Przewodność cieplna tabeli materiałów budowlanych w centymetrach. Przewodność cieplna podstawowych materiałów budowlanych. Idealny ciepły dom

Budowa dowolnego domu, czy to domku letniskowego, czy też skromnego Chatka należy rozpocząć od opracowania projektu. Na tym etapie układany jest nie tylko wygląd architektoniczny przyszłej konstrukcji, ale także jej właściwości konstrukcyjne i termiczne.

Głównym zadaniem na etapie projektu będzie nie tylko opracowanie mocnych i trwałych konstruktywne rozwiązania zdolne do utrzymania najbardziej komfortowego mikroklimatu minimalny koszt. Tabela porównawcza przewodności cieplnej materiałów może pomóc w dokonaniu wyboru.

Pojęcie przewodności cieplnej

Ogólnie proces przewodzenia ciepła charakteryzuje się przenoszeniem energii cieplnej z bardziej ogrzanych cząstek ciała stałego do mniej ogrzanych. Proces ten będzie trwał do osiągnięcia równowagi termicznej. Innymi słowy, dopóki temperatury się nie wyrównają.

W odniesieniu do otaczających konstrukcji domu (ścian, podłogi, stropu, dachu) o procesie wymiany ciepła będzie decydował czas, w którym temperatura wewnątrz pomieszczenia zrówna się z temperaturą środowisko.

Im dłużej trwa ten proces, tym bardziej komfortowe będzie pomieszczenie i tym bardziej ekonomiczne będzie ono pod względem kosztów eksploatacji.

Liczbowo proces wymiany ciepła charakteryzuje się współczynnikiem przewodności cieplnej. Fizyczne znaczenie współczynnika pokazuje, ile ciepła w jednostce czasu przechodzi przez jednostkę powierzchni. Te. im wyższa wartość tego wskaźnika, tym lepiej przewodzone jest ciepło, co oznacza, że ​​proces wymiany ciepła będzie przebiegał szybciej.

W związku z tym na scenie Praca projektowa konieczne jest projektowanie konstrukcji, których przewodność cieplna powinna być jak najniższa.

Powrót do indeksu

Czynniki wpływające na wartość przewodności cieplnej

Przewodność cieplna materiałów stosowanych w budownictwie zależy od ich parametrów:

1. Porowatość - obecność porów w strukturze materiału narusza jego jednolitość. podczas przechodzenia Przepływ ciepła część energii jest przenoszona przez objętość zajmowaną przez pory i wypełnioną powietrzem. Jako punkt odniesienia przyjmuje się przewodność cieplną suchego powietrza (0,02 W / (m * ° C)). Odpowiednio, im większą objętość zajmą pory powietrza, tym niższa będzie przewodność cieplna materiału.
2. Struktura porów - mały rozmiar porów i ich zamknięty charakter przyczyniają się do zmniejszenia szybkości przepływu ciepła. W przypadku zastosowania materiałów o dużych porach komunikacyjnych, oprócz przewodności cieplnej, w procesie wymiany ciepła będą uczestniczyć konwekcyjne procesy wymiany ciepła.
3. Gęstość - przy wyższych wartościach cząstki oddziałują ze sobą ściślej i w większym stopniu przyczyniają się do przenoszenia energii cieplnej. W ogólnym przypadku wartości przewodności cieplnej materiału w zależności od jego gęstości określa się albo na podstawie danych referencyjnych, albo empirycznie.
4. Wilgotność - wartość przewodności cieplnej wody wynosi (0,6 W/(m*°C)). Kiedy konstrukcje ścian lub izolacja ulegają zamoczeniu, suche powietrze jest wypychane z porów i zastępowane kroplami cieczy lub nasyconymi wilgotne powietrze. Przewodność cieplna w tym przypadku znacznie wzrośnie.
5. Wpływ temperatury na przewodność cieplną materiału odzwierciedla wzór:

λ=λо*(1+b*t), (1)

gdzie, λo - współczynnik przewodności cieplnej w temperaturze 0 °С, W/m*°С;

b - wartość odniesienia współczynnika temperaturowego;

t to temperatura.

Powrót do indeksu

Praktyczne zastosowanie wartości przewodności cieplnej materiałów budowlanych

Z pojęcia przewodności cieplnej wynika bezpośrednio pojęcie grubości warstwy materiału, aby uzyskać wymaganą wartość oporu przepływu ciepła. Opór cieplny jest wartością znormalizowaną.

Uproszczony wzór określający grubość warstwy będzie wyglądał następująco:

gdzie, H - grubość warstwy, m;

R - odporność na przenikanie ciepła, (m2*°С)/W;

λ - współczynnik przewodności cieplnej, W/(m*°С).

