Теплопроводность пенопласта 50 мм в сравнении с кирпичом: 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.
Egor11
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 и плотность пеноплэкса, сравнение с пенополистиролом ПСБ
Представлена сравнительная таблица значений коэффициента теплопроводности, плотности пеноплэкса и пенополистирола ПСБ различных марок в сухом состоянии при температуре 20…30°С. Указан также диапазон их рабочей температуры.
Теплоизоляцию пеноплэкс, в отличие от беспрессового пенополистирола ПСБ, производят при повышенных температуре и давлении с добавлением пенообразователя и выдавливают через экструдер. Такая технология производства обеспечивает пеноплэксу закрытую микропористую структуру.
Пеноплэкс, по сравнению с пенополистиролом ПСБ, обладает более низким значением коэффициента теплопроводности λ, который составляет 0,03…0,036 Вт/(м·град). Теплопроводность пеноплэкса приблизительно на 30% ниже этого показателя у такого традиционного утеплителя, как минеральная вата. Следует отметить, что коэффициент теплопроводности пенополистирола ПСБ в зависимости от марки находится в пределах 0,037…0,043 Вт/(м·град).
Плотность пеноплэкса ρ по данным производителя находится в диапазоне от 22 до 47 кг/м 3 в зависимости от марки. Показатели плотности пенополистирола ПСБ ниже — плотность самых легких марок ПСБ-15 и ПСБ-25 может составлять от 6 до 25 кг/м 3 , соответственно.
Максимальная температура применения пенополистирола пеноплэкс составляет 75°С. У пенопласта ПСБ она несколько выше и может достигать 80°С. При нагревании выше 75°С пеноплэкс не плавится, однако ухудшаются его прочностные характеристики. Насколько при таких условиях увеличивается коэффициент теплопроводности этого теплоизоляционного материала, производителем не сообщается.
| Марка пенополистирола | λ, Вт/(м·К) | ρ, кг/м 3 | tраб, °С |
|---|---|---|---|
| Пеноплэкс | |||
| Плиты Пеноплэкс комфорт | 0,03 | 25…35 | -100…+75 |
| Пеноплэкс Фундамент | 0,03 | 29…33 | -100…+75 |
| Пеноплэкс Кровля | 0,03 | 26…34 | -100…+75 |
| Сегменты Пеноплэкс марки 35 | 0,03 | 33…38 | -60…+75 |
| Сегменты Пеноплэкс марки 45 | 0,03 | 38…45 | -60…+75 |
| Пеноплэкс Блок | 0,036 | от 25 | -100…+75 |
| Пеноплэкс 45 | 0,03 | 40…47 | -100…+75 |
| Пеноплэкс Уклон | 0,03 | от 22 | -100…+75 |
| Пеноплэкс Фасад | 0,03 | 25…33 | -100…+75 |
| Пеноплэкс Стена | 0,03 | 25…32 | -70…+75 |
| Пеноплэкс Гео | 0,03 | 28…36 | -100…+75 |
| Пеноплэкс Основа | 0,03 | от 22 | -100…+75 |
| Пенополистирол ПСБ (пенопласт) | |||
| ПСБ-15 | 0,042…0,043 | до 15 | до 80 |
| ПСБ-25 | 0,039…0,041 | 15…25 | до 80 |
| ПСБ-35 | 0,037…0,038 | 25…35 | до 80 |
| ПСБ-50 | 0,04…0,041 | 35…50 | до 80 |
Следует отметить, что теплоизоляция пеноплэкс благодаря своей закрытой микропористой структуре практически не впитывает влагу, не подвергается воздействию плесени, грибков и других микроорганизмов, является экологичным и безопасным для человека утеплителем.
Кроме того, экструдированный пенополистирол пеноплэкс обладает достаточно высокой химической стойкостью ко многим используемым в строительстве материалам. Однако некоторые органические вещества и растворители, приведенные в таблице ниже, могут привести к размягчению, усадке и даже растворению теплоизоляционных плит.
Теплопроводность пенопласта от 50 мм до 150 мм — считаем теплоизоляцию
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.
Еще по этой теме на нашем сайте:
- Экструдированный или экструзионный пенополистирол — технические характеристики утеплителя
- Экструдированный пенополистирол, являясь высокотехнологичным материалом, по праву может называться уникальным. Потому он и получил такое широкое распространение в строительстве, производстве сантехники и еще ряде областей.
Пеноплекс или пенопласт — что лучше для утепления стен дома снаружи
- Известный всем пенопласт, когда-то конкурировавший исключительно со стекловатой, сегодня сам имеет массу производных материалов, которые, кстати, частенько уступают место другим современным видам утеплителя. К слову.
Коэффициент теплопроводности строительных материалов — таблица и цифры
- Первый вопрос, который возникает, у того, кто решил построить собственный дом, – какой использовать для этого материал. От этого зависит выбор фундамента, в свою очередь.
Теплопроводность утеплителей в таблице — сравнение утеплителей по теплопроводности
- Мы живем далеко не в самой жаркой стране на Земле, а значит, свои жилища вынуждены обогревать, по крайней мере, большую часть года. Этим и объясняется.
Добавить комментарий Отменить ответ
Вы можете подписаться на новые публикации по электронной почте.
Теплопроводность пенопласта — точные цифры
Пенопласт имеет следующие преимущества перед другими утеплительными материалами: экологичность, лёгкость, гигроскопичность, невысокая стоимость. Однако, главное достоинство — низкая теплопроводность пенопласта, которая делает его одним из наиболее распространенных теплоизолирующих материалов.
Общее описание
Пенопласт представляет собой плиты различной толщины, состоящие из вспененного материала – полимера. Теплопроводность пенопласта обеспечивается воздухом, из которого он состоит на 95-98%, т.е. газа, который не пропускает тепло.
Так как пенопласт в своей основе состоит из воздуха, то он имеет крайне низкую плотность, и, соответственно, малый удельный вес. Также пенопласт обладает очень хорошей звукоизоляцией (тонкие перегородки ячеек, заполненные воздухом – очень плохой проводник звуков).
В зависимости от исходного сырья (полимера) и процессов изготовления, можно производить пенопласт разной плотности, устойчивости к воздействию механических факторов, устойчивости к иным видам воздействия. В связи с вышеперечисленным, обусловливается выбор определенного вида пенопласта и его применение.
Характеристики теплопроводности пенопласта
Для того чтобы рассмотреть такую характеристику, как теплопроводность пенопласта, разберемся для начала, что из себя представляет в принципе теплопроводность материалов. Теплопроводностью называют количественную характеристику способности тела проводить тепло.
Это количество тепловой энергии (Ватт), которое любой материал способен провести через себя (метр), при определенной температуре (С) за определенное время. Обозначается — λ и выражается Вт/м•С.
Определим оптимальные размеры данного утеплителя исходя из его теплопроводных характеристик. На рынке стройматериалов большое множество различных утеплителей. Пенопласт, как мы уже знаем, обладает теплопроводностью очень низкой, но эта величина зависит от марки материала.
Например, пенопласт марки ПСБ-С 50 имеет плотность 50 кг/м3. Таким образом, его теплопроводность составляет 0,041 Вт/м•С (данные указаны при 20-30 С). Для пенопласта марки ПСБ-С 25 значение будет 0,041 Вт/м•С, а марки ПСБ-С 35 – 0,038 Вт/м•С. Приведенные величины коэффициентов теплопроводности указаны для пенопласта одинаковой толщины.
Наиболее заметна теплопроводность пенопласта при сопоставлении значений с другими теплоизоляционными материалами. К примеру, лист пенопласта 30-40 мм аналогичен объёму минваты в несколько раз большей, а толщина листа 150 мм заменяет 185 мм пенополистирола. Конечно, есть материалы, у которых коэффициент ниже. К таким относится и пеноплекс. 30 мм пеноплекса смогут заменить 40 мм пенопласта, при аналогичных условиях.
Какие листы выбрать?
Чтобы добиться наиболее эффективной теплоизоляции стены, необходимо правильно рассчитать толщину используемого утеплителя. Для примера рассчитаем, какой толщины нужен утеплитель для стены толщиной в один кирпич.
Сначала необходимо узнать общее теплосопротивление. Это постоянное значение, зависящее от климатических условий в определенной области страны. На юге России она составляет 2,8 кВт/м2, для полосы умеренного климата — 4,2 кВт/м2. Затем найдем теплосопротивление кирпичной кладки: R = p/k, где p – толщина стены, а k – коэффициент, указывающий, насколько сильно стена проводит тепло.
Имея начальные данные, мы можем узнать, какое теплосопротивление утеплителя необходимо использовать, применив формулу p=R*k. где R — общее теплосопротивление, а k — значение теплопроводности утеплителя.
Возьмем для примера пенопласт марки ПСБ-С 35, имеющий плотность 35 кг/м3 для стены, толщиной в один кирпич (0,25 м) в регионе средней полосы России. Общее теплосопротивление имеет значение 4,2 кВт/м2.
Для начала необходимо узнать теплосопротивление нашей стены (R1). Коэффициент для силикатного пустотного кирпича составляет 0,76 Вт/м•С (k1), толщина – 0,25 м (p1). Находим теплосопротивление:
R1 = p1 / k1 = 0,25 / 0,76 = 0,32 (кВт/м2).
Теперь находим теплосопротивление для утеплителя (R2):
R2 = R – R1 = 4.2 – 0,32 = 3,88 (кВт/м2)
Значение теплосопротивления пенопласта ПСБ-С 35 (k2) равен 0,038 Вт/м•С. Находим требуемую толщину пенопласта (p2):
p2 = R2*k2 = 3.88*0.038 = 0.15 м.
