Теплопроводность строительных материалов: значение коэффициента и таблица

Строительство предполагает применение различных подходящих материалов. Основными факторами являются безопасность для людей, теплоизоляция, прочность. Затем учитываются стоимость, внешний вид, многофункциональность и так далее.

Важную характеристику стройматериалов — коэффициент теплопроводности — необходимо изучить, потому что от него во многом зависит, например, комфорт в доме.

Что такое КТП строительного материала?

Строительные материалы обычно формируют две поверхности: внешнюю и внутреннюю. В соответствии с законами физики, тепло всегда переходит из тёплой в холодную область.

Тепло передается от более нагретой до менее нагретой поверхности строительного материала. Способность материала к такому переходу называется коэффициентом теплопроводности (КТП).

Характеристику КТП определяют путем проведения испытаний с образцом размером 100×100 см. На него воздействуют теплом, учитывая разницу температур двух поверхностей в один градус на протяжении одного часа.

Теплопроводность выражается в Ваттах на метр на градус (Вт/(м·°С)). Обозначение коэффициента — греческая буква лямбда.

При нормальном значении теплопроводности, ниже 0,175 Вт/м°С, строительные материалы считаются утеплителями.

Современное производство использует технологии изготовления строительных материалов с коэффициентом теплопередачи (КТП) менее 0,05 Вт/м°С. Такая продукция позволяет добиться заметной экономии энергоресурсов.

Влияние факторов на уровень теплопроводности

Каждый строительный материал имеет уникальное строение и свойства.

Основой этого являются:

• размерность кристаллов структуры;
• фазовое состояние вещества;
• степень кристаллизации;
• анизотропия теплопроводности кристаллов;
• объем пористости и структуры;
• направление теплового потока.

Влияние оказывают различные факторы. Химический состав и примеси определённо влияют на уровень КТП. Практика показывает, что количество примесей оказывает особо сильное воздействие на уровень теплопроводности кристаллических компонентов.

Условия эксплуатации строительного материала, такие как температура, давление и влажность, влияют на его эксплуатационные характеристики.

Стройматериалы с минимальным КТП

Исследования показывают, что у сухого воздуха минимальное значение теплопроводности — примерно 0,023 Вт/(м°С).

Для использования сухого воздуха в строительном материале требуется конструкция с множеством маленьких закрытых полостей, наполненных сухим воздухом.

Следуя из этого, материал с низким содержанием КТП нужно рассматривать как пористый по структуре.

В зависимости от максимальной допустимой пористости материала, показатель теплопроводности сближается с показателем теплопроводности сухого воздуха.

Для создания пористых строительных материалов в современной промышленности используют разные технологии.

В частности, используются технологии:

• пенообразования;
• газообразования;
• водозатворения;
• вспучивания;
• внедрения добавок;
• создания волоконных каркасов.

Коэффициент теплопроводности прямо зависит от таких свойств, как плотность, теплоемкость и температурная проводимость.

Можно вычислить значение теплопроводности с помощью следующей формулы:

λ = Q / S *(T₁-T₂)*t,

Где:

• Q – количество тепла;
• S – толщина материала;
• T₁, T₂ – температура с двух сторон материала;
• t — время.

Плотность и теплопроводность материала обратно пропорциональны пористости. Следовательно, зная плотность структуры строительного материала, можно определить зависимость теплопроводности от неё.

λ = 1,16 √ 0,0196+0,22d² – 0,16,

Где: d Формула В.П. Некрасова показывает, как плотность материала влияет на величину его КТП.

Влияние влаги на теплопроводность стройматериала

По данным практического применения строительных материалов, влага отрицательно сказывается на показателе КТП. Обращено внимание: чем сильнее материал увлажняется, тем выше значение КТП.

Влияние влаги на стройматериал обусловлено тем, что она увлажняет воздух в порах и частично заменяет его.

Коэффициент теплопроводности воды равен 0,58 Вт/м°C, поэтому прирост КТП материала ясен.

Важно заметить ещё и более отрицательный эффект: вода, проникающая в пористую структуру, при замерзании расширяется, становясь льдом.

Можно предположить значительное повышение теплопроводности при учете показателя КТП льда, который равен 2,3 Вт/м°C. Такое значение превосходит теплопроводность воды примерно в четыре раза.

Следовательно, становится понятно, что строительство должно предусматривать защиту изолирующих материалов от воздействия воды. Теплопроводность повышается с увеличением количества влаги.

Не меньшее значение имеет и обратная ситуация – когда материал для строительства нагревается сильно.

Это происходит из-за увеличения энергии движения молекул, образующих структуру строительного материала.

Однако существуют материалы, структура которых при сильном нагреве демонстрирует лучшие теплопроводные характеристики. К такому материалу относится металл.

Методы определения коэффициента

В этой области применяют разнообразные методики, однако на практике все измерительные технологии группируются по двум типам методов.

1. Режим стационарных измерений.
2. Режим нестационарных измерений.

Стационарные методики предполагают работу с параметрами, которые либо постоянны во времени, либо изменяются несущественно. Практическое применение этой технологии дает возможность получать более точные результаты КТП.

Измерения теплопроводности стационарным методом можно проводить в широком температурном диапазоне от 20 до 700 °C. Однако эта методика считается трудоемкой и сложной, занимая много времени.

Другой способ измерения – нестационарный, кажется более простым и занимает от десяти до тридцати минут. При этом диапазон температур сильно ограничен. Вместе с тем, метод широко используется на производствах.

Таблица теплопроводности стройматериалов

Измерения многих распространенных строительных материалов не представляют практической ценности.

Таблица теплопроводности строительных материалов создана на основе многократных испытаний данных продуктов.

В качестве примера подобной таблицы приведён следующий вариант, где КТП обозначает коэффициент теплопроводности.

Читайте также другие наши статьи о выборе утеплителя.

1. Утеплители для мансардной крыши.
2. Материалы для утепления дома изнутри.
3. Утеплители для потолка.
4. Материалы для наружной теплоизоляции.
5. Утеплитель для пола в деревянном доме.

Выводы и полезное видео по теме

Видеоролик рассказывает о том, что такое КТП и для чего его используют. После просмотра материала можно повысить свои шансы стать профессиональным строителем.

Потенциальному строителю важно знать о теплопроводности и её зависимостях от разных факторов. Такие знания позволят возводить не только качественные, но и надёжные и долговечные объекты. Использование коэффициента – это реальная экономия денег, например, на оплате коммунальных услуг.

Если возникли вопросы или есть важная информация по теме статьи, оставьте комментарий ниже.