Ta formuła zastosowana do ściany lub sufitu ma następujące założenia:

• otaczająca struktura ma jednorodną strukturę monolityczną;
• użyte materiały budowlane mają naturalną wilgotność.

Podczas projektowania niezbędne znormalizowane i referencyjne dane są pobierane z dokumentacji regulacyjnej:

• SNiP23-01-99 - Klimatologia Budowlana;
• SNiP 23-02-2003 - Ochrona termiczna Budynki;
• SP 23-101-2004: Projektowanie ochrony termicznej budynków.

Powrót do indeksu

Przewodność cieplna materiałów: parametry

Przyjęto warunkowy podział materiałów stosowanych w budownictwie na konstrukcyjne i termoizolacyjne.

Materiały konstrukcyjne są wykorzystywane do budowy konstrukcji otaczających (ścian, ścianek działowych, sufitów). Różnią się duże wartości przewodność cieplna.

Wartości współczynników przewodności cieplnej zestawiono w tabeli 1:

Tabela 1

Podstawiając we wzorze (2) dane zaczerpnięte z dokumentacji normatywnej oraz dane z tablicy 1, można uzyskać wymaganą grubość ścianki dla określonego regionu klimatycznego.

Gdy ściany są wykonane tylko z materiałów konstrukcyjnych bez użycia izolacji termicznej, są one wymagana grubość(w przypadku betonu zbrojonego) może sięgać kilku metrów. Projekt w tym przypadku okaże się zbyt duży i nieporęczny.

Umożliwia budowę ścian bez użycia dodatkowa izolacja, być może tylko pianobeton i drewno. I nawet w tym przypadku grubość ściany sięga pół metra.

Materiały termoizolacyjne mają raczej małe wartości współczynnika przewodzenia ciepła.

Ich główny zakres mieści się w przedziale od 0,03 do 0,07 W/(m*°C). Najczęściej stosowanymi materiałami są styropian ekstrudowany, wełna mineralna, styropian, wata szklana, materiały izolacyjne na bazie pianki poliuretanowej. Ich zastosowanie może znacznie zmniejszyć grubość otaczających struktur.

Jeden z najważniejsze cechy betonem jest oczywiście jego przewodność cieplna. Ten wskaźnik się zmienia różne rodzaje materiału może mieścić się w znacznych granicach. ZależyPprzede wszystkim odUprzejmyzastosowany w nim wypełniacz. Im lżejszy materiał, tym lepszy izolator przed zimnem.

Co to jest przewodność cieplna: definicja

W budowie budynków i budowli można stosować różne materiały. Budynki mieszkalne i przemysłowe w rosyjskim klimacie są zwykle ocieplone. Oznacza to, że podczas ich budowy stosuje się specjalne izolatory, których głównym celem jest utrzymanie komfortowa temperatura wewnątrz. podczas obliczania wymagana ilość wełna mineralna lub pianka polistyrenowa, koniecznie należy wziąć pod uwagę przewodność cieplną materiału podstawowego użytego do budowy otaczających konstrukcji.

Bardzo często budynki i budowle w naszym kraju budowane są z różnych rodzajów betonu. Również w tym celu użyjYuCegła tsyai drzewo.W rzeczywistości sama przewodność cieplna jest zdolnością substancji do przenoszenia energii w jej grubości w wyniku ruchu cząsteczek. Podobny proces może zachodzić zarówno w częściach stałych materiału, jak iw jego porach. W pierwszym przypadku nazywa się to przewodzeniem, w drugim konwekcją.Chłodzenie materiału jest znacznie szybsze w jego częściach stałych. Powietrze wypełniające pory zatrzymuje ciepło, oczywiście, lepiej.

Od czego zależy indeks?

Z powyższego można wyciągnąć następujące wnioski. zależy od tprzewodność cieplna betonu,drewno i cegła, a także każdy inny materiał,zich:

• gęstość;
• porowatość;
• wilgotność.

Wraz ze wzrostem wzrasta również stopień jego przewodności cieplnej. Im więcej porów w materiale, tym lepszy izolator przed zimnem.

Rodzaje betonu

W nowoczesne budownictwo można stosować różne rodzaje tego materiału. Jednak wszystkie betony istniejące na rynku można podzielić na dwie duże grupy:

• ciężki;
• lekko pieniący się lub z porowatym wypełniaczem.

Przewodność cieplna ciężkiego betonu: wskaźniki

Takie materiały również dzielą się na dwie główne grupy. Beton można stosować w budownictwie:

• ciężki;
• szczególnie ciężki.

W produkcji drugiego rodzaju materiału stosuje się wypełniacze takie jak złom metalowy, hematyt, magnetyt, baryt. Szczególnie ciężkie betony są zwykle stosowane tylko przy budowie obiektów, których głównym celem jest ochrona przed promieniowaniem. W tej grupie znajdują się materiały o gęstości 2500 kg/m3.

