая вата, тоже очень сильно проигрывает пенопласту.

Для того чтобы применить один из способов изоляции, необходимо верно выбрать габариты материала. По следующему алгоритму можно выполнить расчет:

• Необходимо уточнить общее тепло-сопротивление. Эта величина зависит от региона, в котором необходимо выполнить расчет, а именно от его климата.
• Для вычисления тепло-сопротивления стены можно воспользоваться формулой R=p/k, где ее толщина равна значению р, а k-коэффициент теплопроводности пенопласта.
• Из постоянных показателей можно сделать вывод, какое сопротивление должно быть у изоляции.
• Нужную величину можно вычислить по формуле р=R*k, найти значение R можно исходя из предыдущего шага и коэффициента теплопроводности.

Марки пенопласта

Если Вас заинтересовал вопрос, какой лучше всего марки приобрести пенопласт, и какая у него теплопроводность, то мы ответим вам на него. Ниже приведены самые популярные марки продукции, а также отображены величины плотности и коэффициент теплопроводности пенопласта.

• ПCБ-C15. С теплопроводностью 0,042 Вт/мK, а плотность равна 11-15 кг/м3
• ПCБ-C25. С теплопроводностью 0,039 Вт/мK, а плотность равна 15-25 кг/м3
• ПCБ-С35. С теплопроводностью 0,037 Вт/мK, а плотность равна 25-35кг/м3

Завершает наш список пенопласт ПCБ-C5, теплопроводность которого составляет 0,04 Вт/мК, а плотность равна 35-50 кг/м3. Проведя анализ плотности и теплопроводности можно с уверенностью сказать, что плотность существенно не влияет на основное качество пенопласта, тепло-сбережение.

Теплопроводность пенопласта 50 мм в сравнении, таблица и результаты |

Немного об утеплении. Рассмотрим теплопроводность пенопласта 50 мм в сравнении. Таблицу целиком приводить не будем, озвучим лишь некоторые основные моменты.

Почему теплопроводность пенопласта целесообразно рассматривать именно в сравнении с другими видами теплоизоляторов? И почему для анализа выбрано изделие толщиной 50 мм?

На второй вопрос ответ прост.  Листы этой толщины пользуются наибольшей популярностью в малоэтажном строительстве. Причем идет продукт на утепление как внутренних, так и наружных стен. Следует сказать, что такие листы помимо выполнения своей основной функции по теплозащите еще и великолепно снижают передачу нежелательных шумов.

А при чем тут сравнение с остальными видами утеплителя? Оно наглядно показывает, что пенопласт 50 мм значительно превосходит остальных конкурентов.

Происходит это из-за того, что данный материал практически весь состоит из воздуха. А воздух, как известно, обладает чрезвычайно низкой теплопроводностью, порядка 0,027Вт/мК.

Средние же значения этой величины для пенопласта колеблются в пределах 0,037Вт/мК-0,043Вт/мК. Если изобразить сравнение теплоизолирующих материалов в графическом виде, картинка будет выглядеть примерно вот так.

Наш продукт явно вне конкуренции.

Но какова теплопроводность пенопласта 50 мм в сравнении с остальными утеплителями в цифровом выражении? В табличном виде?

Ведь именно такой формат наиболее нагляден?

Если расставить приоритеты по коэффициенту теплопередачи, таблица будет смотреться так.

Но все это, так сказать, теория. В которую вдаваться обычному застройщику неинтересно. Его интересуют практические значения теплопроводности пенопласта (допустим, толщиной 50) в сравнении с другими изоляторами. Озвучиваем несколько цифр.

• Лист пенопласта 50 мм (по СНиП РФ) по теплоизолирующим свойствам равнозначен кирпичной кладке толщиной 850 мм.
• Такой же лист будет эквивалентен вдвое большему объему минеральной ваты.
• Плита пенопласта 100 мм эквивалентна слою 123 мм вспененного пенополистирола.

На заметку. Пожалуй, только пеноплекс перекрывает эти показатели. Для создания нормальной температуры в помещении потребуется его слой около 0,25 см.

Можно, конечно, еще порыться в таблицах и справочниках, произвести сравнение, сделать выводы. Но мы одним предложением выразим суть вопроса.

Если для сохранения определенного значения величины энергосбережения потребен слой дерева 45 см или кирпича 201 см, то пенопласта — всего лишь 12 см, благодаря его низкой теплопроводности.

28.11.2017Egor11

Теплопроводность пенопласта: цифры, факты и схемы

Все о ней говорят, но никто не видел. Разумеют, что она нужна, а где взять, не знают. Понимают, что надо её понижать, но как, не ведают. Ведь разговор идет о способности утеплителя не допускать передачу тепловой энергии через занятую им площадь, а проще говоря, о его низкой теплопроводности. Теплопроводность пенопласта является основной характеристикой, определяющей порядок его использования в утеплении зданий и сооружений.

Основа низкой теплопроводности

Всем своим имеющимся положительным и отрицательным свойствам, пенопласт (вспененный пенополистирол) обязан стиролу и особой технологии производства.

Вначале стирол насыщают газом или воздухом, превращая в пустотелые гранулы. Затем под воздействием горячего пара происходит многократное увеличение объёма гранул с последующим спеканием их при наличии связующего состава. Таким образом, получаемый лист состоит из множества сфер правильной формы, наполненных газом.

Стирольные стенки тонкие, но очень прочные. Даже при приложении значительных усилий, разрушить оболочку не так уж и просто. Удерживаемый внутри газ остается неподвижным при любых условиях эксплуатации, обеспечивая высокую тепловую изоляцию защищаемого объёма.

Наполнение объёма утеплителя газами зависит от его плотности. Меняется от 93 до 98 %. Чем больше процент, тем меньше плотность, тем легче материал, тем выше теплопроводность, и обычно выше качество утепления и другие важные характеристики.

Вникаем в смысл понятия

Понять смысл «теплопроводность пенополистирола» можно через физическую размерность. Измеряется данная величина в Вт/м ч К. Расшифровать её можно следующим образом: сколько ватт тепловой энергии пройдёт через толщину утеплителя площадью 1 м2 в час при снижении температуры нагретой поверхности на 1 К (Кельвин). 1 К равен 1^оС.

Схема утечки тепла через утеплитель

В технических характеристиках материала разной плотности указывается коэффициент теплопроводности пенопласта. Он колеблется в диапазоне от 0,032 до 0,04 единицы. При увеличении плотности плиты это значение уменьшается.

Теплопроводность простыми словами: сколько ватт тепловой энергии пройдёт через толщину утеплителя площадью 1 м2 в час при снижении температуры нагретой поверхности на 1 К (Кельвин). 1 К равен 1^оС.

Но бесконечно повышая плотность материала, невозможно добиться нулевых теплопотерь. Перейдя некоторую границу и продолжая увеличивать плотность, получим скачкообразный рост потери тепла. Необходимо понимание того, что при увеличении плотности, объём и количество газа в материале сокращаются, и как следствие, термоизоляция ухудшается.

Опытным путём установлено, что максимальная способность изолятора удерживать тепло достигается при его плотности от 8 до 35 кг/м3. Это число, указанное на упаковке, показывает, сколько весит 1 м3 утеплителя при заявленной плотности. Малая плотность – малый вес. Малый вес – удобство монтажа и укладки.

Всё тоньше, всё теплее

Для того чтобы представить эту физическую величину наглядно, проведём сравнение теплопроводности пенопласта с другими строительными материалами. Представьте, что вы стоите и смотрите с торца на разрезы стен из разных материалов. Сначала перед глазами проплывает бетонная стена толщиной 3,2 м, затем кирпичная кладка в 5 кирпичей (1,25 м), потом относительно тоненькая деревянная перегородка шириной с предплечье взрослого человека (0,40 м). И уже где-то в самом конце, незаметный лист пенопласта толщиной 0,1 м. Что же объединяет все эти материалы необъятной толщины? Только одно.

У них одинаковый коэффициент удельной теплопроводности.

Используя его низкую теплопроводимость, можно в значительной степени сократить расход достаточно дорогих в приобретении и укладке стройматериалов. Дом, построенный в 2,5 кирпича так же надёжен, как и дом с толщиной стен в 5 кирпичей. Только в первом случае расходы на отопление больше. Хотите дом теплее? Не надо возводить ещё такую же стену. Достаточно утеплить стену 50 мм плитой. Почувствуйте разницу. 2,5 кирпича по периметру дома и лист пенопласта толщиной в 50 мм. Экономим время, деньги, силы.

Трудность выбора

Кто-то может возразить, что это некорректное сравнение. Нельзя сравнивать материалы, настолько разные по своему происхождения и внутреннему составу. Хорошо. Тогда сравним современные утеплители: минеральные (базальтовые), вспененный и экструдированный пенополистиролы, пенополиуретан.

Проводимое сравнение явно не в пользу плит и матов из волокнистых материалов. Их теплоёмкость почти в 1,5 раза больше, чем у пенопласта. Это сразу понижает их потребительскую ценность и ставит на нижнюю степень по этому показателю.

Сравнить теплопроводность экструдированного пенополистирола и пенопласта достаточно затруднительно. Физически и математически показатели очень близки. Признавая лидерство, имеющего более низкий коэффициент теплопроводности экструдированного пенополистирола, вспененный полистирол отвечает ему своим преимуществом – ценой. Разницу в 4 сотых единицы указанного коэффициента, вспененный полистирол перекрывает ценой, которая в 4 раза ниже, чем у именитых конкурентов.

Даже при сравнении теплопроводности пенополиуретана и пенопласта можно сказать о том, что вспененный пенополистирол «хорошо держит удар». Коэффициент теплопроводности пенополиуретана только на 30% меньше, чем у вспененного полистирола. А цена… Не стоит забывать о том, что его монтаж требует определённой квалификации, оборудования. Что потребует дополнительных затрат. Утепление дома пенопластом можно провести своими руками.

