Współczynnik przewodności cieplnej materiałów budowlanych: co oznacza wskaźnik + tabela wartości

Budowa wymaga użycia odpowiednich materiałów.Głównymi kryteriami są bezpieczeństwo życia i zdrowia, przewodność cieplna i niezawodność. Następna jest cena, właściwości estetyczne, wszechstronność zastosowania itp.

Rozważmy jedną z najważniejszych cech materiałów budowlanych - współczynnik przewodności cieplnej, ponieważ od tej właściwości w dużej mierze zależy na przykład poziom komfortu w domu.

Co to jest materiał budowlany KTP?

Teoretycznie i praktycznie materiały budowlane z reguły tworzą dwie powierzchnie - zewnętrzną i wewnętrzną. Z fizycznego punktu widzenia region ciepły zawsze zmierza w stronę regionu zimnego.

W przypadku materiałów budowlanych ciepło będzie przemieszczać się z jednej powierzchni (cieplejszej) na drugą (mniej ciepłą). W rzeczywistości zdolność materiału do poddania się takiemu przejściu nazywa się współczynnikiem przewodności cieplnej lub w skrócie KTP.

Schemat wyjaśniający wpływ przewodności cieplnej: 1 – energia cieplna; 2 – współczynnik przewodzenia ciepła; 3 – temperatura pierwszej powierzchni; 4 – temperatura drugiej powierzchni; 5 – grubość materiału budowlanego

Charakterystykę CTS zwykle opiera się na badaniach, podczas których pobiera się próbkę eksperymentalną o wymiarach 100 x 100 cm i poddaje się ją efektowi termicznemu, biorąc pod uwagę różnicę temperatur dwóch powierzchni wynoszącą 1 stopień. Czas ekspozycji 1 godzina.

Odpowiednio, przewodność cieplną mierzy się w watach na metr na stopień (W/m°C).Współczynnik jest oznaczony greckim symbolem λ.

Domyślnie przewodność cieplna różnych materiałów budowlanych o wartości mniejszej niż 0,175 W/m°C zrównuje te materiały z kategorią izolacyjną.

Współczesna produkcja opanowała technologie wytwarzania materiałów budowlanych, których poziom CTP jest niższy niż 0,05 W/m°C. Dzięki takim produktom można osiągnąć wyraźny efekt ekonomiczny w zakresie zużycia energii.

Wpływ czynników na poziom przewodności cieplnej

Każdy indywidualny materiał budowlany ma specyficzną strukturę i unikalny stan fizyczny.

Podstawą tego są:

• wymiar struktury kryształu;
• fazowy stan skupienia;
• stopień krystalizacji;
• anizotropia przewodności cieplnej kryształów;
• objętość porowatości i struktura;
• kierunek przepływu ciepła.

Wszystko to czynniki wpływające. Skład chemiczny i zanieczyszczenia również mają pewien wpływ na poziom CTP. Ilość zanieczyszczeń, jak pokazuje praktyka, ma szczególnie wyraźny wpływ na poziom przewodności cieplnej składników krystalicznych.

Izolacyjne materiały budowlane to klasa wyrobów dla budownictwa, stworzona z uwzględnieniem właściwości PTS, bliskich właściwościom optymalnym. Jednak osiągnięcie idealnej przewodności cieplnej przy zachowaniu innych właściwości jest niezwykle trudne.

Z kolei na PTS wpływają warunki pracy materiału budowlanego - temperatura, ciśnienie, poziom wilgotności itp.

Materiały budowlane z minimalnym transformatorem pakietowym

Według badań suche powietrze ma minimalną wartość przewodności cieplnej (około 0,023 W/m°C).

Z punktu widzenia wykorzystania suchego powietrza w strukturze materiału budowlanego potrzebna jest konstrukcja, w której suche powietrze znajduje się w licznych zamkniętych przestrzeniach o małej objętości. Strukturalnie ta konfiguracja jest reprezentowana w postaci licznych porów wewnątrz struktury.

Stąd logiczny wniosek: materiał budowlany, którego wewnętrzna struktura jest porowata, powinien charakteryzować się niską zawartością CFC.

Ponadto, w zależności od maksymalnej dopuszczalnej porowatości materiału, wartość przewodności cieplnej zbliża się do wartości przewodności cieplnej suchego powietrza.

Porowatą strukturę ułatwia stworzenie materiału budowlanego o minimalnej przewodności cieplnej. Im więcej porów o różnej objętości zawiera się w strukturze materiału, tym lepsze CTP można uzyskać

W nowoczesnej produkcji stosuje się kilka technologii w celu uzyskania porowatości materiału budowlanego.