Zwykłe betony ciężkie wykonuje się przy użyciu takich wypełniaczy jak granit, diabaz czy wapień, wykonanych na bazie tłucznia kamiennego. Przy budowie budynków i budowli stosuje się podobne 1600-2500 kg / m 3.

Co może być w ta sprawa przewodność cieplna betonu? Tabela,przedstawiony poniżej pokazuje wskaźniki typowe dla różne rodzaje ciężki materiał.

Przewodność cieplna lekkiego betonu komórkowego

Taki materiał jest również podzielony na dwie główne odmiany. Bardzo często w budownictwie stosuje się betony na bazie wypełniacza porowatego. Jako te ostatnie stosuje się ekspandowaną glinę, tuf, żużel, pumeks. W drugiej grupie betonów lekkich stosuje się zwykły wypełniacz. Ale w trakcie ugniatania taki materiał się pieni. W rezultacie po dojrzewaniu pozostaje w nim wiele porów.

Tprzewodność cieplna betonupłuco jest bardzo nisko.Ale jednocześnie pod względem właściwości wytrzymałościowych taki materiał jest gorszy od ciężkiego. Do budowy najczęściej używany jest beton lekki różnego rodzaju mieszkalne i budynki gospodarcze które nie są mocno obciążone.

Klasyfikowane nie tylko według metody produkcji, ale także według celu. W związku z tym istnieją materiały:

• termoizolacyjne (o gęstości do 800 kg/m3);
• konstrukcyjna i termoizolacyjna (do 1400 kg/m3);
• konstrukcyjny (do 1800 kg/m3).

Przewodność cieplna beton komórkowy reprezentowane są płuca różnych typówna stole.

Materiały termoizolacyjne

Są one zwykle używane do okładzin ścian składanych z cegieł lub wylewanych z nich zaprawa cementowa. Jak widać z tabeli,beton o przewodności cieplnejAta grupa może zmieniać się w dość dużym zakresie.

Beton tej odmiany jest najczęściej stosowany jako materiał izolacyjny. Ale czasami wznoszone są z nich wszelkiego rodzaju nieistotne konstrukcje otaczające.

Materiały konstrukcyjne, termoizolacyjne i konstrukcyjne

Z tej grupy w budownictwie najczęściej stosuje się pianobeton, beton żużlowo-pumeksowy i beton żużlowy. Niektóre rodzaje betonu keramzytowego o gęstości powyżej 0,29W/(m°C)można również zaliczyć do tego gatunku.

Bardzo często toBeton o niskiej przewodności cieplnej jest stosowany bezpośrednio jakomateriał budowlany. Ale czasami jest również używany jako izolator, który nie przepuszcza zimna.

Jak przewodność cieplna zależy od wilgotności?

Każdy wie, że prawie każdy suchy materiał znacznie lepiej izoluje od zimna niż mokry. Wynika to przede wszystkim z bardzo niskiego stopnia przewodności cieplnej wody.Chronićbetonowe ściany, podłogi i sufitypomieszczenia przed niskimi temperaturami zewnętrznymi, jak się dowiedzieliśmy, głównie ze względu na obecność w materiale porów wypełnionych powietrzem. Gdy jest mokry, ten ostatni jest wypierany przez wodę. A co za tym idzie znaczny wzrostW zimnych porach roku woda, która dostała się do porów materiału, zamarza.Rezultat jest takiwłaściwości zatrzymywania ciepła ścian, podłóg i sufitów są jeszcze bardziej ograniczone.

Stopień przepuszczalności wilgoci dla różnych rodzajów betonu może się różnić. Według tego wskaźnika materiał dzieli się na kilka klas.

Drewno jako izolator

Zarówno „zimny” ciężki, jak i lekki beton, przewodność cieplnaDoktóry jest niski,Oczywiście,Bardzopopularnymii poszukiwany wyglądSbudowniczytakmateriałow. W każdym razie fundamenty większości budynków i budowli są zbudowane właśnie zzaprawa cementowa zmieszana z kruszonym kamieniem lub gruzem.

StosowaćBmieszanki betonowej lub wykonanych z niej bloków oraz do budowy konstrukcji otaczających. Ale dość często do montażu podłogi, sufitów i ścian używa się innych materiałów, na przykład drewna. Drewno i deska różnią się oczywiście znacznie mniejszą wytrzymałością niż beton. Jednak stopień przewodności cieplnej drewna jest oczywiście znacznie niższy. W przypadku betonu wskaźnik ten, jak się dowiedzieliśmy, wynosi 0,12-1,74W/(m°C).W drzewie współczynnik przewodności cieplnej zależy między innymi od tego konkretnego gatunku.