Вывод: при заданных условиях нам необходим пенопласт ПСБ-С 35 15 см.
Аналогичным способом можно сделать расчеты для любого материала, используемого в качестве утеплителя. Коэффициенты теплопроводности разных строительных материалов можно найти в специальной литературе или в сети Интернет.
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.
Содержание:
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.
Показатели теплопроводности пенополистирола
Климат в России очень холодный, поэтому практически любой дом, построенный за городом, приходится утеплять. Для этого можно использовать самые разные материалы. Одним из наиболее популярных является пенополистирол. Монтируется этот утеплитель элементарно. Коэффициент же теплопроводности у него ниже, чем у любого другого современного изолятора.
Что представляет собой пенополистирол
Изготавливается этот материал примерно по тому же принципу, что и любые другие вспененные утеплители. Сначала в специальную установку наливается жидкий стирол. После добавления в него особого реагента происходит реакция с выделением большого количества пены. Готовая вспененная густая масса до застывания пропускается через формовочный аппарат. В результате получаются листы материала с огромным количеством мелких воздушных камер внутри.
Такая структура плит и объясняет высокие изоляционные качества пенополистирола. Ведь воздух, как известно, тепло сохраняет очень хорошо. Существуют виды пенополистирола, в ячейках которых содержатся и другие газы. Однако самыми эффективными изоляторами все же считаются плиты именно с воздушными камерами.
Входящие в структуру пенополистирола ячейки могут иметь размер от 2 до 8 мм. На их стенки при этом приходится примерно 2% массы материала. Таким образом, пенополистирол на 98% состоит из воздуха.
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.
От чего зависит теплопроводность
Способность пенополистирольных плит сохранять тепло зависит в основном от двух факторов: плотности и толщины. Первый показатель определяется по количеству и размеру воздушных камер, составляющих структуру материала. Чем плотнее плита, тем больший коэффициент теплопроводности у нее будет.
Зависимость от плотности
В таблице ниже можно посмотреть каким именно образом теплопроводность пенополистирола зависит от его плотности.
| Плотность (кг/м3) | Теплопроводность (Вт/мК) |
| 10 | 0.044 |
| 15 | 0.038 |
| 20 | 0.035 |
| 25 | 0.034 |
| 30 | 0.033 |
| 35 | 0.032 |
Представленная выше справочная информация, однако, скорее всего, может пригодиться только владельцам домов, использовавшим пенополистирол для утепления стен, пола или потолка довольно-таки давно. Дело в том, что при изготовлении современных марок этого материала производители используют специальные графитовые добавки, в результате чего зависимость теплопроводности от плотности плит сводится практически на нет. В этом можно убедиться, взглянув на показатели в таблице:
| Марка | Теплопроводность (Вт/мК) |
| EPS 50 | 0.031-0.032 |
| EPS 70 | 0.033-0.032 |
| EPS 80 | 0.031 |
| EPS 100 | 0.03-0.033 |
| EPS 120 | 0.031 |
| EPS 150 | 0.03-0.031 |
| EPS 200 | 0.031 |
Зависимость от толщины
Разумеется, чем толще материал, тем лучше он сохраняет тепло. У современного пенополистирола толщина может колебаться в пределах 10-200 мм. По этому показателю его принято классифицировать на три больших группы:
- Плиты до 30 мм. Этот тонкий материал обычно используется при утеплении перегородок и внутренних стен зданий. Коэффициент его теплопроводности не превышает 0.035 Вт/мК.
- Материал толщиной до 100 мм. Пенополистирол этой группы может применяться для обшивки как внешних, так и для внутренних стен. Тепло такие плиты сохраняют очень хорошо и с успехом используются даже в регионах страны с суровым климатом. К примеру, материал толщиной 50 мм имеет теплопроводность в 0.031-0.032 Вт/Мк.
- Пенополистирол толщиной более 100 мм. Такие габаритные плиты чаще всего используются для изготовления опалубок при заливке фундаментов на Крайнем Севере. Теплопроводность их не превышает 0.031 Вт/мК.
Плиты до 30 мм. Этот тонкий материал обычно используется при утеплении перегородок и внутренних стен зданий. Коэффициент его теплопроводности не превышает 0.035 Вт/мК.Расчет необходимой толщины материала
Точно вычислить толщину необходимого для утепления дома пенополистирола довольно-таки сложно. Дело в том, что при выполнении этой операции следует учитывать массу самых разных факторов. К примеру, таких, как теплопроводность материала, выбранного для сооружения утепляемых конструкций и его разновидность, климат местности, тип облицовки и пр. Однако примерно рассчитать необходимую толщину плит все-таки можно. Для этого понадобятся следующие справочные данные:
- показатель требуемого теплосопротивления ограждающих конструкций для данного конкретного региона;
- коэффициент теплопроводности выбранной марки утеплителя.
Собственно сам расчет производится по формуле R=p/k, где p — толщина пенопласта, R — показатель теплосопротивления, k — коэффициент теплопроводности. К примеру, для Урала показатель R равен 3,3 м2•°C/Вт. Допустим, для утепления стен выбран материал марки EPS 70 с коэффициентом теплопроводности 0.033 Вт/мК. В этом случае расчет будет выглядеть следующим образом:
То есть толщина утеплителя для наружных ограждающих конструкций на Урале должна составлять минимум 100 мм. Обычно владельцы домов холодных регионов обшивают стены, потолки и полы двумя слоями пенополистирола на 50 мм. При этом плиты верхнего слоя располагают таким образом, чтобы они перекрывали швы нижнего. Таким образом можно получить максимально эффективное утепление.
Экструдированный пенополистирол
Обычный утеплитель этого типа маркируется буквами EPS. Вторая разновидность материала — экструдированный пенополистирол обозначается буквами XPS. Отличаются такие плиты от обычных, прежде всего, структурой ячейки. Он у них не открытая, а закрытая. Поэтому экструдированный пенополистирол гораздо меньше простого набирает влагу. То есть способен сохранять свои теплоизоляционные качества в полной мере даже под воздействием самых неблагоприятных факторов внешней среды. Коэффициент теплопроводности экструдированного пенополистирола в зависимости от марки может составлять 0.027-0.033 Вт/мК.
Сравнение утеплителей
Таким образом, экструдированный и обычный пенополистирол считаются у владельцев загородных участков едва ли не самыми лучшими видами утеплителя. Ниже представляем вашему вниманию таблицу с коэффициентами теплопроводности других видов изоляторов.
| Материал | Коэффициент теплопроводности (Вт/мК) |
| Минеральная вата | 0.045-0.07 |
| Стекловата | 0.033-0.05 |
| Керамзит | 0.16 |
| Керамзитобетон | 0.31 |
| Пенополиуретан | 0.02-0.041 |
Как видите, лучше пенополистирола, коэффициент теплопроводности которого составляет 0.031-0.033 Вт/мК, стены, потолки и полы можно утеплить только пенополиуретаном. Однако последний стоит очень дорого. К тому же при его нанесении используется специальное конструктивно сложное оборудование. А следовательно, наилучшим вариантом изолятора в плане способности сохранять тепло на данный момент является все же именно пенополистирол.
Процесс строительства любого жилого или промышленного объекта начинается с разработки проекта. В нем необходимо предусмотреть взаимное расположение всех элементов конструкции, а также учесть качество применяемых материалов. Все они обладают разными физическими характеристиками. В каждом случае производители предусматривают коэффициенты теплопроводности строительных материалов.
Благодаря знанию данного параметра быстрее проводится разработка и постройка зданий, обеспечивающих экономию ресурсов. Внутри помещений образуется приятный микроклимат не только зимой, но и летом. Часто в таком случае помогает таблица теплопроводности материалов. В нее входят наиболее популярные строительные компоненты.
Определение базового понятия
Теплопроводность строительных материалов характеризуется возможностью перераспределения энергии от более теплых частиц к более прохладным участкам. Перераспределение будет происходить до тех пор, пока не сформируется тепловой баланс. Фактически на всех участках конструкции будет единая температура.
Явление имеет актуальность для всех ограждающих элементов домостроения, которыми являются:
-
наружные стены; -
внутренние перегородки; -
пол; -
крыша; -
потолок и другие перекрытия.
Теплопроводность утеплителей определяется временем, в течение которого за счет теплопередачи температурные условия внутри здания станут соответствовать условиям снаружи. Оптимальным является наиболее продолжительный процесс, растянутый на длительный временной интервал. В таком случае за счет применяемых материалов и фактур удастся оптимизировать расходы на эксплуатацию.
Сравнение показателей теплосбережения разных стройматериалов
Определяя, например, теплопроводность пенополистирола или каких-либо экструдированных его разновидностей, необходимо знать, что данный параметр позволяет определять какое количество тепловой энергии за установленную единицу времени проходит сквозь единицу поверхности. Применяется исчисление Вт/(м*градус). Соответственно, чем численное значение больше, тем эффективнее проводится тепло через указанное вещество, а все процессы, связанные с теплообменом станут проходить быстрее.
Создавая проект дома, бани, гаража или иной бытовой постройки, нужно самостоятельно учитывать данный фактор. При этом подбирать утеплители необходимо с минимальными значениями проводимости тепла.
Некоторые примеры практического применения
Практическая ценность такого знания заключается в том, чтобы сравнивать разные материалы всевозможной толщины с другими, определяя оптимальные параметры. Так теплопроводность пенопласта 50 мм в сравнении с кирпичной двухрядной кладкой будет примерно равной. Это значит, для того чтобы создать стену из кирпича сопоставимую с 10 см пенопласта, необходимо выкладывать ее в 4 кирпича, что является весьма затратным и нерациональным по использованию ресурсов.