Так что есть над чем поразмышлять, прежде чем сделать выбор утеплителя.

Применяем, ориентируясь на числа

Именно коэффициент теплопроводности пенополистирола определяет порядок и место его применения.

Материал с невысокой плотностью и высокой теплопроводностью применяется для утепления вертикальных конструкций внутри помещений. Это пенополистиролы с числом «15» в маркировке. Они имеют небольшую толщину и не сильно поглощают внутренние объёмы.

Утеплитель, обозначенный числом «25», имеет возможность использования при наружном утеплении стен, межэтажных (чердачных, подвальных) перекрытий, скатных и плоских кровель, как частных домовладений, так и многоэтажных строений.

Самую высокую плотность и самое низкое значение удельной теплопроводности имеют пенопласты с числом «35» в наименовании. Они достойно утепляют заглубленные фундаменты, автомобильные дороги, взлётно-посадочные полосы.

Наверное, нет такого строительного материала, который не мог бы утеплить пенопласт. Если невозможно увидеть его высокую термоизоляции, это не значит, что её нет. В этом можно убедиться после утепления дома, получив счёт за потреблённые энергоресурсы.

Теплопроводность пенопласта, сравнение с Пеноплексом, цена листов разных марок

Эффективность – первое, что мы ищем, выбирая утеплитель. Разнообразные материалы изначально оцениваются именно по этому критерию, и только потом в дело вступают другие характеристики, особенность монтажа и стоимость. Сегодня мы рассмотрим теплопроводность пенопласта как самого доступного по цене и потому востребованного, а также сравним его с иными видами изоляции.

Оглавление:

1. Что такое теплопроводность?
2. Характеристики пенопласта разных марок
3. Сравнение с другими материалами и расценки

Определение

Теплопроводность – величина, обозначающая количество тепла (энергии), проходящего за час сквозь 1 м любого тела при определенной разнице температур с одной и другой его стороны. Она измеряется и рассчитывается для нескольких исходных условий эксплуатации:

• При 25±5 °С – это стандартный показатель, закрепленный в ГОСТах и СНиП.
• «А» – так обозначается сухой и нормальный режим влажности в помещениях.
• «Б» – в эту категорию относят все прочие условия.

Собственно теплопроводность гранул пенопласта, спрессованных в легкую плиту, не так важна сама по себе, как в связке с толщиной утеплителя. Ведь основная цель – добиться оптимального уровня сопротивления всех слоев стены в соответствии с требованиями для конкретного региона. Для получения первоначальных цифр достаточно будет воспользоваться самой простой формулой: R = p÷k.

• Сопротивление теплопередаче R можно найти в специальных таблицах СНиП 23-02-2003, к примеру, для Москвы принимают 3,16 м·°С/Вт. И если основная стена по своим характеристикам недотягивает до этого значения, разницу должен перекрыть именно утеплитель (минвата или тот же пенопласт).
• Показатель р – обозначает искомую толщину изолирующего слоя, выраженную в метрах.
• Коэффициент k – как раз и дает представление о проводимости тел, на которую мы ориентируемся при выборе.

Теплопроводность самого материала проверяют с помощью нагрева одной стороны листа и измерения количества энергии, переданной методом кондукции на противоположную поверхность в единицу времени.

Показатели для разных марок пенополистирола

Из приведенной упрощенной формулы можно заключить, что чем тоньше лист утеплителя, тем меньшей эффективностью он обладает. Но кроме обычных геометрических параметров на конечный результат оказывает влияние и плотность пенопласта, хоть и незначительно – всего в пределах 1-5 тысячных долей. Для сравнения возьмем две близкие по марке плиты:

• ПСБ-С 25 проводит 0,039 Вт/м·°С.
• ПСБ-С 35 при большей плотности – 0,037 Вт/м·°С.

А вот с изменением толщины разница становится куда более заметной. К примеру, у самых тонких листов в 40 мм при плотности 25 кг/м³ показатель теплопроводности может составлять 0,136 Вт/м·°С, а 100 мм того же пенополистирола пропускают всего 0,035 Вт/м·°С.

Зависимость нелинейная, что связано с особенностью кондуктивной передачи. Но поскольку коэффициент высчитывается в единицу времени, а плотность материала остается неизменной, разница температур с внешней поверхностью при «продвижении» энергии сквозь плиту становится все меньше. И если толщина пенополистирола оказывается значительной, тепло просто не успевает передаться обратной стороне, что, в общем-то, и требуется от хорошей изоляции.

Сравнение с другими материалами

Средняя теплопроводность ПСБ лежит в пределах 0,037-0,043 Вт/м·°С, на него и будем ориентироваться. Здесь пенопласт в сравнении с минватой из базальтовых волокон, кажется, выигрывает незначительно – у нее примерно те же показатели. Правда, при вдвое большей толщине (95-100 мм против 50 мм у полистирола). Также принято сопоставлять проводимость утеплителей с различными стройматериалами, необходимыми для возведения стен. Хотя это и не слишком корректно, но весьма наглядно:

1. Красный керамический кирпич имеет коэффициент теплопередачи 0,7 Вт/м·°С (в 16-19 раз больше, чем у пенопласта). Проще говоря, чтобы заменить 50 мм утеплителя понадобится кладка толщиной около 80-85 см. Силикатного и вовсе нужно не меньше метра.

2. Массив дерева в сравнении с кирпичом в этом плане получше – здесь всего 0,12 Вт/м·°С, то есть втрое выше, чем у пенополистирола. В зависимости от качества леса и способа возведения стен, эквивалентом ПСБ толщиной 5 см может стать сруб шириной до 23 см.

Куда логичнее сравнивать стиролы не с минватой, кирпичом или деревом, а рассматривать более близкие материалы – пенопласт и Пеноплекс. Оба они относятся к вспененным полистиролам и даже изготавливаются из одних и тех же гранул. Вот только разница в технологии их «склеивания» дает неожиданные результаты. Причина в том, что шарики стирола для производства Пеноплекса с введением порообразователей одновременно обрабатываются давлением и высокой температурой. В итоге пластичная масса приобретает большую однородность и прочность, а пузырьки воздуха равномерно распределяются в теле плиты. Пенопласт же просто обдается паром в форме, как поп-корн, поэтому связи между вспученными гранулами оказываются слабее.

Как следствие, теплопроводность Пеноплекса – экструдированного «родственника» ПСБ – тоже заметно улучшается. Она соответствует показателям 0,028-0,034 Вт/м·°С, то есть 30 мм хватит, чтобы заменить 40 мм пенопласта. Однако сложность производства увеличивает и стоимость ЭППС, так что на экономию рассчитывать не стоит. Кстати, здесь есть один любопытный нюанс: обычно экструдированный пенополистирол немного теряет в эффективности при увеличении плотности. Но при введении в состав Пеноплекса графита эта зависимость практически исчезает.

Впрочем, если вопрос высокой прочности на повестке дня не стоит, и вам нужен просто хороший утеплитель, проще и дешевле действительно купить пенопласт. В сравнении с такими материалами, как минвата, дерево и керамический кирпич, он безусловно хорош. Главное – не использовать его на пожароопасных объектах и всегда стараться выполнять теплоизоляцию снаружи зданий.

Цены на листы пенопласта 1000х1000 мм (рубли):

Сколько кирпича заменяет Пеноплекс, как это помогает экономить?

Вопрос теплоизоляции зданий всегда занимает ведущие позиции, поскольку это прямо влияет на расходы по содержанию здания. В условиях ужесточения требований к строениям по энергоффективности толщина кладки должна быть увеличена вдвое. А это повлечёт рост затрат на закупку материалов, дополнительную нагрузку на фундамент и прочие трудности. Почти все строительные организации применяют утепление, а самым впечатляющим доводом выступает его высокие теплоизолирующие свойства. Так сколько же кирпича заменяет Пеноплекс, давайте разбираться!

Почему Пеноплекс способен заменить большую часть кладки?

Современные технологии и кладочные материалы рассчитаны на высокие нагрузки и демонстрируют большой запас прочности. Потому для возведения даже многоэтажных строений не требуется толстых стен. Основная задача ограждающих конструкций – сохранять тепло, сдерживать шумовой поток с улицы, упрощать монтаж и обустройство декоративных покрытий.

Со всеми перечисленными задачами успешно справляется теплоизоляция известного бренда Пеноплэкс. Производство утеплителя – технологичный процесс, в результате которого получаются прочные стойкие к влаге плиты с закрытоячеистой структурой.

• 
  Жесткость: Экструдированный пенополистирол получают путём запекания воздушных гранул пенопласта. Гладкие снаружи плиты выдерживают усилия на сжатие, следовательно, теплоизоляция будет стойкой к деформации.

• 
  Малый вес: Бывает так, что конструкция имеет ограничение по весу теплоизоляционного слоя, потому использовать тяжёлую минвату не получится. В таких случаях спасает лёгкий пенополистирольный утеплитель.

• 
  Теплопроводность: Тут экструзия Пеноплэкс с показателем 0,3–0,36 Вт/(м·К) на шаг впереди от минераловатных сородичей со значением 0,036–0,038 Вт/(м·К). Кирпичные кладочные материалы для стен вовсе не идут в сравнение с параметром от 0,44–0,93 Вт/(м·К). Вот и выходит, что для утепления стен снаружи можно свободно купить Пеноплэкс Фасад и компенсировать с его помощью толщину стены в несколько метров.

Пенополистирол Пеноплекс имеет много особенностей, делающих его незаменимым в утеплении подземных конструкций и фундамента. Хорошие эксплуатационные характеристики в сложных условиях влажности и сдавливающей нагрузки от грунта непосильны для волокнистой минваты.