U innych ras liczba ta może być inna.Uważa się, że średnia przewodność cieplna drewna w poprzek włókien wynosi 0,14W/(m°C). Najlepszym sposobem na izolację przestrzeni od zimna jest cedr. Jego przewodność cieplna wynosi zaledwie 0,095 W/(m C).

Cegła jako izolator

Następnie dla porównania rozważ właściwości w odniesieniu do przewodności cieplnej i tego popularnego materiału budowlanego.Pod względem siłycegłanie tylko nie ustępuje betonowi, ale często go przewyższa.To samo dotyczy gęstości tego kamień budowlany. Wszystkie cegły używane dziś do budowy budynków i budowliDodzieli się na ceramiczne i krzemianowe.

Z kolei oba te rodzaje kamienia mogą być:

• korpulentny;
• z pustkami;
• szczelinowe.

Oczywiście cegły pełne zatrzymują ciepło gorzej niż puste i szczelinowe.

Przewodność cieplna betonu i cegły, twięc praktycznie to samo. Zarówno krzemiany, jak i dość słabo izolują pomieszczenia od zimna. Dlatego domy budowane z takiego materiału powinny być dodatkowo docieplone. Jako izolatory do poszycia ceglane ściany jak również te wylewane ze zwykłego ciężkiego betonu, najczęściej stosuje się styropian lub wełnę mineralną. Do tego celu można również wykorzystać bloki porowate.

Jak oblicza się przewodność cieplną

Wskaźnik ten jest określany dla różnych materiałów, w tym betonu, według specjalnych wzorów. W sumie można zastosować dwie metody. Przewodność cieplną betonu określa wzór Kaufmana. To wygląda tak:

0,0935x(m) 0,5x2,28m + 0,025, gdzie m jest masą roztworu.

W przypadku roztworów mokrych (ponad 3%) stosuje się formułę Niekrasowa:(0,196 + 0,22 m2) 0,5 - 0,14 .

DObeton keramzytowy o gęstości 1000 kg/m3 ma masę 1 kg. Odpowiednio,Na przykład,według Kaufmana w tym przypadku współczynnik wyniesie 0,238.Przewodność cieplną betonów określa się w temperaturze mieszaniny C. W przypadku materiałów zimnych i ogrzewanych jej wskaźniki mogą się nieznacznie różnić.

Proces przenoszenia energii z cieplejszej części ciała do mniej nagrzanej nazywa się przewodnictwem cieplnym. Wartość numeryczna takiego procesu odzwierciedla przewodność cieplną materiału. Ta koncepcja jest bardzo ważna w budowie i naprawie budynków. Odpowiednio dobrane materiały pozwalają na stworzenie korzystnego mikroklimatu w pomieszczeniu i znaczną oszczędność na ogrzewaniu.

Pojęcie przewodności cieplnej

Przewodność cieplna to proces wymiany energii cieplnej, który zachodzi w wyniku zderzenia najmniejszych cząstek ciała. Co więcej, proces ten nie ustanie, dopóki nie nadejdzie moment równowagi temperaturowej. Zajmuje to określoną ilość czasu. Im więcej czasu poświęconego na wymianę ciepła, tym niższa przewodność cieplna.

Wskaźnik ten jest wyrażony jako współczynnik przewodności cieplnej materiałów. Tabela zawiera już zmierzone wartości dla większości materiałów. Obliczeń dokonuje się na podstawie ilości energii cieplnej, która przeszła przez daną powierzchnię materiału. Im większa obliczona wartość, tym szybciej obiekt odda całe swoje ciepło.

Czynniki wpływające na przewodność cieplną

Przewodność cieplna materiału zależy od kilku czynników:

• Wraz ze wzrostem tego wskaźnika oddziaływanie cząstek materiału staje się silniejsze. W związku z tym będą szybciej przenosić temperaturę. Oznacza to, że wraz ze wzrostem gęstości materiału poprawia się przenoszenie ciepła.

• Porowatość substancji. Materiały porowate mają niejednorodną strukturę. Wewnątrz nich jest duża liczba powietrze. A to oznacza, że ​​cząsteczkom i innym cząsteczkom będzie trudno się poruszać energia cieplna. W związku z tym współczynnik przewodności cieplnej wzrasta.

• Wilgotność ma również wpływ na przewodność cieplną. Powierzchnie mokrego materiału są przepuszczalne duża ilość ciepło. Niektóre tabele wskazują nawet obliczoną przewodność cieplną materiału w trzech stanach: suchym, średnim (normalnym) i mokrym.

Wybierając materiał do ocieplenia pomieszczenia, należy również wziąć pod uwagę warunki, w jakich będzie on użytkowany.