Коэффициент теплопроводности кирпичей
Для сухой сосны коэффициент передачи тепла равен 0,17 Вт(м*град), а для пенобетона значение – 0,18, что является весьма близким. В таком случае оба вещества способны хранить тепло с идентичной способностью. Необходимо учитывать не только фактуру сырья, из которого изготовлена Важно! термическая отделка, но и его форму.
Примером служит разница пустотелого и полнотелого кирпича. В первом случае коэффициент составит 0,55, а во втором – 0,80 Вт(м*град). Наличие воздушной прослойки внутри блоков позволило почти в полтора раза повысить эффективность термоизоляции.
На практике опытные строители с успехом комбинируют различные материалы, используя их позитивные качества. Когда дом выложен из прочного кирпича, то для его утепления можно задействовать пенопласт. Его применяют снаружи и внутри здания, создавая многослойную конструкцию. Строители любят монтировать пенополистирол, так как он имеет один из минимальных коэффициентов, составляющий 0,03 Вт(м*град).
Взамен дорогим и долго строящимся домам из кирпичной кладки, приходят более прогрессивные технологии. Даже еще недавно популярные монолитные либо панельно-каркасные постройки уходят в прошлое. Их место занимают здания из ячеистого бетона. Он обладает показателями, сопоставимыми с характеристиками древесины. Стены не подвергаются сквозному промерзанию даже во время лютых морозов.
Шкала толщины стройматериалов при идентичных коэффициентах
Актуальный принцип применяется во время возведения каркасных легких домов, также его задействуют при возведении коттеджей, крупных складов, загородных супер- и мегамаркетов, всевозможных промышленных построек. При соблюдении технологии возведенное подобным образом здание из современных строительных материалов с минимальным коэффициентом проводимости можно эксплуатировать в различных климатических условиях.
Для щитовых конструкций формируют заготовки из листов OSB, между которыми крепится минвата или экструдированный пенополистирол. Такие стены вполне справляются с функцией по созданию комфортного микроклимата внутри помещения.
ВИДЕО: Как сделать теплотехнический расчет дома
Что может повлиять на изменение характеристик
На коэффициент теплопроводности могут оказывать влияние разные технологические факторы:
Пористость
Образуемые технологические пустоты внутри базового вещества не допускают однородности фактуры. В процессе прохода тепловой струи часть энергии передается в газовые пустоты. Так как установлено, что сухой воздух имеет коэффициент 0,02 Вт(м*град), то чем больше в фактуре пустот, тем будет больше понижаться коэффициент передачи тепловой энергии.
Пористый камень
Размеры пор
Наибольшей эффективностью обладают малые замкнутые поры. За счет них существенно снижается скорость теплового потока. Для случаев с крупными порами необходимо добавлять явление перемещение тепла при помощи конвекции.
Плотность материала
Высокое значение данного показателя характеризуется достаточно близким расположением частиц внутри вещества. Таким образом между его составляющими тепло перемещается достаточно быстро. Для определения зависимости между плотностью и теплопроводностью используются специальные справочники.
Уровень влажности
Необходимо учитывать, что вода в чистом виде обладает теплопроводностью со значением 0,6 Вт/(м*град). Когда утеплитель промокает, то это значит, что на место воздушных ячеек проникает влага. Так как воздух имеет коэффициент 0,02, а вода 0,6, то структура теряет изоляционные свойства пропорционально степени увлажнения. Часто эта зависимость не линейная, а экспоненциальная.
Температура окружающей среды
Также оказывает влияние на итоговое значение. Для расчета берется формула λ=λо*(1+b*t), в которой под λо подразумевается коэффициент теплопроводности при нулевой температуре, b – определенная справочная величина термокоэффициента, а t – действующее значение в градусах Цельсия.
Имеет значение и то, где установлен утеплитель, чтобы увеличить или уменьшить показатели паропроницаемости и проводимости тепла
Чтобы обеспечить правильные параметры по теплоизоляции для здания, необходимо соблюдать действующие нормативные акты, к которым относятся следующие:
-
СП 23-101-2004 – используются в процессе создания проектов тепловой защиты; -
СНиП23-01-99 – устанавливают параметры строительной климатологии; -
СНиП 23-02-2003 – необходимы при актуальных расчетах термической защиты зданий.
Таблица теплопроводности строительных материалов
ВИДЕО: Из чего стоит дом построить
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.
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:
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.
Теплопроводность самого материала проверяют с помощью нагрева одной стороны листа и измерения количества энергии, переданной методом кондукции на противоположную поверхность в единицу времени.
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:
А вот с изменением толщины разница становится куда более заметной. К примеру, у самых тонких листов в 40 мм при плотности 25 кг/м 3 показатель теплопроводности может составлять 0,136 Вт/м·°С, а 100 мм того же пенополистирола пропускают всего 0,035 Вт/м·°С.
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.
Основной характеристикой, благодаря которой пенополистирол получил широкое признание в качестве материала для утепления №1, является сверхнизкая теплопроводность пенопласта. Относительно небольшая прочность материала с лихвой компенсируется такими преимуществами, как стойкость к воздействию большинства агрессивных соединений, небольшой вес, нетоксичность и безопасность при работе. Хорошие теплоизолирующие свойства пенопласта дают возможность обустроить утепление дома по относительно небольшой цене, при этом долговечность такого утепления рассчитана на срок не менее 25 лет службы.
Способность материала к теплопередаче, проводить или задерживать тепловые потоки принято оценивать коэффициентом теплопроводности. Если посмотреть на его размерность – Вт/м∙С о , то становится понятным, что это величина удельная, то есть определенная для следующих условий:
Согласно упрощенной методике, при расчетах термического сопротивления слоя пенопластового утеплителя нужно умножить толщину материала на коэффициент теплопроводности, затем умножить или разделить на несколько коэффициентов, используемых для того, чтобы учесть реальные условия работы теплоизоляции. Например, сильное обводнение материала, или наличие мостиков холода, или способ монтажа на стены здания.
Насколько теплопроводность пенопласта отличается от других материалов, можно увидеть в приведенной ниже сравнительной таблице.
На самом деле не все так просто. Для определения значения теплопроводности можно составить своими руками или использовать готовую программу для расчета параметров утепления. Для небольшого объекта обычно так и поступают. Частник или самозастройщик может вообще не интересоваться теплопроводностью стен, а уложить утепление из пенопластового материала с запасом в 50 мм, что будет вполне достаточно для самых суровых зим.
Большие строительные компании, выполняющие утепление стен на площади десятков тысяч квадратов, предпочитают поступать более прагматично. Выполненный расчет толщины утепления используется для составления сметы, а реальные значения теплопроводности получают на натурном объекте. Для этого наклеивают на участок стены несколько различных по толщине листов пенопласта и измеряют реальное термосопротивление утеплителя. В результате удается рассчитать оптимальную толщину пенопласта с точностью до нескольких миллиметров, вместо приблизительных 100 мм утеплителя можно уложить точное значение 80 мм и сэкономить немалую сумму средств.
Насколько выгодно использование пенопласта в сравнении с типовыми материалами, можно оценить из приведенной ниже диаграммы.
Величина теплопроводности пенопласта, как и любого другого материала, зависит от трех основных составляющих:
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 +20 о С 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.
Заключение
Теплопроводность пенопласта практически не меняется с течением времени, как, например, у минеральной ваты или газосиликатных блоков. Единственной проблемой является деградация пенополистирола под действием солнечных лучей и рассеянного ультрафиолета. При длительном облучении материал становится рыхлым, покрывается трещинами и легко наполняется конденсатом, поэтому для сохранения первоначального значения теплопроводности необходимо закрывать утеплитель облицовкой.
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
Теплопроводность пенопласта от 50 мм до 150 мм — считаем теплоизоляцию
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.
Еще по этой теме на нашем сайте:
- Экструдированный или экструзионный пенополистирол — технические характеристики утеплителя
- Экструдированный пенополистирол, являясь высокотехнологичным материалом, по праву может называться уникальным. Потому он и получил такое широкое распространение в строительстве, производстве сантехники и еще ряде областей.
Пеноплекс или пенопласт — что лучше для утепления стен дома снаружи
- Известный всем пенопласт, когда-то конкурировавший исключительно со стекловатой, сегодня сам имеет массу производных материалов, которые, кстати, частенько уступают место другим современным видам утеплителя. К слову.
Коэффициент теплопроводности строительных материалов — таблица и цифры
- Первый вопрос, который возникает, у того, кто решил построить собственный дом, – какой использовать для этого материал. От этого зависит выбор фундамента, в свою очередь.
Теплопроводность утеплителей в таблице — сравнение утеплителей по теплопроводности
- Мы живем далеко не в самой жаркой стране на Земле, а значит, свои жилища вынуждены обогревать, по крайней мере, большую часть года. Этим и объясняется.
Добавить комментарий Отменить ответ
Вы можете подписаться на новые публикации по электронной почте.
Каким коэффициентом теплопроводности обладает пенопласт?
Утеплить помещение можно различными методами. Например, использовать пенопласт. Его отличительная характеристика – это высокие эксплуатационные качества. Самым основным достоинством пенопласта является низкая теплопроводность. Это качество помогает хорошо сохранять тепло. Помимо этого, пенопласт имеет и другие плюсы.
- Практичность.
- Экологичность.
- Легкость.
- Простая установка.
- Способность выдерживать температурные перепады.
- Доступная цена.