Все вышеперечисленные достоинства утеплителя сформировали высокий спрос и популярность Пеноплэкса в строительстве, в утеплении зданий с самыми разными кладочными материалами. Кирпичные стены с тёплоизолирующими сертифицированными кладочными смесями, бетонные перекрытия, пенобетонные кладки, кровли и даже коммуникации утепляют лёгкими плитами или сформованными в цилиндры изделиями.

Плиты Пеноплэкс производятся разной толщины, потому собрать теплоизоляционный пирог с нужной высотой утепления не составит труда. Эта особенность плит также помогает подобрать материалы с оптимальной стоимостью.

Таблица: Плиты какой толщины выпускаются в разных модификациях Пеноплэкс

Самая ходовая толщина теплоизоляции 50 и 100 мм. Во многих модификациях утеплителя имеются листы толщиной 60, 80, 120 и 150 мм. Плиты 20 и 30 мм применяются больше как дополнительный слой к основным плитам, поскольку позволяют без подрезки сформировать теплоизоляцию нестандартной толщины.

В строительный сезон материалы для фасадных систем и утепления разметают в ускоренном темпе, только клиенты нашей компании свободно могут купить Пеноплекс 50 мм в Москве независимо от времени года. Всё потому, что наши сотрудники контролируют своевременное пополнение запасов на собственных складах.

Сколько кирпичной кладки заменяет Пеноплекс: цифры и факты!

Планирует строительство дома, или получили в наследство дом со старой кладкой? Тогда самое время проводить расчёт теплоизоляции. Сравнивать пенополистирольную теплоизоляцию будем с самым распространённым кладочным материалом. Теперь осталось только удивляться цифровым показателям, сколько кирпича заменяет Пеноплекс, делая дом теплее и уютнее.

• 
  Пеноплэкс 50 мм заменяет толщину кирпичной кладки в 1280 мм. Больше метра кладки, именно так! На минутку представьте толщину стен энергоэффективного дома, возведённого только из кирпичей. Это сложно. А вот с пенополистирольной теплоизоляцией – это реальность, и такие дома функционируют по всей стране.

• 
  Пеноплэкс 30 мм заменит кирпича в стене толщиной 555 мм. Вот так чудеса такие тонкие плиты становятся надёжным барьером на пути тепла, чем компенсируют ширину стен, превышающую их собственную толщину почти в 19 раз.

• 
  Пеноплекс 20 мм замещает кирпича в 370 мм кладки. Это меньше показателей более толстых плит. А между прочим 380 мм соответствует широко распространённой кладке в полтора кирпича. Представьте эффективность пенополистирола, если тонкий лист способен удерживать не меньше тепла, чем стены.

• 
  Пеноплекс 150 мм заменяют кирпичной кладки в толщину в 1500 мм. Это решительно весомые значения и смело подходят для холодных регионов страны, где морозы в 30 градусов привычное дело.

Если сравнивать теплоизоляционные свойства одинарного полнотелого кирпича  (λ=0,82 Вт/м2°C) и пенополистирольного утеплителя (λ=0,032 Вт/м2°C), то каждый сантиметр Пеноплэкс 50 мм способен заменить 25 см кирпичной кладки. Это показатель усреднённый и будет изменяться в зависимости от вида кладочного материала (пустотелый, керамический, силикатный) и его тепло проводящих свойств.

Для утепления стен снаружи целесообразен монтаж утеплителя от 100 мм. Вы только посмотрите, сколько кирпичей заменяет Пеноплэкс 100 мм, это не меньше 1750 мм. Если сюда добавить снижение нагрузки на фундамент, шумопоглощение и простой монтаж на любых поверхностях, то больше аргументов в пользу покупки пенополистирола не нужно.

Цифры из таблиц уверенно подтверждают, что покупать Пеноплекс нужно незамедлительно. Набирайте номер для бесплатного расчёта количества материалов утепления и заказа Пеноплэкс уже сейчас!

Руководитель

отдела продаж

Чем же так полезно свойство Пеноплекса заменять кирпич?

Теперь Вы знаете, какую толщину стены заменяет Пеноплекс. Что из этого следует? Да то, что можно в доме освободить кучу пространства. Высокие изолирующие свойства пенополистирола резко уменьшают толщину теплоизоляции, потому материал популярен в утеплении фасадов и перекрытий, крыш частных домов и больших торговых центров.

Новость о том, сколько заменяет кирпича Пеноплекс, поможет жителям квартир и домов, которые годами мучаются в угловых квартирах или в жилье на крайних этажах. Пеноплэкс просто заказать в небольшом количестве, доставить домой и смонтировать утепление своими руками. Таким образом, экономия составляет 40% стоимости теплоизоляции.

Для профессиональных строителей и крупных застройщиков информация о том, сколько Пеноплекс заменяет кирпичной кладки, облегчает расчёт надёжности конструкций и строений, снижает трудозатраты на возведение, а вместе с этим уменьшает себестоимость строительства.

Более того утеплитель позволяет строить дома без использования кладочного материала для стен. Стены каркасных зданий состоят из утеплителя и обшивки снаружи и изнутри. Смотрите видео, как можно дополнительно утеплить старый каркасный дом материалами Пеноплэкс.

Видео: Дополнительное утепление каркасного дома плитами Пеноплэкс

Таблица 6 Теплопроводность, удельная теплоемкость и плотность

(PDF) Сравнительное исследование теплоизоляции и физических свойств легкого бетона с использованием некоторых видов сырья

Eng. & Tech.Journal, Vol.34, Part (B), No4,2016 Сравнительное исследование теплоизоляции и физических свойств

Свойства легкого бетона с использованием некоторых видов сырья

475

Результат и обсуждение:

Прочность на сжатие

Образцы, изготовленные из дробленого кирпича в виде крупного заполнителя, которые выдерживались (7)

сут в воде, показали примерно (38-41%) меньшую прочность на сжатие, чем образцы

из природного гравия.После выдерживания образцов, погруженных в воду в течение (28) дней, результаты

бетонного щебня показали (47-48%) меньшую прочность на сжатие, а на (60) день снижение прочности на сжатие на

составило примерно (48–48%). 50%).

При сравнении термобетона с бетоном из природного гравия результаты показали на

большее снижение прочности на сжатие, чем при сравнении кирпичного щебня

бетон с гравийным бетоном. Процент снижения прочности на сжатие бетона, который

сделал с использованием термостона по отношению к гравийному бетону через (7) день, составил (60-61%), в (28) день

снижение стало примерно (63-64%) и (60) день было (65-66%).

В немелкозернистом бетоне линия излома проходит через цементный раствор или через связку

, связывающую цементный раствор и зерна заполнителя. Это объясняет зависимость прочности бетонной смеси на сжатие

от сопротивления цементного раствора, покрывающего крупные зерна заполнителя

, и величины сопротивления примыкания между поверхностями зерен заполнителя и цементным раствором.

Из-за отсутствия мелкозернистой структуры бетона и отсутствия в нем мелкозернистого заполнителя не существует переходной зоны

между зернами заполнителя и цементом.Эта зона отвечает за развитие сопротивления

день ото дня за счет непрерывности формирования результата гидратации. Таким образом, окончательное сопротивление

образцов без мелкого бетона намного слабее по сравнению с образцами природного бетона

.

Кроме того, ячеистая структура, содержащая большое количество пустот и пор, обязательно приведет к значительному снижению сопротивления

.

Можно четко заметить, что прочность непрерывно увеличивается со временем из-за непрерывного процесса гидратации цементного теста

, который образует новый продукт гидратации в бетонной матрице

, а затем увеличивает связь между цементным тестом и заполнителем.Эти результаты согласуются с

и Аль-Харби [6].

Результаты показали, что прочность на сжатие бетона с гравийным заполнителем выше, чем прочность на сжатие

бетона, сделанного из щебня в качестве крупного заполнителя. Это связано с тем, что

линия трещины проходит через крупные частицы заполнителя из-за трех факторов; Первый — это слабость зерен

(из-за его ячеистой структуры), что делает щебень

заполнителем бетона, имеющим более низкую прочность на сжатие, чем другой бетон из гравийного заполнителя

.

Во-вторых, щебень из кирпича имеет тенденцию к образованию пыли, несмотря на многократную промывку водой

, что уменьшает связь между матрицей цементного теста и частицами кирпича

, следовательно, снижает прочность на сжатие.

В-третьих, прочность щебня больше, чем прочность щебня

.

При сравнении прочности на сжатие образцов бетона из термостойкого заполнителя с прочностью на сжатие образцов бетона из гравийного заполнителя

можно увидеть, что образцы из термостона

были намного меньше из-за ячеистой структуры термостона и большого количества пор и пустот

, которые сделать заполнитель термостона более слабым, а также снизить прочность термостона

по сравнению с гравием.

Это снижение прочности на сжатие связано с тем, что термобетон требует большего количества воды

из-за его большой абсорбционной способности, которая снижает прочность на сжатие в результате (воздух

пустот). Эти результаты показаны на рисунках (4), (5).

Знакомство с U-величинами!

Знакомство с U-величинами!

U-values ​​может показаться довольно скучной темой; однако абсолютно необходимо понимать их, чтобы утеплить свой дом наиболее подходящим материалом.Вы можете узнать больше о том, что такое U-значение, нажав здесь.

Значение U означает потерю тепла через заданную толщину конкретного материала. Вам на самом деле не нужно разбираться в механизме его расчета; вместо этого полезно иметь возможность сравнивать различные вещества по их U-величине.