Pojęcie przewodności cieplnej w praktyce

Przewodność cieplna jest uwzględniana na etapie projektowania budynku. Uwzględnia to zdolność materiałów do zatrzymywania ciepła. Dzięki nim prawidłowy wybór mieszkańcy wewnątrz lokalu zawsze będą czuli się komfortowo. Podczas pracy zostaną znacznie zapisane gotówka do ogrzewania.

Izolacja na etapie projektowania jest rozwiązaniem optymalnym, ale nie jedynym. Ocieplenie już nie jest trudne gotowy budynek poprzez prace wewnętrzne lub zewnętrzne. Grubość warstwy izolacyjnej będzie zależała od wybranych materiałów. Niektóre z nich (na przykład drewno, pianobeton) można w niektórych przypadkach stosować bez dodatkowej warstwy izolacji termicznej. Najważniejsze, że ich grubość przekracza 50 centymetrów.

Szczególną uwagę należy zwrócić na izolację dachu, okna i drzwi, płeć. Większość ciepła ucieka przez te elementy. Wizualnie widać to na zdjęciu na początku artykułu.

Materiały konstrukcyjne i ich wskaźniki

Do budowy budynków stosuje się materiały o niskim współczynniku przewodności cieplnej. Najpopularniejsze to:

• Beton zbrojony, którego wartość przewodności cieplnej wynosi 1,68 W / m * K. Gęstość materiału sięga 2400-2500 kg/m 3 .

• Drewno jako materiał budowlany było używane od czasów starożytnych. Jego gęstość i przewodność cieplna w zależności od skały wynoszą odpowiednio 150-2100 kg/m3 i 0,2-0,23 W/m*K.

Kolejnym popularnym materiałem budowlanym jest cegła. W zależności od składu ma następujące wskaźniki:

• adobe (wykonane z gliny): 0,1-0,4 W/m*K;

• ceramika (wykonana metodą wypalania): 0,35-0,81 W/m*K;

• krzemian (z piasku z dodatkiem wapna): 0,82-0,88 W/m*K.

Materiały betonowe z dodatkiem kruszyw porowatych

Przewodność cieplna materiału pozwala na wykorzystanie tego ostatniego do budowy garaży, szop, domki letniskowe, wanny i inne konstrukcje. Ta grupa obejmuje:

• Beton ekspandowany, którego wydajność zależy od jego rodzaju. Bloczki pełne nie mają pustych przestrzeni i dziur. Z pustkami w środku są mniej trwałe niż pierwsza opcja. W drugim przypadku przewodność cieplna będzie niższa. Jeśli weźmiemy pod uwagę ogólne liczby, to jest to 500-1800 kg / m3. Jego wskaźnik mieści się w przedziale 0,14-0,65 W/m*K.

• Beton komórkowy, wewnątrz którego powstają pory o wielkości 1-3 mm. Taka struktura decyduje o gęstości materiału (300-800kg/m3). Dzięki temu współczynnik osiąga 0,1-0,3 W/m*K.

Wskaźniki materiałów termoizolacyjnych

Współczynnik przewodności cieplnej materiałów termoizolacyjnych, najpopularniejszy w naszych czasach:

• spieniony polistyren, którego gęstość jest taka sama jak poprzedniego materiału. Ale jednocześnie współczynnik przenikania ciepła jest na poziomie 0,029-0,036 W / m * K;

• wełna szklana. Charakteryzuje się współczynnikiem równym 0,038-0,045 W/m*K;

• ze wskaźnikiem 0,035-0,042 W / m * K.

Tabela wskaźników

Dla wygody współczynnik przewodności cieplnej materiału jest zwykle wprowadzany do tabeli. Oprócz samego współczynnika można w nim odzwierciedlić takie wskaźniki, jak stopień wilgotności, gęstość i inne. Materiały o wysokim współczynniku przewodności cieplnej są łączone w tabeli ze wskaźnikami o niskiej przewodności cieplnej. Przykład takiej tabeli pokazano poniżej:

Wykorzystanie współczynnika przewodności cieplnej materiału pozwoli zbudować pożądany budynek. Najważniejsze: wybrać produkt, który spełnia wszystkie niezbędne wymagania. Wtedy budynek będzie wygodny do zamieszkania; utrzyma korzystny mikroklimat.

Odpowiednio dobrany zmniejszy, dzięki czemu nie będzie już konieczne „ogrzewanie ulicy”. Dzięki temu koszty finansowe ogrzewania zostaną znacznie obniżone. Takie oszczędności wkrótce zwrócą wszystkie pieniądze, które zostaną wydane na zakup izolatora cieplnego.

Ludzie też są różna przewodność cieplna, niektóre ciepłe jak puch, podczas gdy inne przyjmują ciepło jak żelazo.

Jurij Sereżkin

Słowo "również" w powyższym stwierdzeniu pokazuje, że pojęcie "przewodnictwo cieplne" odnosi się do ludzi tylko warunkowo. Chociaż…

Czy wiesz, że futro nie nagrzewa się, zatrzymuje jedynie ciepło wytwarzane przez ludzkie ciało.