Факторы, влияющие на теплопроводность
Плиты пенопласта изготавливаются различной толщины. Поэтому существуют многочисленные факторы, которые влияют на тепловодность материала.
- Толщина слоя. Чтобы добиться качественного энергосбережения, необходимо делать слой толще. Например, слой в 5 см будет меньше пропускать тепла, чем слой в 1 см.
- Структура материала. Его пористость усиливает изоляционные качества. Все потому что в ячейках содержится воздух. А он хорошо сохраняет теплопроводность пенопласта.
- Влажность. В процессе хранения пенопласт необходимо защищать от влаги. Она неблагоприятно влияет на характеристики материала, даже наоборот.
- Средняя температура слоя. Если температура увеличится, это повлечет за собой последствия. Эффективность использования изолятора станет хуже.
Толщина слоя. Чтобы добиться качественного энергосбережения, необходимо делать слой толще. Например, слой в 5 см будет меньше пропускать тепла, чем слой в 1 см.Разновидность и показатели пенопласта
Строительный рынок предлагает большой выбор утеплительного материала. Пенопласт имеет низкую теплопроводность. Но этот показатель может меняться, в зависимости от разновидности полистирола. Если сравнивать с другими утеплителями, можно сделать определенные выводы. Например, лист пенопласта плотностью 50-60 мм можно заменить большим объемом минеральной ваты. Материал плотностью 100 мм можно заменить вспененным полистиролом с показателями 123 мм. Характеристики этих видов утеплителей немного схожи. Поэтому и разбежность небольшая. Показатели пенопласта превышают и характеристики базальтовой ваты.
Особенности теплопроводности
Пенополистирол хорошо сохраняет не только тепло, но и холод. Такие возможности объясняются благодаря его строению. В состав этого материала конструктивно входит огромное количество герметичных многогранных ячеек. Каждая имеет размер от 2 до 8 мм. И внутри каждой ячейки есть воздух, в составе 98%. Именно он и служит отличным теплоизолятором. Оставшиеся 2% всей массы материала приходится на полистирольные стенки ячеек.
В этом можно убедиться, если взять, например, кусок пенопласта. Толщиной 1 метр и площадью 1 квадратный метр. Одну сторону нагреть, а другую сторону оставить холодной. Разница между температурами будет десятикратная. Чтобы получить коэффициент теплопроводности, необходимо измерить количество теплоты, что переходит от теплой части листа на холодную.
Люди привыкли, постоянно интересоваться плотностью пенополистирола у продавцов. Все потому что плотность и тепло, тесно связаны между собой. На сегодняшний день современный пенопласт не требует проверки его плотности. Изготовление улучшенного утеплителя предусматривает добавление специальных графитовых веществ. Они делают коэффициент теплопроводности материала неизменным.
Теплопроводность пенополистирола в сравнении
Если сравнить пенопласт со многими другими строительными материалами, можно сделать колоссальные выводы.
Показатель теплопроводности пенопласта оставляет от 0,028 до 0,034 ватта на метр/Кельвин. Если плотность увеличивается, теплоизоляционные свойства экструзионного пенополистирола без графитовых добавок уменьшаются.
Слой экструзионного пенопласта в 2 см способен удержать тепло, как слой минеральной ваты в 3,8 см, как обычный пенопласт, слоем 3 см или как деревянная доска, толщина которой составляет 20 см. Для кирпича эти способности приравниваются к толщине стенки в 37 см. Для пенобетона – 27 см.
Классификация пенополистирола
Обычный пенопласт
Теплоизоляционный материал, который получают в результате вспенивания полистирола. Как уже упоминалось выше, его объем – это 98% воздуха, который запечатан в гранулы. Это говорит не только о его отличных теплоизоляционных качествах, но и о звукоизоляционных свойствах.
Главное преимущество материала – отсутствие способности поглощать влагу. Кроме того, он не гниет и биологически не разлагается. Долговечный материал, небольшой массы и удобный в использовании. Его можно приклеить к любому строительному материалу.
Пенополистирол легко подается горению, но в его составе есть такое вещество, как антипирена. Именно оно и наделяет пенопласт способностью самозатухать. Кроме того, пенополистирол нельзя использовать для утепления фасадов. Это объясняется его низкой паропроницаемостью. А для того чтобы провести работы с пенопластом под кровлей, следует хорошо продумать систему вентиляции.
Использование в зависимости от марки материала
- ПСБ-С 15. Маркировка пенопласта говорит о том, что им можно утеплить конструкции, которые не подвергаются механическим нагрузкам. Например, утепление кровли, пространства между стропами и потолочного перекрытия.
- ПСБ-С 25 и 25Ф. Распространенная маркировка пенополистирола. Говорит о том, что можно утеплять любую поверхность. Стены, фасады, потолки или напольное покрытие, кровлю.
- ПСБ-С 35 и 50. Таким материалом можно утеплять объекты, которые находятся под постоянно высокой нагрузкой.
Экструдированный пенополистирол
Теплоизоляционный материал, который обладает высоким эффектом и качеством. Его чаще всего используют для утепления ограждающих конструкций. И коэффициент теплопроводности колеблется от 0,027 до 0,033 Вт/м К.
Структура материала ячеистая. И полная закрытость каждой ячейки обеспечивает абсолютную защиту от проникновения воды. Поэтому такой материал и рекомендуют использовать там, где влажность повышенная или там, где материал может контактировать с водой. Это утепление подвального помещения или фундамента коттеджа. Даже в условиях недостаточной гидроизоляции, экструдированный пенополистирол сохранит свои теплоизоляционные качества.
Кроме этого, такой материал отличается высокой устойчивостью к различным деформациям. Эта особенность позволяет использовать его как утеплитель для поверхностей, несущие большие нагрузки. Например, экструдированным пенополистиролом можно утеплить фасады. Особенно если материал облицовки очень тяжелый.
Что касается температуры. Пенополистирол способен выдерживать резкие скачки, от -120 до +175 градусов. При этом его структура остается целой и невредимой.
Недостатками этого материала является горючесть, но, как и пенопласт, его составные элементы способны заставить его затухнуть. Контакт пенополистирола со сложными углеводами может привести к разрушению.
Утепление дома можно провести различными способами, например, с помощью пенопласта, который отличается высокими эксплуатационными характеристиками. К ним относятся: практичность, экологичность, небольшой вес, простота монтажа, невосприимчивость к перепадам температуры, а также доступная цена. Но главное преимущество — низкая теплопроводность пенопласта, позволяющая добиться отличного энергосбережения.
От чего зависят характеристики материала?
На способность проводить тепло влияет немало факторов, в частности:
- Толщина слоя. Иногда, чтобы добиться качественного энергосбережения, приходится применять большое количество изоляции. К примеру, теплопроводность пенопластовых плит 5 см будет ниже, чем 1 см при одинаковых показателях плотности.
- Строение. Пористая структура приводит к усилению изоляционных свойств, ведь в ячейках содержится воздух, прекрасно сохраняющий тепло.
- Влажность. Плиты во время хранения нужно оберегать от воздействия влаги. Связано это с тем, что жидкость не слишком благоприятно влияет на характеристики теплоизоляционных пенопластов: чем больше её скапливается, тем хуже.
- Средняя температура слоя. Её увеличение приводит к ухудшению эффективности использования изолятора.
Виды пенопласта и их показатели
На строительном рынке представлено огромное количество плит утеплителей. В целом, полистерольный пенопласт имеет низкую теплопроводность, но она меняется в зависимости от его вида. Примеры: листы с маркировкой ПСБ-С 15 обладают плотностью до 15 кг/м3 и толщиной от 2 см, при этом, описываемый показатель составляет до 0,037 Вт/(м*К) при температуре окружающей среды 20-30 °С. Его значение для листов 2-50 см с маркировкой ПСБ-С 35, плотностью не более 35 кг/м3 и 16-25 кг/м3 маркировки ПСБ-С 25 того же размера — 0,033 Вт/(м*К) и 0,035 Вт/(м*К) соответственно.
Лучше всего зависимость теплопроводности утеплителя из пенопласта от его толщины прослеживается при его сравнении с различными материалами. Так, лист 50-60 мм заменяет в два раза больший объём минеральной ваты, а 100 мм эквиваленты 123 мм вспененного пенополистирола, имеющего примерно схожие характеристики. Сильно проигрывает и базальтовая вата. А вот теплопроводность Пеноплекса несколько ниже, чем у пенопласта: для того, чтобы получить нормальные температурные условия в помещении, потребуется 20 и 25 мм соответственно.
Как определить, какие листы покупать?
Чтобы наиболее эффективно применить тот или иной способ изоляции, необходимо выбрать правильные размеры материала. Расчёты выполняются по следующему алгоритму:
- Узнать общее теплосопротивление. Это неизменная величина, которая зависит от климата в конкретном регионе. Например, для южных областей России она равняется 2,8, а для Средней полосы — 4,2 кВт/м2.
- Вычислить теплосопротивление самой стены по формуле R = p / k, что можно сделать, зная её толщину (р) и коэффициент способности проводить тепло (k).
- Исходя из постоянных показателей, узнать, какое значение сопротивления должно быть у изоляции.
- Вычислить требуемую величину по формуле p = R * k, где R — значение из предыдущего шага, а k — расчетный коэффициент теплопроводности для пенопласта.
В качестве примера стоит выяснить, какой необходим слой плит, имеющих плотность 30 кг/м3 для стены в один кирпич (около 0,25 м) в одном из южных регионов. Общее теплосопротивление не должно быть меньше 2,8 кВт/м2, притом, что коэффициент, определяемый по специальным таблицам, составляет 0,047 (Вт/м*к). Теперь нужно узнать другие параметры.