Лучшие изоляционные материалы имеют коэффициент теплопередачи, близкий к нулю — чем ниже, тем лучше. Строительные нормы и правила в настоящее время предусматривают, что для нового здания элементы должны иметь следующие максимальные значения U:

• Стенка — 0.3 Вт / м ² к
• Крыша — 0,15 Вт / м ² k
• Окна — 1,6 Вт / м ² k

Итак, в каждом разделе ниже мы собираемся исследовать каждый из различных элементов и их типичные значения U, затем мы покажем вам, как достичь наилучших возможных значений U, как предусмотрено в строительных нормах (Часть L).

Показатели U твердых стен

Сплошные стены были нормой для большинства домов, построенных до 1930-х годов — к сожалению, в то время энергоэффективность не принималась во внимание, поскольку топливо было очень дешевым.Однако в настоящее время поддержание тепла в таком доме обходится очень дорого, поэтому изоляция может значительно снизить счет за отопление.

• Неутепленная полнотелая кирпичная стена толщиной 225 мм будет иметь коэффициент теплопередачи 2,70 Вт / м ² k
• Чтобы изолировать сплошную стену, вы можете утеплить ее изнутри или снаружи.
• 100-миллиметровая изоляция из пенополистирола, расположенная внутри или снаружи, должна снизить коэффициент теплопроводности стены до 0.29 Вт / м ² k в соответствии со строительными нормами (в этом примере мы использовали графитовый пенополистирол EWI-PRO 100 мм с теплопроводностью λ = 0,032 Вт / мК)
• Чтобы добиться этого с изоляцией из минеральной ваты, вам нужно будет добавить около 110 мм к внутренней или внешней стене (в этом примере мы использовали минеральную вату 100 мм с теплопроводностью λ = 0,036 Вт / мк) — очевидно, если это будет сделано снаружи, вы будете нужно надежно прикрепить его к стене, и его нужно будет отштукатурить. Если вы хотите сделать это изнутри, он украдет большую площадь пола.
• ThermaLine Plus — это внутренняя изоляция стен (часто называемая сухой облицовкой), прикрепленная к гипсокартону, и если вы выберете ThermaLine Plus толщиной 40 мм, вы должны достичь коэффициента теплопроводности около 0,65 Вт / м ² k. Это неплохо, но если вам нужно соблюдать строительные нормы (например, это новая пристройка), вам придется выбрать что-то другое.

U-значения ПОЛОСТИ

Стены пустот стали нормой в 1930-е годы.Однако до 1995 года мы предполагаем, что они были построены, но оставались незаполненными (с изоляцией).

Незаполненные пустотелые стены

• Незаполненная полая стена (построенная до 1900 года) будет иметь коэффициент теплопередачи 2,0 Вт / м ² k
• Незаполненная полая стена (построенная в 1900-1975 гг.) Будет иметь коэффициент теплопередачи 1,6 Вт / м ² k
• Незаполненная полая стена (построенная в 1976 — 1982 гг.) Будет иметь коэффициент теплопередачи 1,0 Вт / м ² k
• Незаполненная полая стена (построенная в 1983 — 1995 гг.) Будет иметь коэффициент теплопередачи 0.6 Вт / м ² k

Заполненные стены полости — предположительно после 1996 г.

Предполагается, что все пустотелые стены, построенные после 1996 года, заполнены пустотами, что является частью более строгих строительных норм.

• Заполненная полая стена (построенная в 1996 — 2002 гг.) Будет иметь коэффициент теплопроводности 0,45 Вт / м ² k
• Заполненная полая стена (построенная в 2003 — 2006 гг.) Будет иметь коэффициент теплопроводности 0,35 Вт / м ² k
• Заполненная полая стена (построенная в 2006-2010 гг.) Будет иметь коэффициент теплопередачи 0.3 Вт / м ² к
• Заполненная полая стена (построенная в 2010 г. +) будет иметь коэффициент теплопроводности 0,2 Вт / м ² k

Механизмы улучшения стенок полости U-рейтинг

• Для того, чтобы полая стена нового строительства достигла коэффициента теплопроводности 0,2 Вт / м ² k, вам потребуется укладка шерсти толщиной 150 мм, но это, очевидно, означает очень толстые стены — но это самый дешевый вариант, доступный строителям .
• Использование Celotex для заполнения полостей дороже, но вам нужно будет использовать только целотекс 100 мм для достижения U-значения 0.2 Вт / м ² к. Единственное, что следует иметь в виду, это то, что вам все равно нужно сохранить остаточную полость снаружи, но это означает, что полость может быть немного тоньше.
• Максимальное значение коэффициента теплопередачи, которого можно достичь, переоборудовав изоляцию стен полости в любой собственности старше 1975 года, составляет 0,5 Вт / м ² k, поскольку вы ограничены толщиной полости. В этом случае для достижения коэффициента теплопередачи менее 0,2 Вт / м ² k вам необходимо также применить внутреннюю или внешнюю изоляцию стен, хотя для достижения этого вам потребуется всего лишь 50 мм целотекса внутри или снаружи. .
• Если вы модернизируете изоляцию в полых стенах, построенных между 1970 и 1995 годами, вы должны достичь U-рейтинга 0,5 Вт / м ² k.
• Любая полая стена после этой даты должна уже иметь изоляцию полой стены как часть строительных норм — значения U для этих типов стен можно увидеть выше в разделе «Стены с заполнением полостей».

Что такое U-значение? Объяснение тепловых потерь, тепловой массы и онлайн-калькуляторов

Хотя в настоящее время основное внимание в экологических характеристиках зданий уделяется использованию углерода, по-прежнему необходимо учитывать тепловые характеристики строительных материалов как способствующий фактор.Тепловые характеристики измеряются с точки зрения потерь тепла и обычно выражаются в строительной отрасли как коэффициент теплопроводности или коэффициент теплопередачи. При разработке стратегии строительства обязательно потребуются расчеты коэффициента теплопроводности. Некоторые термины имеют схожее значение, и в Интернете можно найти противоречивые интерпретации. В этой статье объясняются различные термины и их взаимосвязь.

Показатель U или коэффициент теплопередачи (обратный значению R)

Коэффициент теплопередачи, также известный как коэффициент теплопередачи, — это скорость передачи тепла через конструкцию (которая может быть из одного материала или из композитного материала), деленная на разницу температур в этой конструкции.Единицы измерения — Вт / м²K. Чем лучше изолирована конструкция, тем ниже будет коэффициент теплопередачи. Стандарты изготовления и установки могут сильно повлиять на коэффициент теплопередачи. Если изоляция установлена ​​плохо, с зазорами и мостиками холода, коэффициент теплопередачи может быть значительно выше желаемого. Коэффициент теплопередачи учитывает потери тепла из-за теплопроводности, конвекции и излучения.

Расчет коэффициента теплопередачи

Базовый расчет U-значения относительно прост.По сути, значение U можно рассчитать, найдя обратную величину суммы тепловых сопротивлений каждого материала, составляющего рассматриваемый строительный элемент. Обратите внимание, что помимо сопротивления материала внутренняя и внешняя поверхности также имеют сопротивления, которые необходимо добавить. Это фиксированные значения.

Существует ряд стандартов, регулирующих методы расчета коэффициента теплопередачи. Они перечислены в разделе «Полезные ссылки и ссылки» в конце этой статьи.

Простые расчеты коэффициента теплопередачи можно выполнить следующим образом, послойно рассматривая конструкцию строительного элемента. Обратите внимание, однако, что это не учитывает мостик холода (например, стенные стяжки), воздушные зазоры вокруг изоляции или различные тепловые свойства, например, минометных стыков . В этом примере рассматривается полая стена:

Обратите внимание, что в приведенном выше примере удельная электропроводность (k-значения) строительных материалов находится в свободном доступе в Интернете; в частности от производителей.Фактически, использование данных производителя повысит точность, если конкретные указанные продукты известны на момент расчета. Хотя можно учесть швы раствора в приведенном выше расчете, оценив процентную площадь раствора по отношению к заложенной в нем блочной кладке, следует иметь в виду, что это грубый метод по сравнению с более надежным методом, изложенным в BS EN ISO 6946 ^I .

Измерение коэффициента теплопередачи

Хотя проектные расчеты являются теоретическими, можно также провести измерения после строительства.У них есть то преимущество, что можно учитывать качество изготовления. Расчеты теплопроводности крыш или стен можно проводить с помощью измерителя теплового потока. Он состоит из датчика термобатареи, который прочно прикреплен к испытательной зоне, чтобы контролировать тепловой поток изнутри наружу. Коэффициент теплопередачи рассчитывается путем деления среднего теплового потока (потока) на среднюю разницу температур (внутри и снаружи) за непрерывный период около 2 недель (или более года в случае плиты первого этажа из-за накопления тепла в помещении). земля).

Точность измерений зависит от ряда факторов:

• Величина разницы температур (больше = точнее)
• Погодные условия (лучше облачно, чем солнечно)
• Хорошая адгезия термобатареи к испытательной зоне
• Продолжительность мониторинга (большая продолжительность позволяет получить более точное среднее значение)
• Больше контрольных точек обеспечивает большую точность для предотвращения аномалий

Два усложняющих фактора, которые могут повлиять на свойства теплопередачи материалов, включают:

• Температура окружающей среды, в том числе из-за скрытой теплоты
• Воздействие конвекционных потоков (повышенная конвекция способствует тепловому потоку)

Калькуляторы коэффициента теплопередачи

Поскольку расчет значений U может занять много времени и быть сложным (особенно там, где, например, необходимо учитывать холодный мостик), было выпущено множество онлайн-калькуляторов значений U.Однако многие из них доступны только по подписке, а бесплатные, как правило, слишком упрощены. Другой вариант — запросить расчет, например, у производителя изоляции, продукт которого указывается.

Утвержденные строительные нормы и правила Документы L1A, L2A, L1B и L2B в Англии и Уэльсе все относятся к публикации BR 443 Соглашения для расчета U-значения ^II для утвержденных методологий расчета, в то время как сопутствующий документ Соглашения по U-значению в упражняться.Рабочие примеры с использованием BR 443 ^III содержат полезные рекомендации.