To znaczy, że Ludzkie ciało ma zdolność przewodzenia ciepła w sensie dosłownym, a nie tylko przenośnym. To wszystko poezja, w rzeczywistości będziemy porównywać grzejniki pod względem przewodności cieplnej.

Ty wiesz lepiej, bo sam wpisałeś w wyszukiwarkę „przewodność cieplna grzejników”. Co dokładnie chciałeś wiedzieć? A jeśli bez żartów, to ważne jest, aby wiedzieć o tej koncepcji, ponieważ różne materiały zachowują się bardzo różnie podczas użytkowania. ważne, chociaż nie kluczowy punkt przy wyborze jest właśnie zdolność materiału do przewodzenia energii cieplnej. Jeśli wybierzesz źle materiał termoizolacyjny po prostu nie spełni swojej funkcji, a mianowicie zatrzymywania ciepła w pomieszczeniu.

Krok 2: Koncepcja teorii

Z kurs szkolny Fizycy najprawdopodobniej pamiętają, że istnieją trzy rodzaje wymiany ciepła:

• Konwekcja;
• Promieniowanie;
• Przewodność cieplna.

Tak więc przewodność cieplna jest rodzajem wymiany ciepła lub ruchu energii cieplnej. Ma to związek z wewnętrzną budową ciała. Jedna cząsteczka przenosi energię do drugiej. A teraz masz ochotę na mały test?

Który rodzaj substancji przenosi (przekazuje) najwięcej energii?

• Stałe ciała?
• płyny?
• Gazy?

Zgadza się, sieć krystaliczna przede wszystkim przenosi energię ciała stałe. Ich cząsteczki są bliżej siebie i dlatego mogą skuteczniej oddziaływać. Gazy mają najniższą przewodność cieplną. Ich cząsteczki znajdują się w największej odległości od siebie.

Krok 3: Co może być grzejnikiem

Kontynuujemy naszą rozmowę na temat przewodności cieplnej grzejników. Wszystkie ciała znajdujące się w pobliżu mają tendencję do wyrównywania temperatury między sobą. Dom lub mieszkanie jako obiekt dąży do wyrównania temperatury z ulicą. Czy wszystkie materiały budowlane mogą być izolatorami? NIE. Na przykład beton umożliwia zbyt szybki przepływ ciepła z domu na ulicę, więc urządzenia grzewcze nie będą miały czasu na utrzymanie pożądanej reżim temperaturowy w pokoju. Współczynnik przewodności cieplnej izolacji oblicza się według wzoru:

Gdzie W to nasz strumień ciepła, a m2 to powierzchnia izolacji z różnicą temperatur jednego kelwina (jest równa jednemu stopniowi Celsjusza). Na naszym betonie dany współczynnik wynosi 1,5. Oznacza to, że warunkowo jeden metr kwadratowy beton przy różnicy temperatur jednego stopnia Celsjusza jest w stanie przekazać 1,5 wata energii cieplnej na sekundę. Ale są materiały o współczynniku 0,023. Oczywiste jest, że takie materiały znacznie lepiej nadają się do roli grzejników. Czy grubość ma znaczenie, pytasz? sztuki. Ale tutaj nadal nie można zapomnieć o współczynniku przenikania ciepła. Aby osiągnąć te same wyniki, potrzebujesz betonowa ściana 3,2 m lub arkusz piankowego tworzywa sztucznego o grubości 0,1 m. Oczywiste jest, że chociaż beton formalnie może być grzejnikiem, nie jest to ekonomicznie wykonalne. Dlatego:

Izolację można nazwać materiałem, który przewodzi przez siebie najmniejszą ilość energii cieplnej, uniemożliwiając jej wydostawanie się z pomieszczenia, a jednocześnie kosztując jak najmniej.

Najlepszym izolatorem ciepła jest powietrze. Dlatego zadaniem każdej izolacji jest stworzenie stałego szczelina powietrzna bez konwekcji (ruchu) powietrza w jej wnętrzu. Dlatego na przykład piankowy plastik to w 98% powietrze. Najpopularniejsze materiały izolacyjne to:

• styropian;
• ekstrudowana pianka polistyrenowa;
• wełna mineralna;
• Penofol;
• penoizol;
• Szkło piankowe;
• Pianka poliuretanowa (PPU);
• Ecowool (celuloza);

Właściwości termoizolacyjne wszystkich wymienionych powyżej materiałów leżą blisko tych granic. Warto również wziąć pod uwagę: im większa gęstość materiału, tym bardziej przewodzi on energię przez siebie. Pamiętasz z teorii? Im bliżej siebie znajdują się cząsteczki, tym wydajniej przewodzone jest ciepło.