Коэффициент для силикатного кирпича k = 0,7 (Вт/м*к). Следует вычислить его теплосопротивление:
R = 0,25 / 0,7 = 0,36 (кВт/м2).
Тот же показатель рассчитывается и для утеплителя:
R = 2,8 – 0,36 = 2,44 (кВт/м2).
Остаётся узнать толщину изоляционного слоя:
p = 2,44 * 0,047 = 0,11 м.
Также можно вычислить это значение для других условий, например, для стены 0,51 м подходит изоляция в 70 мм. Таким образом, при подборе необходимых размеров пенопласта, экономится время и средства на укладку стены. Так, 10 см материала плотностью 15-17 кг/м3 заменяет кладку в один кирпич, а если взять более плотные листы, это позволит обойтись без двух рядов камня. Традиционно считается, что 2 см утеплителя эквивалентны около 50 см кирпича.
Теплопроводность пенопласта — точные данные
Пенопласт имеет следующие преимущества перед другими утеплительными материалами: экологичность, лёгкость, гигроскопичность, невысокая стоимость. Однако, главное достоинство — низкая теплопроводность пенопласта, которая делает его одним из наиболее распространенных теплоизолирующих материалов.
Общее описание
Пенопласт представляет собой плиты различной толщины, состоящие из вспененного материала – полимера. Теплопроводность пенопласта обеспечивается воздухом, из которого он состоит на 95-98%, т.е. газа, который не пропускает тепло.
Так как пенопласт в своей основе состоит из воздуха, то он имеет крайне низкую плотность, и, соответственно, малый удельный вес. Также пенопласт обладает очень хорошей звукоизоляцией (тонкие перегородки ячеек, заполненные воздухом – очень плохой проводник звуков).
В зависимости от исходного сырья (полимера) и процессов изготовления, можно производить пенопласт разной плотности, устойчивости к воздействию механических факторов, устойчивости к иным видам воздействия. В связи с вышеперечисленным, обусловливается выбор определенного вида пенопласта и его применение.
Характеристики теплопроводности пенопласта
Для того чтобы рассмотреть такую характеристику, как теплопроводность пенопласта, разберемся для начала, что из себя представляет в принципе теплопроводность материалов. Теплопроводностью называют количественную характеристику способности тела проводить тепло.
Это количество тепловой энергии (Ватт), которое любой материал способен провести через себя (метр), при определенной температуре (С) за определенное время. Обозначается — λ и выражается Вт/м•С.
Определим оптимальные размеры данного утеплителя исходя из его теплопроводных характеристик. На рынке стройматериалов большое множество различных утеплителей. Пенопласт, как мы уже знаем, обладает теплопроводностью очень низкой, но эта величина зависит от марки материала.
Например, пенопласт марки ПСБ-С 50 имеет плотность 50 кг/м3. Таким образом, его теплопроводность составляет 0,041 Вт/м•С (данные указаны при 20-30 С). Для пенопласта марки ПСБ-С 25 значение будет 0,041 Вт/м•С, а марки ПСБ-С 35 – 0,038 Вт/м•С. Приведенные величины коэффициентов теплопроводности указаны для пенопласта одинаковой толщины.
Наиболее заметна теплопроводность пенопласта при сопоставлении значений с другими теплоизоляционными материалами. К примеру, лист пенопласта 30-40 мм аналогичен объёму минваты в несколько раз большей, а толщина листа 150 мм заменяет 185 мм пенополистирола. Конечно, есть материалы, у которых коэффициент ниже. К таким относится и пеноплекс. 30 мм пеноплекса смогут заменить 40 мм пенопласта, при аналогичных условиях.
Какие листы выбрать?
Чтобы добиться наиболее эффективной теплоизоляции стены, необходимо правильно рассчитать толщину используемого утеплителя. Для примера рассчитаем, какой толщины нужен утеплитель для стены толщиной в один кирпич.
Сначала необходимо узнать общее теплосопротивление. Это постоянное значение, зависящее от климатических условий в определенной области страны. На юге России она составляет 2,8 кВт/м2, для полосы умеренного климата — 4,2 кВт/м2. Затем найдем теплосопротивление кирпичной кладки: R = p/k, где p – толщина стены, а k – коэффициент, указывающий, насколько сильно стена проводит тепло.
Имея начальные данные, мы можем узнать, какое теплосопротивление утеплителя необходимо использовать, применив формулу p=R*k. где R — общее теплосопротивление, а k — значение теплопроводности утеплителя.
Возьмем для примера пенопласт марки ПСБ-С 35, имеющий плотность 35 кг/м3 для стены, толщиной в один кирпич (0,25 м) в регионе средней полосы России. Общее теплосопротивление имеет значение 4,2 кВт/м2.
Для начала необходимо узнать теплосопротивление нашей стены (R1). Коэффициент для силикатного пустотного кирпича составляет 0,76 Вт/м•С (k1), толщина – 0,25 м (p1). Находим теплосопротивление:
R1 = p1 / k1 = 0,25 / 0,76 = 0,32 (кВт/м2).
Теперь находим теплосопротивление для утеплителя (R2):
R2 = R – R1 = 4.2 – 0,32 = 3,88 (кВт/м2)
Значение теплосопротивления пенопласта ПСБ-С 35 (k2) равен 0,038 Вт/м•С. Находим требуемую толщину пенопласта (p2):
p2 = R2*k2 = 3.88*0.038 = 0.15 м.
Вывод: при заданных условиях нам необходим пенопласт ПСБ-С 35 15 см.
Аналогичным способом можно сделать расчеты для любого материала, используемого в качестве утеплителя. Коэффициенты теплопроводности разных строительных материалов можно найти в специальной литературе или в сети Интернет.
В этом исследовании сверхлегкий пенобетон из пенополистирола (EFC) был изготовлен методом химического вспенивания, а его теплоизоляционные свойства были измерены переходным методом при различных температурах окружающей среды (от -10 до 40 °). С). Затем наблюдали влияние температуры и объемной доли EPS на теплопроводность и сухую плотность EFC. В конечном итоге уравнение Ченга – Вахона было модифицировано введением температурного параметра.Результаты показали, что теплопроводность EFC уменьшается с ростом температуры. Также было продемонстрировано, что подходящий объем частиц EPS может не только уменьшить теплопроводность EFC, но также уменьшить влияние температуры на теплопроводность. Теплопроводность EFC при различных температурах была точно предсказана в этом исследовании с использованием предложенной модели.
1. Введение
Пенобетон (ФК) — это тип легкого пористого материала на основе цемента с плотностью от 400 кг / м 3 до 1900 кг / м 3 , который широко используется в строительной отрасли, особенно для уменьшения собственной нагрузки на конструкции и для сохранения тепла, демпфирования, звукоизоляции и заполнения пор [1].По сравнению с органическими изоляционными материалами, ФК обладает более высокой прочностью, лучшей огнестойкостью и долговечностью [1–3]. Однако для удовлетворения более высоких требований к теплоизоляции плотность ФК должна быть дополнительно уменьшена до менее чем 400 кг / м 3 . В соответствующих исследованиях было обнаружено, что метод химического пенообразования больше подходит для сверхлегких ФК, чем для механического пенообразования [4–9].
Вспененный полистирол (EPS) был впервые представлен Куком в качестве легкого заполнителя для бетона в 1973 году [10].Благодаря превосходной изоляции и близким свойствам ячеистых частиц EPS оказывают существенное влияние на тепловые характеристики FC. Например, Sayadi et al. [11] добавили регенерированные частицы EPS в FC и обнаружили, что теплопроводность образца FC с объемной долей EPS 82% была снижена на 45%, а плотность — на 62,5%. Можно видеть, что EPS имеет широкие перспективы применения и большую потенциальную ценность в FC [12–14].
Теплопроводность является важным параметром, отражающим способность бетона передавать тепло.Многие исследования изучали теплопроводность композиционных материалов и выявили влияние различных факторов на теплопроводность [15]. Температура как внешнее условие оказывает существенное влияние на теплопроводность бетона [16–20]. Рахим и др. [21] проверили теплопроводность трех бетонных материалов на биологической основе при различных температурных условиях (от 10 до 40 ° C) в устойчивом состоянии с использованием метода защищенной горячей плиты. Они обнаружили, что теплопроводность бетонных материалов увеличивается с ростом температуры.Тандироглу [22] изучил теплопроводность легкого необработанного бетона с перлитовым заполнителем и установил функции зависимости теплопроводности, водоцементного отношения, количества перлита по массе и температуры. Предложенные эмпирические корреляции теплопроводности могут быть применимы в диапазоне температур от -70 до 30 ° C. Li et al. [23] обсудили общие модели теплопроводности, основанные на экспериментальных данных, и предложили модель прогнозирования теплопроводности ФК, но они не смогли учесть влияние внешних факторов окружающей среды на теплопроводность модели, таких как температура.Таким образом, теплопроводность различных типов бетона значительно различаются при изменении температуры. В настоящее время теоретические модели теплопроводности ФК игнорируют температурные эффекты.
В этом исследовании сверхлегкий пенобетон из пенополистирола (EFC) с различным содержанием EPS готовят методом химического пенообразования, и его теплопроводность измеряют при различных температурах окружающей среды (от -10 до 40 ° C). На основании результатов испытаний и существующих моделей теплопроводности, модель теплопроводности EFC получена путем температурной коррекции.