R-value, или теплоизоляция (обратная U-value)

Теплоизоляция — это коэффициент теплопередачи, обратный; другими словами, способность материала противостоять тепловому потоку. R-значения чаще используются в определенных частях мира (например, в Австралии), в отличие от Великобритании, предпочитающей U-значения. Единицами измерения коэффициента теплопередачи являются м²K / Вт, и, опять же, более высокое значение указывает на лучшую производительность (в отличие от более низкого значения, требуемого для значения U).

значение k или теплопроводность (также известное как лямбда или значение λ; величина, обратная удельному тепловому сопротивлению)

Теплопроводность — это способность материала проводить тепло. Следовательно, высокая теплопроводность означает, что передача тепла через материал будет происходить с большей скоростью; обратите внимание, что это также зависит от температуры. Единицы теплопроводности — Вт / м⋅К. Однако, в отличие от значений U и R, значения k не зависят от толщины рассматриваемого материала.

Значение Y, или теплопроводность, или коэффициент теплопередачи

Способность материала поглощать и отдавать тепло из внутреннего пространства при изменении температуры этого пространства называется теплопроводностью (или коэффициентом теплопередачи ) и определяется в BS EN ISO 13786: 2007 Тепловые характеристики строительных элементов ^IV . Это также является основой для «динамической модели агрегата» в CIBSE Guide A: Environmental design ^V , который используется для расчета охлаждающих нагрузок и летних температур в помещении.Чем выше теплопроводность, тем выше будет тепловая масса. Теплопроводность аналогична коэффициенту теплопередачи (и используются те же единицы измерения). Однако он измеряет теплоемкость материала, то есть способность материала сохранять и выделять тепло в течение определенного периода времени, обычно 24 часа. Как и коэффициент теплопередачи, единицы измерения — Вт / м²K.

Обратите внимание, что коэффициент теплопроводности «Y-value» не следует путать с коэффициентом теплового моста «y-value» , который определен в приложении K к стандартной процедуре оценки (SAP) как полученный из линейного коэффициента теплопередачи.

Psi (Ψ) значение, или линейный коэффициент теплопередачи

Мера теплопотерь из-за теплового моста называется линейным коэффициентом теплопередачи (в отличие от коэффициента теплопередачи «площади», который иначе называется значением U), с единицами измерения, опять же, Вт / м²K. Значения Psi используются для получения значений y (, коэффициент теплового моста ) в Приложении K Стандартной процедуры оценки.

Удельное термическое сопротивление (обратное теплопроводности)

Термическое сопротивление — это способность материала сопротивляться теплопроводности через него.Как и значение k, это свойство не зависит от толщины рассматриваемого материала. Единицы измерения удельного теплового сопротивления — Км / Вт.

Теплопроводность (обратная термическому сопротивлению)

Это относится к количеству тепла, проводимого через материал заданного объема в единицу времени, то есть скорости теплопроводности. Таким образом, единицы измерения — Вт / К.

Тепловое сопротивление (обратно пропорционально теплопроводности)

Это мера того, насколько хорошо материал может сопротивляться теплопроводности через него, и измеряется в К / Вт.Как и в случае с теплопроводностью, это мера скорости передачи для данного объема.

Тепловая масса

До сих пор в строительной отрасли Великобритании в значительной степени игнорировалось, тепловая масса (в отличие от теплопроводности) выводится из удельной теплоемкости (способности материала накапливать тепло относительно своей массы), плотности и теплопроводность (насколько легко тепло может проходить через материал). Теплопроводность используется SAP 2009 в форме значения «k» (или каппа) при расчете параметра тепловой массы (TMP).Значение k — это теплоемкость на единицу площади «термически активной» части конструктивного элемента (только первые 50 мм или около того толщины элемента оказывают реальное влияние на тепловую массу, так как она уменьшается с увеличением глубины до элемент; за пределами 100 мм эффект незначителен). Следует отметить, что значение «k» является приблизительным, поскольку делаются предположения о степени термически активных объемов материала; кроме того, он игнорирует влияние теплопроводности при расчете периода, в течение которого тепло поглощается и выделяется из материала.BS EN ISO 13786 ^VI обеспечивает более эффективный метод определения тепловой массы. Не следует путать тепловую массу с изоляцией.

Значение тепловой массы невозможно переоценить, как показано на следующих примерах:

Обратите внимание, насколько низкая тепловая масса современной полой стены по сравнению с массивной кирпичной стеной.Однако, заменив сухую облицовку «влажной» штукатуркой толщиной 13 мм, пропускная способность может быть существенно увеличена:

Таким образом, можно увидеть, что такое разделение гипсокартона позволяет почти полностью удалить эффективную тепловую массу в доме, построенном в соответствии с современными стандартами и технологиями.

Использование тепловой массы для борьбы с перегревом в летнее время обсуждается более подробно в серии статей Адаптация к изменению климата в зданиях: избыточное тепло , часть первая ^VII и две ^VIII .

Декремент

Описывает способ, с помощью которого плотность, теплоемкость и теплопроводность материала могут замедлять передачу тепла от одной стороны к другой, а также уменьшать это усиление при прохождении через него. Следовательно, это влияет на тепловые характеристики здания в более теплые периоды. Они называются задержкой декремента и коэффициентом декремента соответственно.

Химическая фаза

Когда материал меняет состояние с твердого на жидкое или с жидкости на газ, теплопроводность этого материала может измениться.Это происходит из-за поглощения и выделения скрытой теплоты, а также может происходить в меньших масштабах, что может быть выгодно при строительстве.

Все более доступными становятся материалы, способные обеспечить высокую тепловую массу при малых объемах. Эти вещества, известные как материалы с фазовым переходом (PCM), могут накапливать и выделять скрытое тепло при плавлении и затвердевании соответственно в узком температурном диапазоне. Эти материалы могут быть микрокапсулированы в определенных типах строительных материалов, таких как гипс или глина, с образованием либо облицовочных плит, либо потолочной плитки.Они также могут быть макроинкапсулированы, например, в Пластины теплообменника для использования в охлаждающих и вентиляционных установках и исследуются на предмет включения в пенополиуретановые панели для таких применений, как облицованные металлом композитные облицовочные панели. Преимущество ПКМ в том, что они могут обеспечивать значительное количество тепловой массы, будучи сами по себе очень тонкими; то есть , тепловая масса кажется непропорционально большой по сравнению с физической толщиной материала.

Модули

PCM могут предложить практическое решение для повторного использования тепловой массы в легких зданиях для противодействия перегреву и более подробно рассматриваются в серии статей Адаптация к изменению климата в зданиях: избыточное тепло (часть вторая) ^IX .

Заинтересованы в большем количестве подобного контента? Подпишитесь на информационный бюллетень NBS eWeekly.

Зарегистрироваться сейчас

Теплопроводность

Теплопроводность

Теплопроводность — это свойство материала. Не будет отличаться от
размеры материала, но это зависит от температуры,
плотность и влажность материала. Тепловой
проводимость материала зависит от его температуры, плотности и
содержание влаги.Теплопроводность, обычно встречающаяся в таблицах, составляет
значение действительно для нормальной комнатной температуры. Это значение не будет отличаться
значительно между 273 и 343 К (0 — 70 ° C). Когда высокие температуры
например, в духовках, влияние температуры должно быть
учтено.

Как правило, легкие материалы являются лучшими изоляторами, чем тяжелые.
потому что легкие материалы часто содержат воздухозаборники. Сухой неподвижный воздух
очень низкая проводимость. Слой воздуха не всегда будет хорошим
изолятором, потому что тепло легко переносится излучением и
конвекция.

Когда материал, например изоляционный, становится влажным, воздух
корпуса наполняются водой и, поскольку вода является лучшим проводником
чем воздух, увеличивается проводимость материала. Вот почему это
очень важно устанавливать изоляционные материалы, когда они сухие и
следите за тем, чтобы они оставались сухими.

Проводимость против проводимости

Электропроводность (k) — это свойство материала, означающее его способность
проводить тепло через его внутреннюю структуру.Поведение на другом
рука является свойством объекта и зависит как от его материала, так и от
толщина. Электропроводность равна удельной электропроводности, умноженной на толщину, в дюймах.
единиц Вт / м²К. Поскольку проводимость обратно пропорциональна удельному сопротивлению,
поэтому общее сопротивление материала может быть выражено как его общее
толщина, деленная на общую проводимость. В таблице ниже представлен список
строительных материалов и их теплопроводности для сухой (закрытой)
и влажные (наружные) условия.

Проводимость | Физика

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Рассчитайте теплопроводность.
• Наблюдать за теплопроводностью при столкновении.
• Изучение теплопроводности обычных веществ.

Рис. 1. Изоляция используется для ограничения теплопроводности изнутри наружу (зимой) и снаружи внутрь (летом).(Источник: Джайлс Дуглас)

Вам холодно в ногах, когда вы идете босиком по ковру в гостиной в холодном доме, а затем ступаете на плиточный пол кухни. Этот результат интригует, так как ковер и кафельный пол имеют одинаковую температуру. Различные ощущения, которые вы испытываете, объясняются разной скоростью теплопередачи: потери тепла в течение одного и того же промежутка времени больше для кожи, контактирующей с плиткой, чем с ковром, поэтому перепад температуры больше на плитке.