Krok 4: Porównaj. Tabela przewodności cieplnej grzejników

Tabela pokazuje porównanie grzejników pod względem przewodności cieplnej deklarowanej przez producentów i odpowiadającej GOST:

Tabela porównawcza przewodności cieplnej materiały budowlane, które nie są uważane za grzejniki:

Szybkość wymiany ciepła wskazuje tylko szybkość wymiany ciepła z jednej cząsteczki do drugiej. Dla prawdziwe życie ten wskaźnik nie jest tak ważny. Ale nie można obejść się bez obliczeń termicznych ściany. Opór przenikania ciepła jest odwrotnością przewodności cieplnej. Mówimy o zdolności materiału (izolacji) do zatrzymywania przepływu ciepła. Aby obliczyć opór przenikania ciepła, należy podzielić grubość przez współczynnik przewodności cieplnej. Poniższy przykład przedstawia obliczenie oporu cieplnego ściany wykonanej z belki o grubości 180 mm.

Jak widać, opór cieplny takiej ściany wyniesie 1,5. Wystarczająco? To zależy od regionu. Przykład pokazuje obliczenie dla Krasnojarska. Dla tego regionu wymagany współczynnik oporu otaczających struktur wynosi 3,62. Odpowiedź jest jasna. Nawet dla Kijowa, który leży znacznie dalej na południe, wskaźnik ten wynosi 2,04.

Opór cieplny jest odwrotnością przewodności cieplnej.

Oznacza to, że zdolności drewniany dom odporność na utratę ciepła nie wystarczy. Konieczne jest ocieplenie, a już z jakim materiałem - oblicz według wzoru.

Krok 5: Zasady montażu

Warto powiedzieć, że wszystkie powyższe wskaźniki podane są dla materiałów SUCHYCH. Jeśli materiał ulegnie zamoczeniu, straci swoje właściwości co najmniej o połowę, a nawet zamieni się w „szmatę”. Dlatego konieczne jest zabezpieczenie izolacji termicznej. Styropian jest najczęściej izolowany pod spodem mokra fasada w którym izolacja jest chroniona warstwą tynku. Nałożony na wełnę mineralną membrana uszczelniająca aby nie dopuścić do wilgoci.

Kolejnym punktem, na który warto zwrócić uwagę, jest ochrona przed wiatrem. Grzałki mają różną porowatość. Dla przykładu porównajmy płyty styropianowe i wełna mineralna. Jeśli pierwszy wygląda solidnie, drugi wyraźnie pokazuje pory lub włókna. Dlatego też, jeśli montujesz włóknistą izolację termiczną, taką jak wełna mineralna lub ekowool, na ogrodzeniu dmuchanym, koniecznie zadbaj o ochronę przed wiatrem. W przeciwnym razie dobre właściwości termiczne izolacji nie będą przydatne.

wnioski

Omówiliśmy więc, że przewodność cieplna grzejników to ich zdolność do przenoszenia energii cieplnej. Izolator cieplny nie może oddawać wytworzonego ciepła System grzewczy Domy. Podstawowym zadaniem każdego materiału jest zatrzymanie powietrza w środku. Jest to gaz o najniższej przewodności cieplnej. Konieczne jest również obliczenie oporu cieplnego ściany w celu ustalenia prawidłowego współczynnika izolacyjności termicznej budynku. Jeśli masz jakieś pytania dotyczące tego tematu, zostaw je w komentarzach.

Trzy ciekawe fakty na temat izolacji termicznej

• Śnieg służy jako izolator ciepła dla niedźwiedzia w jaskini.
• Odzież jest również izolatorem ciepła. Niezbyt dobrze czujemy się, gdy nasz organizm próbuje wyrównać temperaturę z temperaturą otoczenia, która może wynosić -30 stopni zamiast zwykłych 36,6.
• Koc jest izolatorem termicznym. Nie pozwala na ucieczkę ciepła ludzkiego ciała.

Premia

Jako bonus dla ciekawskich, którzy przeczytali do końca ciekawy eksperyment z przewodnictwem cieplnym:

Termin „przewodność cieplna” odnosi się do właściwości materiałów do przenoszenia energii cieplnej z obszarów gorących do zimnych. Przewodność cieplna opiera się na ruchu cząstek wewnątrz substancji i materiałów. Zdolność do przekazywania energii cieplnej w ujęciu ilościowym to współczynnik przewodności cieplnej. Cykl wymiany energii cieplnej lub wymiany ciepła może zachodzić w dowolnej substancji o nierównomiernym rozkładzie różnych sekcji temperatur, ale współczynnik przewodności cieplnej zależy od ciśnienia i temperatury w samym materiale, a także od jego stanu - gazowego , ciekłe lub stałe.