2. Экспериментальные программы
2.1. Соотношение сырья и смеси
Гелеобразный материал, использованный в этом исследовании, был сделан из китайского обычного портландцемента 42,5 и летучей золы класса I. Соответствующие технические индикаторы для этих двух материалов показаны в таблицах 1 и 2. Добавление летучей золы может оптимизировать структуру пор FC и улучшить ее теплоизоляционные характеристики. Кроме того, EPS имеет размеры частиц от 2 до 4 мм с кажущейся плотностью 18,8 кг / м 3 и теплопроводностью 0.0313 Вт / (м · К). Пенообразователь, использованный в этом тесте, представлял собой раствор перекиси водорода с концентрацией 30%. Стабилизатором был стеарат кальция. Агентом ранней прочности был нитрит натрия, а загустителем — эмульсия акрилатного сополимера. Используемая вода была водопроводной водой. Соотношение водного связующего, содержание пенообразователя и дозировка летучей золы были скорректированы для определения эталонного соотношения смеси, которое показано в таблице 3. В общей сложности 12 контрольных блоков химического вспенивания пенобетона EPS были приготовлены путем изменения объемной доли EPS (0% ∼60%).
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||
вес / вес: соотношение воды и связующего.
2.2. Прибор для испытаний
2.2.1. Тестер теплопроводности
Анализатор теплопроводности ISOMET 2114, произведенный в Словакии, был использован для теста теплопроводности (рис. 1). Прибор может быть использован для определения теплопроводности, объемного теплового потока и температуропроводности композитов на основе цемента [24]. Он основан на принципе теста переходных процессов, и диапазон измеряемых температур составляет 15∼ + 50 ° C с точностью 1 × 10 –4 Вт / (м · К).Прибор можно проверить с помощью зонда или плоской пластины. В этом испытании используется поверхностный зонд с диапазоном испытаний 0,04 ± 0,3 Вт / (м · К).
2.2.2. Испытательная коробка для высоких и низких температур
В этом испытании использовалась испытательная коробка для моделирования при высоких и низких температурах, разработанная Северо-Восточным сельскохозяйственным университетом. Его основные показатели эффективности приведены в таблице 4.
| ||||||||||||||
.
ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ И ТЕРМИЧЕСКАЯ РАЗЛИЧНОСТЬ
Транскрипция
1 ТЕРМОПРОВОДИМОСТЬ И ТЕРМИЧЕСКАЯ ДИФФУЗИВНОСТЬ
2 New Castle, DE США Линдон, UT США Hüllhorst, Германия Шанхай, Китай Пекин, Китай Токио, Япония Сеул, Южная Корея Тайбэй, Тайвань Бангалор, Индия Сидней, Австралия Гуанчжоу, Китай Эшборн, Германия Вецлар, Германия Брюссель, Бельгия Etten- Leur, Нидерланды Париж, Франция Elstree, Великобритания Барселона, Испания Милан, Италия Варшава, Польша Прага, Чешская Республика Sollentuna, Швеция Копенгаген, Дания Чикаго, IL США Сан-Паулу, Бразилия Мехико, Мексика Монреаль, Канада
3 Теплопроводность и температуропроводность Теплопроводность, температуропроводность и удельная теплоемкость определяют способность материала накапливать и передавать тепло.Тщательное понимание этих свойств имеет решающее значение для любого процесса или материала, который испытывает большой или быстрый температурный градиент или для которого является допустимым отклонение для изменения температуры. Точные значения этих свойств важны для моделирования и управления теплом, независимо от того, призван ли интересующий компонент изолировать, проводить или просто выдерживать изменения температуры. Информация об этих свойствах обычно используется в моделях теплопередачи всех сложностей. Измерения свойств теплопередачи также отражают важную информацию о составе, чистоте и структуре материала, а также вторичные рабочие характеристики, такие как устойчивость к тепловому удару.TA Instruments предоставляет полный спектр приборов для точного и точного измерения теплообменных свойств широкого спектра типов материалов и температур. Тепловые расходомеры Discovery обеспечивают прямое измерение теплопроводности материалов с низкой и средней проводимостью в соответствии с ASTM E1530. Приборы Discovery для измерения диффузии вспышки измеряют температуропроводность и удельную теплоемкость в соответствии с методом световой или лазерной вспышки, который идеально подходит для материалов с умеренной и высокой проводимостью в широком диапазоне температур.Уникальная технология источника и детектора делает Discovery Flash Diffusctivity самой точной платформой для измерений методом Flash.
4 Коэффициент температуропроводности по методу вспышки Коэффициент температуропроводности — это теплофизическое свойство, которое определяет скорость распространения тепла за счет теплопроводности при изменениях температуры. Чем выше температуропроводность, тем быстрее распространяется тепло.Коэффициент температуропроводности связан с теплопроводностью, удельной теплоемкостью и плотностью. Коэффициент температуропроводности a Теплопроводность l r C p Плотность Удельная теплоемкость Наиболее эффективным методом измерения температуропроводности является метод вспышки. Этот переходный метод характеризуется коротким временем измерения, полностью неразрушающий и обеспечивает значения с превосходной точностью и воспроизводимостью. Метод вспышки включает равномерное облучение небольшого, имеющего форму диска образца на его передней поверхности с очень коротким импульсом энергии.Конечная температура импульса энергии передней грани передней грани = T 0 + DT (t) Начальная температура, T 0 Толщина, L 1,0 История времени и температуры задней грани образца записывается посредством высокоскоростного сбора данных с оптического датчика с очень быстрый тепловой отклик. На основании этой зависящей от времени термограммы задней поверхности, температуропроводность образца определяется по толщине (L) образца и времени, за которое термограмма достигает половины максимального повышения температуры (t 1/2).Изменение температуры (A.U.) α = L2 t 1 / t 1/2 Время (сек) 2
5 ИК-детектор Фокусирующий объектив Объектив-фильтр Фильтр ИК-окна Автосэмплер Печь Образец образца Волновой проводник Оптика Светоотражающая оптика Высокоскоростной источник ксеноновых импульсов Источник вспышки Метод 3
6 лазерная вспышка discovery DLF-1200 Система лазерной вспышки Discovery является эталоном для высокопроизводительного анализа лазерной вспышки в широком диапазоне температур испытаний.Модуль источника вспышки состоит из нестандартного источника импульсов Nd: Glass Laser класса 1, который обеспечивает коллимированный монохроматический импульс энергии с шириной импульса от 300 мкс до 400 мкс. DLF-1200 идеально подходит для лабораторий, которым необходимо измерять теплопроводность, температуропроводность или теплоемкость образцов при температурах до 1200 ° C или требующих монохроматического импульса, присущего лазерному источнику в компактном настольном исполнении. DLF-1200 Измерения температуры образца в переходном режиме производятся ИК-детектором, охлаждаемым жидким азотом.Эта система обеспечивает высокоточное, быстрое реагирование, бесконтактное измерение температуры поверхности образца посредством лазерного импульса. DLF-1200 использует печь с резистивным нагревом для точного и стабильного контроля температуры. Система обеспечивает работу при температуре окружающей среды до 1200 С на воздухе, в инертном газе или в вакууме до 10-3 Торр. Простые в эксплуатации и безопасные в использовании, эти системы подходят для программ исследований и разработок, а также для контроля качества. Они просты в обслуживании и очень экономичны в эксплуатации.4
7 DLF-1200 Источник излучения Nd: стеклянный лазер Ширина импульса от 300 мкс до 400 мкс Энергия импульса (переменная) До 25 Дж Диапазон температуропроводности от 0,01 до 1000 мм 2 / с Диапазон теплопроводности от 0,10 до 2000 Вт / (м К) Повторяемость Теплопроводность ± 2% Теплопроводность ± 3,5% Теплопроводность ± 4% Точность Теплопроводность ± 2,3% Теплопроводность ± 4% Теплопроводность ± 5% Образец Температура окружающей среды Диапазон температур от RT до 1200 C Атмосфера Воздух, инертный, вакуум (10-3 торр ) Максимальное количество образцов 4 Размер образца 12.От 7 / 25,4 мм (d) до 6 мм (t) Значения повторяемости и точности отражают результаты систематических испытаний стандартных эталонных материалов. Метод вспышки 5
8 ксеноновая вспышка discovery DXF В платформе ксеноновой вспышки Discovery (DXF) используется высокоскоростной источник доставки ксеноновых импульсов (HSXD), который значительно дешевле и требует меньшего технического обслуживания, чем лазер, и дает эквивалентные результаты.Отражающая оптическая система использует мощность ксеноновой фотовспышки и передает ее на образец. Эта запатентованная оптика имеет анаморфную многогранную световую трубку, которая генерирует вспышку одинаковой интенсивности по всему образцу и эффективно собирает излучение ксеноновой лампы для максимально возможной интенсивности. DXF генерирует длительность импульса, которая короче (от 400 мкс до 600 мкс), чем многие коммерческие лазерные системы, при этом равномерно концентрируя достаточную мощность от источника вспышки непосредственно на всей поверхности образца.Благодаря этому оптимизированному оптическому расположению и широкому спектру света, образцы диаметром до 25 мм могут освещаться с достаточной энергией для проведения высокоточных измерений. Использование больших выборок уменьшает ошибки, связанные с неоднородностью, и позволяет проводить репрезентативные измерения плохо диспергированных композитов. DXF доступен в любой из трех конфигураций, каждая из которых имеет источник HSXD и обеспечивает различные диапазоны тестовой температуры. Платформа DXF подходит для программ исследований и разработок, а также для управления производством.DXF-200 DXF-200 — это тестовая система под окружающей средой. Используя эффективный механизм охлаждения жидким азотом, система обеспечивает точный и стабильный контроль температуры от -150 до 200 С на воздухе или в инертном газе. Традиционные ИК-детекторы демонстрируют низкую чувствительность при низких температурах. Чтобы преодолеть это ограничение, DXF-200 использует твердотельный детектор, который позволяет проводить высокочувствительные измерения в криогенных условиях. DXF-500 DXF-500 использует нихромовые нагреватели и алюминиевый корпус с воздушным охлаждением для работы при температуре окружающей среды до 500 C при продувке воздухом или инертным газом и герметичен до 10-2 торр.Измерения температуры переходного процесса производятся ИК-детектором, охлаждаемым жидким азотом. Эта система обеспечивает высокоточное, быстрое реагирование, бесконтактное измерение температуры поверхности образца с помощью импульса. DXF-900 В EM-900 используется печь с нагревом от сопротивления, обеспечивающая работу при температуре окружающего воздуха до 900 С на воздухе, в инертном газе или в вакууме до 10-3 Торр. Измерения температуры переходного процесса производятся ИК-детектором, охлаждаемым жидким азотом. Эта система обеспечивает высокоточное, быстрое реагирование, бесконтактное измерение температуры поверхности образца посредством импульса.6