Некоторые материалы проводят тепловую энергию быстрее, чем другие. В целом, хорошие проводники электричества (металлы, такие как медь, алюминий, золото и серебро) также являются хорошими проводниками тепла, тогда как изоляторы электричества (дерево, пластик и резина) являются плохими проводниками тепла. На рисунке 2 показаны молекулы в двух телах при разных температурах. (Средняя) кинетическая энергия молекулы в горячем теле выше, чем в более холодном теле. Если две молекулы сталкиваются, происходит передача энергии от горячей молекулы к холодной.Кумулятивный эффект от всех столкновений приводит к чистому потоку тепла от горячего тела к более холодному телу. Таким образом, тепловой поток зависит от разности температур Δ = Τ _{горячий} — T _{холодный} . Таким образом, вы получите более сильный ожог от кипятка, чем от горячей воды из-под крана. И наоборот, если температуры одинаковы, чистая скорость теплопередачи падает до нуля и достигается равновесие. Благодаря тому, что количество столкновений увеличивается с увеличением площади, теплопроводность зависит от площади поперечного сечения.Если прикоснуться ладонью к холодной стене, рука остынет быстрее, чем при прикосновении к ней кончиком пальца.

Рис. 2. Молекулы в двух телах при разных температурах имеют разные средние кинетические энергии. Столкновения, происходящие на контактной поверхности, имеют тенденцию передавать энергию из высокотемпературных областей в низкотемпературные области. На этом рисунке молекула в области более низких температур (правая сторона) имеет низкую энергию перед столкновением, но ее энергия увеличивается после столкновения с контактной поверхностью.Напротив, молекула в области более высоких температур (слева) имеет высокую энергию до столкновения, но ее энергия уменьшается после столкновения с контактной поверхностью.

Третий фактор в механизме теплопроводности — это толщина материала, через который передается тепло. На рисунке ниже показана плита из материала с разными температурами с каждой стороны. Предположим, что T ₂ больше, чем T ₁ , так что тепло передается слева направо.Передача тепла с левой стороны на правую осуществляется серией столкновений молекул. Чем толще материал, тем больше времени требуется для передачи того же количества тепла. Эта модель объясняет, почему толстая одежда зимой теплее, чем тонкая, и почему арктические млекопитающие защищаются толстым салом.

Рис. 3. Теплопроводность происходит через любой материал, представленный здесь прямоугольной полосой, будь то оконное стекло или моржовый жир. Температура материала составляет T ₂ слева и T ₁ справа, где T ₂ больше, чем T ₁ .Скорость теплопередачи за счет теплопроводности прямо пропорциональна площади поверхности A, разности температур T ₂ — T ₁ и проводимости вещества k . Скорость теплопередачи обратно пропорциональна толщине d .

Наконец, скорость теплопередачи зависит от свойств материала, описываемых коэффициентом теплопроводности. Все четыре фактора включены в простое уравнение, выведенное из экспериментов и подтвержденное экспериментами. скорость кондуктивной теплопередачи через пластину материала, такую ​​как та, что на Рисунке 3, задается как

.

[латекс] \ displaystyle \ frac {Q} {t} = \ frac {kA \ left (T_2-T_1 \ right)} {d} \\ [/ latex],

, где [latex] \ frac {Q} {t} \\ [/ latex] — скорость теплопередачи в ваттах или килокалориях в секунду, k — теплопроводность материала, A и d — это его площадь поверхности и толщина, как показано на Рисунке 3, а ( T ₂ — T ₁ ) — разность температур на плите.В таблице 1 приведены типичные значения теплопроводности.

Пример 1. Расчет теплопроводности: скорость теплопроводности через ледяной ящик

Ледяной ящик из пенополистирола имеет общую площадь 0,950 м ² и среднюю толщину стенок 2,50 см. В коробке есть лед, вода и напитки в банках с температурой 0 ° C. Внутренняя часть ящика охлаждается за счет таяния льда. Сколько льда тает за сутки, если хранить ледяной ящик в багажнике автомобиля при температуре 35,0ºC?

Стратегия

Этот вопрос включает как тепло для фазового перехода (таяние льда), так и передачу тепла за счет теплопроводности.{\ circ} \ text {C}; \\ t & = & 1 \ text {day} = 24 \ text {hours} = 86 400 \ text {s}. \ end {array} \\ [/ latex]

Определите неизвестные. Нам нужно найти массу льда м . Нам также нужно будет найти чистое тепло, передаваемое для таяния льда, Q . Определите, какие уравнения использовать. Скорость теплопередачи за счет теплопроводности определяется по

.

[латекс] \ displaystyle \ frac {Q} {t} = \ frac {kA \ left (T_2-T_1 \ right)} {d} \\ [/ latex]

Тепло используется для плавления льда: Q мл _f .{\ circ} \ text {C} \ right)} {0,0250 \ text {m}} = 13,3 \ text {J / s} \\ [/ latex]

Умножьте скорость теплопередачи на время (1 день = 86 400 с): Q = [латекс] \ left (\ frac {Q} {t} \ right) t \\ [/ latex] = ( 13,3 Дж / с) (86400 с) = 1,15 × 10 ⁶ Дж.

Установите равным теплу, передаваемому для растапливания льда: Q = мл _f . Решить относительно массы м :

[латекс] \ displaystyle {m} = \ frac {Q} {L _ {\ text {f}}} = \ frac {1.3 \ text {Дж / кг}} = 3,44 \ text {кг} \\ [/ latex]

Обсуждение

Результат 3,44 кг, или около 7,6 фунта, кажется примерно правильным, если судить по опыту. Вы можете рассчитывать на использование мешка льда весом около 4 кг (7–10 фунтов) в день. Если вы добавляете горячую пищу или напитки, потребуется немного льда.

Проверка проводимости в таблице 1 показывает, что пенополистирол — очень плохой проводник и, следовательно, хороший изолятор. Среди других хороших изоляторов — стекловолокно, шерсть и перья из гусиного пуха. Как и пенополистирол, все они включают в себя множество маленьких карманов с воздухом, благодаря низкой теплопроводности воздуха.

Рис. 4. Стекловолокно используется для изоляции стен и потолков, чтобы предотвратить теплопередачу между внутренней частью здания и внешней средой.

Комбинацией материала и толщины часто манипулируют для создания хороших изоляторов — чем меньше проводимость k и чем больше толщина d , тем лучше.Соотношение [латекс] \ frac {d} {k} \\ [/ latex], таким образом, будет большим для хорошего изолятора. Отношение [латекс] \ frac {d} {k} \\ [/ latex] называется коэффициентом R . Скорость кондуктивной теплопередачи обратно пропорциональна R . Чем больше значение R , тем лучше изоляция. R Коэффициент чаще всего указывается для бытовой изоляции, холодильников и т.п. — к сожалению, он все еще выражается в неметрических единицах измерения футов ² · ° F · ч / британская тепловая единица, хотя единицы обычно не указываются (1 британский тепловая единица [BTU] — это количество энергии, необходимое для изменения температуры на 1.0 фунтов воды при температуре 1,0 ° F). Пара типичных значений: коэффициент R , равный 11, для стекловолоконных войлоков (кусков) изоляции толщиной 3,5 дюйма и коэффициент R , равный 19, для стекловолоконных войлоков толщиной 6,5 дюймов. Стены обычно утепляются 3,5-дюймовыми ватными покрытиями, а потолки — 6,5-дюймовыми. В холодном климате для потолков и стен можно использовать более толстые войлоки.

Обратите внимание, что в таблице 1 лучшие теплопроводники — серебро, медь, золото и алюминий — также являются лучшими электрическими проводниками, что опять же связано с плотностью свободных электронов в них.Кухонная утварь обычно изготавливается из хороших проводников.

Пример 2. Расчет разницы температур, поддерживаемой теплопередачей: теплопроводность через алюминиевую сковороду

Вода кипит в алюминиевой кастрюле, поставленной на электрический элемент на плите. Дно кастрюли имеет толщину 0,800 см и диаметр 14,0 см. Кипящая вода испаряется со скоростью 1,00 г / с. Какая разница температур на дне сковороды?

Стратегия

Проводимость через алюминий является здесь основным методом теплопередачи, поэтому мы используем уравнение для скорости теплопередачи и решаем разницу температур _.

[латекс] \ displaystyle {T} _2-T_1 = \ frac {Q} {t} \ left (\ frac {d} {kA} \ right) \\ [/ latex]

Решение

Определите известные значения и преобразуйте их в единицы СИ Толщина поддона, d = 0,900 см = 8,0 × 10 ⁻³ м площадь поддона, A = π (0,14 / 2) ² м ² = 1,54 × 10 ⁻² м ² , а теплопроводность k = 220 Дж / с м ° C.

Рассчитайте необходимую теплоту испарения 1 г воды: Q = мл _v = (1.{\ circ} \ text {C} \\ [/ latex]

Обсуждение

Значение теплопередачи [латекс] \ frac {Q} {t} \ [/ latex] = 2,26 кВт или 2256 Дж / с типично для электрической плиты. Это значение дает очень небольшую разницу температур между плитой и сковородой. Учтите, что конфорка печи раскалилась докрасна, а температура внутри сковороды почти 100ºC из-за контакта с кипящей водой. Этот контакт эффективно охлаждает дно сковороды, несмотря на его близость к очень горячей конфорке плиты.Алюминий настолько хороший проводник, что достаточно лишь этой небольшой разницы температур для передачи тепла в сковороду 2,26 кВт.

Проводимость возникает из-за беспорядочного движения атомов и молекул. По сути, это неэффективный механизм переноса тепла на макроскопические расстояния и короткие временные расстояния. Возьмем, к примеру, температуру на Земле, которая была бы невыносимо низкой ночью и чрезвычайно высокой днем, если бы перенос тепла в атмосфере происходил только за счет теплопроводности.В другом примере автомобильные двигатели будут перегреваться, если не будет более эффективного способа отвода избыточного тепла от поршней.

Проверьте свое понимание

Как изменяется скорость теплопередачи за счет теплопроводности, когда все пространственные размеры удваиваются?