Fizycznie przewodnictwo cieplne materiałów jest równe ilości ciepła, które przepływa przez jednorodny obiekt o ustalonych wymiarach i powierzchni przez określony czas przy określonej różnicy temperatur (1 K). W układzie SI pojedynczy wskaźnik, który ma współczynnik przewodności cieplnej, jest zwykle mierzony w W / (m K).

Jak obliczyć przewodność cieplną za pomocą prawa Fouriera

w danym tryb termiczny gęstość strumienia podczas wymiany ciepła jest wprost proporcjonalna do wektora maksymalnego wzrostu temperatury, którego parametry zmieniają się z odcinka na odcinek, oraz modulo z tą samą szybkością wzrostu temperatury w kierunku wektora:

q → = − ϰ x stopień x (T), gdzie:

• q → - kierunek gęstości obiektu, który przenosi ciepło, czyli wielkość strumienia ciepła, który przepływa przez to miejsce w danej jednostce czasu przez określony obszar, prostopadle do wszystkich osi;
• ϰ jest właściwym współczynnikiem przewodności cieplnej materiału;
• T to temperatura materiału.

Przy stosowaniu prawa Fouriera nie bierze się pod uwagę bezwładności przepływu energii cieplnej, co oznacza, że ​​chodzi o chwilowe przekazanie ciepła z dowolnego punktu na dowolną odległość. Dlatego formuła nie może być używana do obliczania wymiany ciepła podczas procesów o dużej częstotliwości powtarzania. Jest to promieniowanie ultradźwiękowe, przenoszenie energii cieplnej przez fale uderzeniowe lub impulsowe itp. Istnieje rozwiązanie oparte na prawie Fouriera z terminem relaksacyjnym:

τ x ∂ q / ∂ t = - (q + ϰ x ∇T) .

Jeśli relaksacja τ jest chwilowa, to wzór zamienia się w prawo Fouriera.

Przybliżona tabela przewodności cieplnej materiałów:

Podana tabela przewodności cieplnej uwzględnia przenikanie ciepła promieniowanie cieplne i wymiany ciepła cząstek. Ponieważ próżnia nie przenosi ciepła, przepływa za pomocą promieniowania słonecznego lub innego rodzaju wytwarzania ciepła. W ośrodku gazowym lub ciekłym warstwy z różne temperatury sztucznie lub naturalnie zmieszane.

Przy obliczaniu przewodności cieplnej ściany należy wziąć pod uwagę, że przenoszenie ciepła przez powierzchnie ścian różni się od faktu, że temperatura w budynku i na ulicy jest zawsze inna i zależy od powierzchni u200ball powierzchnie domu i na przewodność cieplną materiałów budowlanych.

Do ilościowego określenia przewodności cieplnej wprowadzono wartość taką jak współczynnik przewodności cieplnej materiałów. Pokazuje, w jaki sposób dany materiał jest w stanie przenosić ciepło. Im wyższa jest ta wartość, np. przewodność cieplna stali, tym wydajniej stal będzie przewodzić ciepło.

• Podczas ocieplania domu wykonanego z drewna zaleca się wybór materiałów budowlanych o niskim współczynniku.
• Jeśli ściana jest z cegły, to o wartości współczynnika 0,67 W / (m2 K) i grubości ściany 1 m, o powierzchni około 1 m 2, z różnicą między temperaturą zewnętrzną i wewnętrzną 10 C, cegła przekaże 0,67 W energii. Przy różnicy temperatur 10 0 C cegła przekaże 6,7 W itd.

Standardowa wartość współczynnika przewodzenia ciepła izolacji termicznej i innych materiałów budowlanych obowiązuje dla grubości ściany 1 m. Aby obliczyć przewodność cieplną powierzchni o innej grubości, współczynnik należy podzielić przez wybraną wartość grubości ściany ( metrów).

W SNiP i podczas wykonywania obliczeń pojawia się termin „opór cieplny materiału”, co oznacza odwrotne przewodnictwo cieplne. Oznacza to, że przy przewodności cieplnej arkusza pianki 10 cm i jego przewodności cieplnej 0,35 W / (m2 K) opór cieplny arkusza wynosi 1 / 0,35 W / (m2 K) \u003d 2,85 (m 2 K) / W.

Poniżej znajduje się tabela przewodności cieplnej popularnych materiałów budowlanych i izolatorów cieplnych:

Ponadto konieczne jest uwzględnienie przewodności cieplnej grzejników ze względu na ich strumień ciepła. W gęstym ośrodku możliwe jest „przenoszenie” kwazicząstek z jednego ogrzanego materiału budowlanego do drugiego, zimniejszego lub cieplejszego, przez submikronowe pory, co pomaga w rozprzestrzenianiu dźwięku i ciepła, nawet jeśli w tych porach panuje absolutna próżnia.