9 DXF-200 DXF-500 DXF-900 Источник излучения Высокоскоростной ксеноновый импульс Высокоскоростной ксеноновый импульс Высокоскоростной ксеноновый импульс Источник доставки Источник доставки Источник импульса Ширина импульса от 400 мкс до 600 мкс 400 мкс до 600 мкс 400 мкс до 600 мкс Энергия импульса (переменная) До 15 Дж До 15 Дж До 15 Дж Диапазон температуропроводности от 0,01 до 1000 мм 2 / с 0,01 до 1000 мм 2 / с 0,01 до 1000 мм 2 / с Диапазон теплопроводности 0.От 10 до 2000 Вт / (м К) от 0,10 до 2000 Вт / (м К) от 0,10 до 2000 Вт / (м К) Повторяемость Теплопроводность ± 2% ± 2% ± 2% Теплопроводность ± 3,5% ± 3,5% ± 3,5% Теплопроводность ± 4% ± 4% ± 4% Точность Теплопроводность ± 2,3% ± 2,3% ± 2,3% Теплопроводность ± 4% ± 4% ± 4% Теплопроводность ± 5% ± 5% ± 5% Образец Диапазон температур окружающей среды — От 150 C до 200 C RT до 500 C RT до 900 C Атмосферный воздух, инертный воздух, инертный, воздух, инертный, вакуум (10-2 торр) вакуум (10-3 торр) Максимальный размер образца 12,7 / 25,4 мм (d) до 6 мм (т) 12.7 / 25,4 мм (д) 12,7 / 25,4 мм (д) до 6 мм (т) до 6 мм (т) Значения повторяемости и точности отражают результаты систематических испытаний стандартных эталонных материалов. Метод вспышки 7
Метод с 10 технологиями вспышки Прецизионная детекторная оптика Приборы Discovery Flash оснащены усовершенствованной детекторной оптикой, которая обеспечивает равномерное и точное измерение термограммы образца.С областью ИК-обнаружения, которая покрывает более 90% поверхности образца, собираются репрезентативные данные, которые не подвержены неоднородности образца. Оптическая схема детектора предназначена исключительно для измерения этой большой области выборки. Защитные изоляторы предотвращают попадание постороннего излучения, в том числе краевых эффектов, таких как сквозная вспышка, которые могут возникнуть в результате несовершенной подготовки образца. Интенсивность инфракрасного излучения настраивается на оптимальный диапазон детектора с помощью ИК-фильтров нейтральной плотности. В отличие от систем, которые используют несколько апертур или радужных оболочек для ослабления интенсивности, фильтр нейтральной плотности обеспечивает равномерную умеренность интенсивности и не содержит геометрических факторов и искажения спектральной полосы.Тщательно разработанная детекторная оптика обеспечивает непревзойденную точность во всем диапазоне температуропроводности. Сенсорная технология Приборы Discovery Flash используют высокочувствительные датчики с быстрым откликом для наиболее точного измерения переходных изменений температуры. Являясь неотъемлемым компонентом модуля окружающей среды, детектор настраивается на заводе по образцу и не требует замены или настройки пользователем. Тип детектора выбирается специально для диапазона рабочих температур модуля окружающей среды.Для измерений от умеренной до высокой температуры используется ИК-детектор антимонида индия (InSb). ИК-детектор охлаждается жидким азотом для обеспечения наиболее стабильной производительности и максимальной повторяемости. При более низких температурах запатентованный твердотельный ПИН-детектор обеспечивает оптимальную чувствительность и время отклика по сравнению с ИК-детектором. Амплитуда непосредственно измеренного сигнала (возникающего в результате импульса вспышки при -150 ° С) примерно в пять раз больше для твердотельного ПИН-детектора, чем для традиционного сигнала ИК-детектора при 25 ° С.Это устраняет необходимость в искусственном усилении сигнала, необходимом для ИК-детекторов, работающих при или ниже комнатной температуры. Преимущество этого улучшенного разрешения термограммы — большее отношение сигнал / шум, повышенная точность измерений удельной теплоемкости и теплопроводности, а также надежный набор данных для легкого анализа после испытания. EM-200 использует этот твердотельный ПИН-детектор, обеспечивая беспрецедентную точность и возможность измерения при более низких температурах, чем любая система на основе ИК-детектора.Непревзойденная точность Все исходные модули Discovery Flash используют постоянное отображение импульсов и возможность записи. Это позволяет проводить точные расчеты коррекции формы импульса и ширины импульса и наиболее точное определение t 0. Программное обеспечение для анализа данных Discovery Flash также использует новейшие методы коррекции потерь тепла. Метод Кларка и Тейлора используется как наиболее точная процедура общего назначения для точного определения температуропроводности на основе конечной ширины импульса, тепловых потерь излучения и неизотермических локальных условий образца.Кроме того, в программное обеспечение включено более 20 различных аналитических моделей и программ коррекции, обеспечивающих высочайшую точность для всех типов материалов. Доступные модели включают: Кларк и Тейлор Коуэн Дегиованни Коски Наименьшие квадраты Логарифмический момент Хекман Паркер 8
11 Простое хранение образцов Во всех системах Discovery Flash используется элегантная система хранения образцов, которая позволяет быстро и легко готовить и загружать образцы, обеспечивая оптимальные данные флэш-памяти.Держатели образцов определенных размеров поддерживают образец по периметру. Система не требует какого-либо давления или зажима, что делает ее очень подходящей для деликатных образцов. Лава (алюмосиликат) и муллит являются предпочтительными из-за их способности блокировать энергию вспышки вне образца. Держатели образцов глинозема также доступны. Стандартный и универсальный Стандартный Доступные размеры Квадрат (L) Круглый (D) 8 мм 8 мм 10 мм 10 мм 12,7 мм 12,7 мм 25,4 мм Толщина: до 6 мм. Метод вспышки широко принят и документирован в ASTM E1461, ASTM E2585, ASTM C714, DIN EN821, DIN 30905, ISO: 2008 и ISO 18755: 2005.Все инструменты TA Instruments Discovery Flash соответствуют этим стандартам и могут использоваться для получения точных, воспроизводимых результатов, которые можно легко сравнить между лабораториями. 9
12 производительность и точность автоматизации Все приборы Discovery Flash Diffusctivity включают в себя автоматизированные системы отбора проб. Эти системы позволяют измерять два или четыре образца в одном эксперименте.Хотя длительность отдельного измерения коэффициента диффузии очень мала, общее время эксперимента может быть значительным, если сделаны допуски для создания вакуума и инертной продувки и стабилизации высоких рабочих температур. В дополнение к экономии времени, связанной с пропускной способностью пробы, автоматизированные системы отбора проб обеспечивают существенное улучшение точности измерений. Измерения удельной теплоемкости основаны на сравнении идентичных экспериментов со вспышкой, выполненных на образце и контрольном материале.Такое сравнение последовательных экспериментов является наиболее надежным, если оно может быть выполнено в тех же условиях, без учета времени на охлаждение, откачку и повторный нагрев, которые требуются для инструментов с одним образцом. С помощью приборов Discovery Flash Diffusctivity образец и эталон могут быть измерены последовательно, при одинаковых обстоятельствах и за короткий промежуток времени. Это высокая точность измерения теплоемкости имеет важное значение для последующего расчета теплопроводности.10
13 теплопроводность Базовое введение Теплопередача за счет теплопроводности регулируется законом Фурье, который определяет теплопроводность, λ: Q / A l DT / L Тепловой поток Q через площадь поперечного сечения A возникает из перепад температуры, T, по длине, L. Стационарное измерение теплопроводности основано на точном измерении теплового потока и градиента температуры.Измерители теплопроводности TA Instruments DTC-25 и DTC-300 измеряют теплопроводность в соответствии с методом защищенного теплового потока ASTM E1530. В этом методе образец испытываемого материала удерживается под сжимающей нагрузкой между двумя поверхностями, каждая из которых контролируется при различной температуре. Нижняя поверхность является частью калиброванного датчика теплового потока. Поскольку тепло передается от верхней поверхности через образец к нижней поверхности, в стопке устанавливается осевой градиент температуры.Измеряя разницу температур по образцу вместе с выходным сигналом от датчика теплового потока, можно определить теплопроводность образца, когда толщина известна. Схема испытательной секции. Нагреватель верхней пластины A DTC-25 работает при комнатной температуре, поэтому боковые потери тепла незначительны. DTC-300 работает при более высоких температурах, когда боковые потери тепла в окружающую среду могут привести к ошибкам измерения. Эта ошибка устранена нижней пластиной образца благодаря использованию защитной печи, которая настроена на температуру образца; это сводит к минимуму боковые потери тепла и обеспечивает высочайшую точность измерений.Преобразователь теплового потока T 1 Q L Положительный тепловой контакт необходим и обеспечивается приложением воспроизводимой пневматической нагрузки к испытательному стеку. Для шероховатых образцов также могут использоваться термопасты. При работе с материалами, склонными к ползучести под нагрузкой, для определения зазора при заданном значении можно использовать ограничители. Твердые вещества DTC-T 2, такие как чистые и наполненные полимеры. Измерительные системы 25 и DTC-300 обычно используются для измерений, также доступны для использования со пастами и жидкостями, что делает прибор Discovery Thermal Conduction чрезвычайно универсальной системой.Теплопроводность теплоносителя 11