Решение

Поскольку площадь является произведением двух пространственных измерений, она увеличивается в четыре раза, когда каждое измерение удваивается ( A _final = (2 d ) ² = 4 d ² = 4 А _{начальный} ).А расстояние просто удваивается. Поскольку разница температур и коэффициент теплопроводности не зависят от пространственных размеров, скорость передачи тепла за счет теплопроводности увеличивается в четыре раза, разделенные на два или два:

[латекс] \ left (\ frac {Q} {t} \ right) _ {\ text {final}} = \ frac {kA _ {\ text {final}} \ left (T_2-T_1 \ right)} {d_ {\ text {final}}} = \ frac {k \ left (4A _ {\ text {initial}} \ right) \ left (T_2-T_1 \ right)} {2d _ {\ text {initial}}} = 2 \ frac {kA _ {\ text {initial}} \ left (T_2-T_1 \ right)} {d _ {\ text {initial}}} = 2 \ left (\ frac {Q} {t} \ right) _ {\ text {initial}} \\ [/ latex]

Сводка раздела

• Теплопроводность — это передача тепла между двумя объектами, находящимися в непосредственном контакте друг с другом.
• Скорость теплопередачи [латекс] \ frac {Q} {t} \\ [/ latex] (энергия в единицу времени) пропорциональна разнице температур T ₂ — T ₁ и площадь контакта A и обратно пропорциональна расстоянию d между объектами: [latex] \ frac {Q} {t} = \ frac {\ text {kA} \ left ({T} _ {2} — {T} _ {1} \ right)} {d} \\ [/ latex].

Концептуальные вопросы

1. Некоторые электроплиты имеют плоскую керамическую поверхность со скрытыми нагревательными элементами.Кастрюля, поставленная над нагревательным элементом, будет нагрета, при этом безопасно прикасаться к поверхности всего на несколько сантиметров. Почему керамика с проводимостью меньше, чем у металла, но больше, чем у хорошего изолятора, является идеальным выбором для плиты?
2. Свободная белая одежда, закрывающая большую часть тела, идеальна для обитателей пустыни как на жарком солнце, так и в холодные вечера. Объясните, чем выгодна такая одежда и днем, и ночью.

Рисунок 5.Джеллабию носят многие мужчины в Египте. (кредит: Зерида)

Задачи и упражнения

1. (a) Рассчитайте коэффициент теплопроводности через стены дома толщиной 13,0 см, у которых средняя теплопроводность в два раза выше, чем у стекловаты. Предположим, что нет ни окон, ни дверей. Площадь стен составляет 120 м 2 ² , их внутренняя поверхность имеет температуру 18,0ºC, а внешняя поверхность — 5,00ºC. (b) Сколько комнатных обогревателей мощностью 1 кВт потребуется для уравновешивания теплопередачи за счет теплопроводности?
2. Скорость отвода тепла из окна в зимний день достаточно высока, чтобы охладить воздух рядом с ним.Чтобы увидеть, насколько быстро окна передают тепло за счет теплопроводности, рассчитайте коэффициент теплопроводности в ваттах через окно ² размером 3,00 м и толщиной 0,635 см (1/4 дюйма), если температура внутренней и внешней поверхностей составляет 5,00 ºC и −10,0ºC соответственно. Такая высокая скорость не будет поддерживаться — внутренняя поверхность остынет и даже может образоваться иней.
3. Рассчитайте скорость отвода тепла от тела человека, предполагая, что внутренняя температура ядра составляет 37,0 ° C, а температура кожи равна 34.0ºC, толщина тканей в среднем составляет 1,00 см, а площадь поверхности составляет 1,40 м ² .
4. Предположим, вы стоите одной ногой на керамическом полу и одной ногой на шерстяном ковре, соприкасаясь каждой ногой на площади 80,0 см. ² . И керамика, и ковер имеют толщину 2,00 см и температуру на нижней стороне 10,0 ° C. С какой скоростью должна происходить теплопередача от каждой ступни, чтобы верхняя часть керамики и ковра поддерживала температуру 33,0 ° C?
5. Человек потребляет 3000 ккал пищи за один день, преобразовывая большую ее часть для поддержания температуры тела.Если он теряет половину этой энергии из-за испарения воды (при дыхании и потоотделении), сколько килограммов воды испаряется?
6. (a) Огненосец бежит по раскалённым углям, не получив ожогов. Рассчитайте теплопроводность, передаваемую подошве одной ступни огнехожника, учитывая, что нижняя часть ступни представляет собой мозоль толщиной 3,00 мм с проводимостью на нижнем пределе диапазона для древесины, а ее плотность составляет 300 кг / м 2. ³ . Площадь контакта 25,0 см ² , температура углей 700ºC, время контакта 1.00 с. (b) Какое повышение температуры происходит в 25,0 см ³ пораженной ткани? (c) Как вы думаете, какое влияние это окажет на ткань, учитывая, что каллус состоит из мертвых клеток?
7. (а) Какова скорость теплопроводности через мех толщиной 3 см у крупного животного с площадью поверхности 1,40 м ² ? Предположим, что температура кожи животного 32,0ºC, температура воздуха –5,00ºC и мех имеет такую ​​же теплопроводность, как воздух.(б) Какой прием пищи потребуется животному в течение одного дня, чтобы восполнить эту теплопередачу?
8. Морж передает энергию путем теплопроводности через свой жир с мощностью 150 Вт при погружении в воду с температурой –1,00 ° C. Внутренняя температура моржа составляет 37,0ºC, а его площадь поверхности составляет 2,00 м ² . Какова средняя толщина его подкожного жира, который имеет проводимость жировых тканей без крови?

   Рис. 6. Морж на льду. (Источник: капитан Бадд Кристман, Корпус NOAA)

9. Сравните коэффициент теплопроводности через 13.Стена толщиной 0 см, имеющая площадь 10,0 м ² и удвоенную теплопроводность, чем у стекловаты, со скоростью теплопроводности через окно толщиной 0,750 см и площадью 2,00 м ² , предполагая одинаковую разницу температур между ними.
10. Предположим, что человек покрыт с головы до ног шерстяной одеждой средней толщины 2,00 см и передает энергию посредством теплопроводности через одежду со скоростью 50,0 Вт. Какова разница температур в одежде, учитывая, что площадь поверхности равна 1.40 м ² ?
11. Некоторые поверхности плит сделаны из гладкой керамики, что облегчает их очистку. Если керамика имеет толщину 0,600 см и теплопроводность происходит через ту же площадь и с той же скоростью, что и в примере 2, какова разница температур в ней? Керамика имеет такую ​​же теплопроводность, как стекло и кирпич.
12. Один из простых способов сократить расходы на отопление (и охлаждение) — это добавить дополнительную изоляцию на чердаке дома. Предположим, что в доме уже есть 15 см стекловолоконной изоляции на чердаке и на всех внешних поверхностях.Если добавить на чердак еще 8,0 см стеклопластика, то на какой процент упадет стоимость отопления дома? Возьмем одноэтажный дом размером 10 м на 15 м на 3,0 м. Не обращайте внимания на проникновение воздуха и потерю тепла через окна и двери.
13. (a) Рассчитайте коэффициент теплопроводности через окно с двойным остеклением, которое имеет площадь 1,50 м ² и состоит из двух стекол толщиной 0,800 см, разделенных воздушным зазором в 1,00 см. Температура внутренней поверхности 15.0ºC, а снаружи −10,0ºC. (Подсказка: на двух стеклянных панелях наблюдаются одинаковые перепады температуры. Сначала найдите их, а затем перепад температуры в воздушном зазоре. Эта проблема игнорирует повышенную теплопередачу в воздушном зазоре из-за конвекции.) (B) Рассчитайте скорость теплопроводность через окно толщиной 1,60 см той же площади и с такими же температурами. Сравните свой ответ с ответом на часть (а).
14. Многие решения принимаются на основе периода окупаемости: времени, которое потребуется за счет экономии, чтобы равняться капитальным затратам на инвестиции.Приемлемые сроки окупаемости зависят от бизнеса или философии. (Для некоторых отраслей период окупаемости составляет всего два года.) Предположим, вы хотите установить дополнительную изоляцию, о которой идет речь в вопросе 12. Если стоимость энергии составляет 1 доллар США за миллион джоулей, а стоимость изоляции составляет 4 доллара США за квадратный метр, тогда рассчитайте простой срок окупаемости. . Возьмем среднее значение Δ T для 120-дневного отопительного сезона, равное 15,0ºC.
15. Для человеческого тела, какова скорость теплопередачи через ткани тела при следующих условиях: толщина ткани 3.00 см, изменение температуры 2,00ºC, а площадь кожи 1,50 м ² . Как это соотносится со средней скоростью передачи тепла телу в результате потребления энергии около 2400 ккал в день? (Никакие упражнения не включены.)

Глоссарий

R-фактор: отношение толщины материала к проводимости

скорость кондуктивной теплопередачи: скорость теплопередачи от одного материала к другому

теплопроводность: свойство способности материала проводить тепло

Избранные решения проблем и упражнения

1.(а) 1,01 × 10 ³ Вт; (б) Один

3. 84.0 Вт

5. 2,59 кг

7. (а) 39,7 Вт; (б) 820 ккал

9. 35 к 1, окно к стене

11. 1.05 × 10 ³ К

13. (а) 83 Вт; (b) в 24 раза больше, чем у окна с двойным остеклением.

15. 20,0 Вт, 17,2% от 2400 ккал в день

Значение K, значение U, значение R, значение C — Insulation Outlook Magazine

В большинстве случаев основной характеристикой теплоизоляционного материала является его способность уменьшать теплообмен между поверхностью и окружающей средой или между одной поверхностью и другой поверхностью.Это известно как имеющее низкое значение теплопроводности. Как правило, чем ниже теплопроводность материала, тем выше его изоляционная способность для данной толщины материала и набора условий.