14 Измеритель теплопроводности DTC-25 DTC-25 Измеритель теплопроводности DTC-25 — это прибор для испытаний с одной температурой, используемый для быстрого определения теплопроводности твердых материалов с использованием метода защищенного теплового потока. Благодаря простоте управления, небольшому размеру образца и малому времени цикла, DTC-25 идеально подходит для контроля качества и проверки материалов.Металлы, керамика, полимеры, композиты, стекло и резина могут быть проверены точно. Тонкие образцы, такие как бумажные изделия и пластиковые пленки, также могут быть проверены. DTC-25 полностью автономен и не требует дополнительных измерительных приборов для измерения. Прибор откалиброван на заводе с использованием образцов с известным термическим сопротивлением, охватывающим диапазон прибора. Калибровочные эталонные наборы также доступны. Для обеспечения оптимальной производительности рекомендуется использовать дополнительный чиллер с подачей охлаждающей жидкости при фиксированной температуре.DTC-25 — простой, быстрый и точный лабораторный прибор. Метод Стандартный расходомер с контролем теплового потока ASTM E1530 Совместимость образцов Твердые вещества, пасты, жидкости, тонкие пленки Размер образца Толщина Максимум 32 мм в зависимости от теплового сопротивления. Тонкие пленки до 0,1 мм, с дополнительным программным обеспечением. Диаметр 50 мм. Температурный диапазон Рядом с окружающей средой. Диапазон теплопроводности от 0,1 до 20 Вт / м.К. Диапазон термического сопротивления до м 2 К / Вт. Точность ± 3%. Воспроизводимость ± 2%. 12
15 DTC-300 Теплопроводность Базовый измеритель Метод Метр защищенного теплового потока Стандартный метод испытаний ASTM E1530 Совместимость образцов Твердые вещества, пасты, жидкости, тонкие пленки Размер образца Толщина Максимальная толщина 25 мм Тонкие пленки до 0.1 мм с дополнительным программным обеспечением. Диаметр 50 мм. Диаметр. Температурный диапазон от -20 C до 300 C. Диапазон теплопроводности. 0,1 — 40 Вт / мК. Диапазон термического сопротивления [1] м 2 К / Вт [2] м 2 К / Вт [3] м 2. Точность K / W ± 3% Воспроизводимость ± 1-2% DTC-300 DTC-300 — это защищенный измеритель теплового потока, используемый для измерения теплопроводности различных материалов, включая полимеры, керамику, композиты, стекла, каучуки, некоторые металлы и другие материалы с низкой и средней теплопроводностью. Требуется только относительно небольшой тестовый образец.Не твердые вещества, такие как пасты или жидкости, могут быть проверены с использованием специальных контейнеров. Тонкие пленки также можно точно тестировать с использованием многослойной техники. Испытания проводятся в соответствии со стандартом ASTM E1530. Радиатор с водяным охлаждением позволяет работать с самой низкой температурой пробы около 50 ° С. Для полного использования диапазона прибора можно использовать дополнительный охлаждаемый циркулятор для обеспечения температуры радиатора до -40 ° С. Прибор снабжен один из трех модулей рабочего диапазона.Каждый модуль покрывает различные области теплового сопротивления. Различные модули легко взаимозаменяемы. Теплопроводность 13
![010 m 2 K/W [2] 0.002 0.020 m 2 K/W [3] 0.01 0.](/800/600/https/docplayer.net/docs-images/47/20832433/images/page_15.jpg "05 m 2 K/W Accuracy ±3% Reproducibility ±1-2% DTC-300 The DTC-300 is a guarded heat flow meter used to measure thermal conductivity of a variety of materials, including polymers, ceramics,")
16 приложений 0,5 Теплопроводность (Вт / м К) 0,4 Литературные значения Прямые измеренные значения (DTC-300) Теплопроводность Vespel Данные, приведенные на рисунке и в таблице, демонстрируют впечатляющую точность и точность измерителя теплопроводности DTC-300 на стандартный материал, веспель.Как показано в таблице, измеренная погрешность составляет менее 1% во всем диапазоне температур от температуры окружающей среды до 300 ° C. Температура (C) 300 Теплопроводность (Вт / м K) Температура (C) Литература прямого измерения Значения Ошибка (%)
17 Коэффициент температуропроводности (мм 2 / с) Теплопроводность (Вт / м К) Удельная теплоемкость (Дж / г К) Vespel Коэффициент температуропроводности Vespel — это полиимид, который является одним из обычно используемых эталонных материалов по теплопроводности, благодаря своей непротиворечивости теплофизические свойства.Однако имеется очень мало данных, описывающих его температуропроводность и удельную теплоемкость. На этом рисунке представлены данные для температуропроводности и удельной теплоемкости, полученные с использованием метода вспышки, причем последний также определяется с использованием дифференциального сканирующего калориметра. Из этих данных (и уравнения, найденного на странице 2) можно определить теплопроводность. Рассчитанная теплопроводность находится в хорошем соответствии со значениями, измеренными непосредственно методом защищенного теплового потока (показано на предыдущей странице).Температура (C) 25 Ультра-высокотемпературная керамика Температуропроводность (мм 2 / с) Zrb 2 Zrb 2 + 5% v Tib 2 Zrb 2 + 10% v Tib 2 Zrb 2 + 25% v Tib 2 Диборид циркония (ZrB 2 ) и диборид титана (TiB 2), классифицируются как керамика со сверхвысокими температурами из-за их температур плавления, превышающих 3000 ° C. ZrB 2 также отличается высокой прочностью и твердостью, хорошей химической стабильностью и высокой теплопроводностью и электрической проводимостью. , что делает ZrB 2 привлекательным вариантом для гиперзвукового полета и применения в транспортных средствах для входа в атмосферу.Новые поверхности управления с высокой маневренностью испытывают температуры свыше 2000 ° C из-за фрикционного нагрева на острых передних и задних кромках. Знание свойств термического переноса при температуре имеет решающее значение для управления этим теплом. Как видно на рисунке, увеличение содержания твердого раствора TiB 2 в ZrB 2 снижает температуропроводность во всем диапазоне температур использования, что легко выясняется по термодиффузионности DLF (мм 2 / с) Zrb 2 + 50% v Температура Tib (C) Алюминий через расплав. Теплофизические свойства образца могут резко измениться, поскольку он претерпевает фазовый переход, такой как плавление.Таким образом, для инструментов очень важно учитывать образец во время этих важных процессов. Данные на этом рисунке показывают измеренную температуропроводность алюминиевого стандарта, когда он нагревается до точки плавления (660 ° С). Обратите внимание на резкое падение температуропроводности при переходе образца из твердого состояния в жидкое. Температура (C) Применения 15
18 применений Вольфрамовые сплавы Вольфрамовые сплавы ценятся за их высокую твердость, что делает их идеальными для использования в режущих или абразивных инструментах или в соплах ракет, где также требуется эффективная теплопередача.Удельная теплоемкость (Дж / г К) Вольфрамовый вольфрамовый сплав 1 Вольфрамовый сплав 2 Вольфрамовый сплав 3 Данные на этих рисунках являются результатом исследования различных вольфрамовых сплавов по сравнению с образцом чистого вольфрама. Литературные значения удельной теплоемкости для чистого вольфрама были использованы для получения справочных данных для испытаний и анализа. Данные по температуропроводности и удельной теплоемкости были измерены на деталях из сплава с использованием системы DLF-1200. Температура (C) Данные демонстрируют дисперсию теплофизических свойств, которая может возникать как функция незначительных изменений в составе.Используя значения для чистого вольфрама в качестве эталона, два из сплавов показывают очень небольшое изменение удельной теплоемкости или теплопроводности. Однако наблюдается, что вольфрамовый сплав 3 имеет значительные отклонения в удельной теплоемкости. Это также найдено в расчетной теплопроводности, где сплав показывает разницу как по абсолютной величине, так и по температурной зависимости. Теплопроводность (Вт / м К) Вольфрамовый сплав вольфрама 1 Вольфрамовый сплав 2 Температура вольфрамового сплава (C) Термографит Термографит является распространенным эталонным материалом для температуропроводности методом вспышки, поскольку он стабилен в широком диапазоне температур и его теплофизических свойств были хорошо задокументированы.Данные на рисунке показывают измеренную температуропроводность термографита в диапазоне температур от температуры окружающей среды до 1200 ° С. При этих повышенных температурах измерение в инертной атмосфере (после вакуумирования) имеет решающее значение для получения точных результатов температуропроводности. Система DLF-1200 обеспечивает как температурный диапазон, так и контроль окружающей среды, необходимый для этих сложных условий. Температуропроводность (мм 2 / с) Температура (C) 16
19
20 таинструментов.com 2014 TA Instruments. Все права защищены. L
,