Если это действительно так просто, то почему существует так много разных терминов, таких как K-значение, U-значение, R-значение и C-значение? Вот обзор с относительно простыми определениями.

К-значение

K-value — это просто сокращение теплопроводности. Стандарт ASTM C168 по терминологии определяет этот термин следующим образом:

Теплопроводность, n: скорость установившегося теплового потока через единицу площади однородного материала, вызванного единичным градиентом температуры в направлении, перпендикулярном этой единице площади.

Это определение действительно не такое уж сложное. Давайте рассмотрим подробнее, по фразе.

Скорость теплового потока можно сравнить со скоростью потока воды, например, вода течет через насадку для душа со скоростью столько галлонов в минуту. Это количество энергии, обычно измеряемое в Соединенных Штатах в британских тепловых единицах, протекающее по поверхности в определенный период времени, обычно измеряемое в часах. Следовательно, временная скорость теплового потока выражается в британских тепловых единицах в час.

Устойчивое состояние просто означает, что условия стабильны, поскольку вода вытекает из душевой лейки с постоянной скоростью.

Однородный материал означает просто один материал, а не два или три, которые имеют однородный состав во всем. Другими словами, существует только один тип изоляции, в отличие от одного слоя одного типа и второго слоя второго типа. Также, для целей этого обсуждения, нет никаких сварных штифтов или винтов, или какого-либо конструкционного металла, проходящего через изоляцию; и пробелов нет.

А как насчет через единицу площади ? Это относится к стандартной площади поперечного сечения.Для теплового потока в Соединенных Штатах квадратный фут обычно используется в качестве единицы площади. Итак, у нас есть единицы в британских тепловых единицах в час на квадратный фут площади (для визуализации представьте себе, как вода течет со скоростью несколько галлонов в минуту, ударяясь о доску размером 1 фут x 1 фут).

Наконец, есть фраза единиц температурного градиента . Если два предмета имеют одинаковую температуру и соединены так, что они соприкасаются, тепло не будет переходить от одного к другому, поскольку они имеют одинаковую температуру. Для теплопроводности от одного объекта к другому, где оба соприкасаются, должна быть разница температур или градиент.Как только между двумя соприкасающимися объектами возникает температурный градиент , тепло начинает течь. Если между этими двумя объектами есть теплоизоляция, тепло будет течь с меньшей скоростью.

На данный момент у нас есть скорость теплового потока на единицу площади, на градус разницы температур с единицами британских тепловых единиц в час, на квадратный фут, на градус F.

Теплопроводность не зависит от толщины материала. Теоретически каждый кусок изоляции такой же, как и его соседний кусок.Ломтики должны быть стандартной толщины. В Соединенных Штатах для измерения толщины теплоизоляции обычно используются дюймы. Таким образом, нам нужно мыслить в терминах Btus теплового потока на дюйм толщины материала, в час, на квадратный фут площади, на градус F разницы температур.

После разбора определения ASTM C168 для теплопроводности , у нас есть единицы британских тепловых единиц в час на квадратный фут на градус F. Это то же самое, что и термин K-значение.

Значение C

Значение C — это просто сокращение теплопроводности. Для типа теплоизоляции значение C зависит от толщины материала; K-значение обычно не зависит от толщины (есть несколько исключений, не рассматриваемых в данной статье). Как ASTM C168 определяет теплопроводность?

Теплопроводность, n: скорость установившегося теплового потока через единицу площади материала или конструкции, вызванного единичной разностью температур между поверхностями тела.

ASTM C168 затем дает простое уравнение и единицы измерения. В единицах измерения дюйм-фунт, используемых в Соединенных Штатах, это британские британские тепловые единицы в час на квадратный фут на градус F разницы температур.

Эти слова довольно похожи на те, что в определении теплопроводности . Чего не хватает, так это единиц измерения в дюймах в числителе, потому что значение C для изоляционной плиты толщиной 2 дюйма составляет половину значения, как для изоляционной плиты из того же материала толщиной 1 дюйм.Чем толще изоляция, тем ниже ее коэффициент C.

Уравнение 1: значение C = значение K / толщина

R-ценность

Обычно этот термин используется для обозначения маркированного рейтинга эффективности теплоизоляции здания, который можно купить на складе пиломатериалов. Он используется реже для механической изоляции, но это все же полезный термин для понимания. Официальное обозначение — термостойкость. Вот как это определяет ASTM C168:

Сопротивление, тепловое, n: величина, определяемая разницей температур в установившемся режиме между двумя заданными поверхностями материала или конструкции, которая индуцирует единичный тепловой поток через единицу площади.

ASTM C168 затем предоставляет уравнение, за которым следуют типичные единицы. В единицах дюйм-фунт тепловое сопротивление измеряется в градусах F, умноженных на квадратные футы площади, умноженные на часы времени на Btus теплового потока.

Большинство людей знают, что для данного изоляционного материала, чем он толще, тем выше R-значение. Например, для определенного типа изоляционной плиты плита толщиной 2 дюйма будет иметь вдвое большее значение R, чем плита толщиной 1 дюйм.

Уравнение 2: R-значение = 1 / C-значение

Если значение C равно 0.5, то значение R равно 2,0. Его можно вычислить из уравнения для значения C в уравнении 1 выше:

Уравнение 3: R-значение = толщина / K-значение

Таким образом, если толщина составляет 1 дюйм, а значение K равно 0,25, тогда значение R равно 1, деленному на 0,25, или 4 (без единиц измерения для краткости).

Показатель U

Наконец, существует U-значение, официально известное как коэффициент теплопередачи . Это больше технический термин, используемый для обозначения тепловых характеристик системы, а не однородного материала.Определение ASTM C168 следующее:

Коэффициент пропускания, термический, n: передача тепла в единицу времени через единицу площади материальной конструкции и граничных воздушных пленок, вызванная единичной разницей температур между средами с каждой стороны.

Есть несколько новых терминов: граничные воздушные пленки и между средами на каждой стороне . Предыдущие определения не относились к окружающей среде.

Лучший способ проиллюстрировать коэффициент теплопередачи или значение U — это пример.Рассмотрим стену типичного изолированного дома с номинальными панелями 2 x 4 (которые на самом деле имеют размер 1-1 / 2 дюйма x 3-1 / 2 дюйма), расположенными на расстоянии 16 дюймов по центру, идущими вертикально. На внутренней стороне стены можно увидеть гипсовую стеновую панель толщиной 3/8 дюйма с пароизоляцией из пластиковой пленки, отделяющей гипсовую стеновую панель от деревянных стоек. Ватины из стекловолокна могут заполнять промежутки шириной 3-1 / 2 дюйма между стойками 2 x 4. На внешней стороне стоек могут быть изоляционные плиты из полистирола толщиной 1/2 дюйма, покрытые внешней деревянной обшивкой.В этом примере не будут учитываться двери и окна, а также значение K и толщина пластикового листа, используемого в качестве пароизоляции.

Расчет коэффициента теплопередачи стены достаточно сложен, чтобы выходить за рамки данной статьи, но для расчета коэффициента теплопередачи необходимо знать или хотя бы оценивать следующие значения: *

• Коэффициент теплопроводности воздушной пленки в помещении
• К-значение гипсокартона толщиной 3/8 дюйма
• К-значение деревянных стоек шириной 3-1 / 2 дюйма
• Расстояние между шпильками (в данном случае 16 дюймов)
• Коэффициент К стекловолоконной теплоизоляции, а также их толщина (3-1 / 2 дюйма)
• Ширина войлока из стекловолокна (16 дюймов минус 1-1 / 2 дюйма толщины деревянных стоек = 14-1 / 2 дюйма)
• Коэффициент К полистирольных плит и их толщина (1/2 дюйма)
• Коэффициент К и толщина древесного сайдинга
• Коэффициент C пленки наружного воздуха

Чем ниже значение U, тем ниже скорость теплового потока для данного набора условий.Система стен здания с хорошей изоляцией будет иметь гораздо более низкий коэффициент теплопередачи (коэффициент теплопередачи), чем неизолированная или плохо изолированная система.

Чтобы точно определить коэффициент теплопередачи системы механической изоляции, необходимо учесть передачу тепла через однородную изоляцию, а также через любые бреши и зазоры расширения с другим изоляционным материалом. Существует также пленка наружного воздуха и иногда пленка внутреннего воздуха.

На самом деле, многие неоднородные порции обычно не учитываются.Стандартные процедуры испытания теплопроводности обычно рассматривают материал как однородный. В реальных условиях жесткие материалы имеют стыки, а иногда и трещины. Эти несоответствия увеличивают коэффициент теплопередачи, чем если бы изоляция вела себя как однородный материал.

Понятия K-value, C-value, R-value и U-value можно обобщить в следующих правилах:

• Чем лучше изолирована система, тем ниже ее коэффициент теплопередачи.
• Чем выше характеристики изоляционного материала, тем выше его коэффициент сопротивления R и ниже коэффициент теплопроводности.
• Чем ниже коэффициент K конкретного изоляционного материала, тем выше его изоляционный показатель для определенной толщины и данного набора условий.

Это те свойства, от которых пользователи теплоизоляции зависят в плане экономии энергии, управления технологическими процессами, защиты персонала и контроля конденсации.

* Значения для всего вышеперечисленного можно найти в Справочнике по основам ASHRAE, глава 25: «Данные о передаче тепла и водяного пара». В главах с 23 по 26 того же руководства ASHRAE также обсуждается расчет коэффициента теплопередачи стены.

Рисунок 1

Сравнение нескольких изоляционных материалов

Рисунок 2

Взаимосвязь между значением R и значением K

Рисунок 3

Теплопередача через ограждающую конструкцию здания в действительности зависит от коэффициента теплопроводности стены или крыши, а не только от коэффициента теплоизоляции теплоизоляции.