W szczególności stosowane są następujące technologie:

• pieniący się;
• tworzenie się gazu;
• uszczelnianie wody;
• obrzęk;
• wprowadzenie dodatków;
• tworzenie rusztowań z włókien.

Należy zauważyć: współczynnik przewodności cieplnej jest bezpośrednio powiązany z właściwościami, takimi jak gęstość, pojemność cieplna i przewodność temperaturowa.

Wartość przewodności cieplnej można obliczyć ze wzoru:

λ = Q / S *(T₁-T₂)*T,

Gdzie:

• Q - Ilość ciepła;
• S - grubość materiału;
• T₁, T₂ – temperatura po obu stronach materiału;
• T - czas.

Średnia wartość gęstości i przewodności cieplnej jest odwrotnie proporcjonalna do wartości porowatości. Dlatego na podstawie gęstości struktury materiału budowlanego zależność przewodności cieplnej od niego można obliczyć w następujący sposób:

λ = 1,16 √ 0,0196+0,22d² – 0,16,

Gdzie: D – wartość gęstości. To jest formuła V.P.Niekrasowa, wykazując wpływ gęstości konkretnego materiału na wartość jego CFC.

Wpływ wilgoci na przewodność cieplną materiałów budowlanych

Ponownie, sądząc po przykładach zastosowania materiałów budowlanych w praktyce, ujawnia się negatywny wpływ wilgoci na jakość życia materiału budowlanego. Zauważono, że im więcej wilgoci narażony jest materiał budowlany, tym wyższa jest wartość CTP.

Na różne sposoby starają się chronić materiał stosowany w budownictwie przed wilgocią. Środek ten jest w pełni uzasadniony, biorąc pod uwagę wzrost współczynnika dla mokrych materiałów budowlanych

Uzasadnienie tego punktu nie jest trudne. Oddziaływaniu wilgoci na strukturę materiału budowlanego towarzyszy nawilżanie powietrza w porach i częściowa wymiana środowiska powietrznego.

Biorąc pod uwagę, że parametr przewodności cieplnej dla wody wynosi 0,58 W/m°C, wyraźny jest znaczny wzrost przewodności cieplnej materiału.

Należy również zauważyć, że bardziej negatywny efekt występuje, gdy woda wpływająca do porowatej struktury zostaje dodatkowo zamrożona i zamienia się w lód.

W związku z tym łatwo jest obliczyć jeszcze większy wzrost przewodności cieplnej, biorąc pod uwagę parametry przewodności cieplnej lodu równe 2,3 W/m°C. Około czterokrotny wzrost parametru przewodności cieplnej wody.

Jednym z powodów porzucenia budowy zimowej na rzecz budowy letniej należy dokładnie rozważyć czynnik możliwego zamarzania niektórych rodzajów materiałów budowlanych, a co za tym idzie wzrost przewodności cieplnej

Stąd oczywiste stają się wymagania konstrukcyjne dotyczące ochrony izolacyjnych materiałów budowlanych przed wilgocią. Przecież poziom przewodności cieplnej wzrasta wprost proporcjonalnie do ilościowej wilgotności.

Nie mniej istotny wydaje się inny punkt - odwrotnie, gdy struktura materiału budowlanego poddawana jest znacznemu nagrzewaniu. Zbyt wysoka temperatura powoduje również wzrost przewodności cieplnej.

Dzieje się tak ze względu na wzrost energii kinematycznej cząsteczek tworzących podstawę strukturalną materiału budowlanego.

To prawda, że ​​​​istnieje klasa materiałów, których struktura, wręcz przeciwnie, uzyskuje lepsze właściwości przewodności cieplnej w trybie wysokiego ogrzewania. Jednym z takich materiałów jest metal.

Jeśli pod wpływem silnego ogrzewania większość powszechnie stosowanych materiałów budowlanych zwiększa swoją przewodność cieplną, silne nagrzewanie metalu prowadzi do odwrotnego efektu - przewodność cieplna metalu maleje

Metody wyznaczania współczynnika

W tym kierunku stosuje się różne techniki, ale w rzeczywistości wszystkie technologie pomiarowe łączą dwie grupy metod:

1. Stacjonarny tryb pomiaru.
2. Niestacjonarny tryb pomiaru.

Technika stacjonarna polega na pracy z parametrami, które pozostają niezmienione w czasie lub zmieniają się w niewielkim stopniu. Technologia ta, sądząc po praktycznych zastosowaniach, pozwala nam liczyć na dokładniejsze wyniki CFT.

Metoda stacjonarna pozwala na prowadzenie działań mających na celu pomiar przewodności cieplnej w szerokim zakresie temperatur - 20 – 700°C. Ale jednocześnie technologia stacjonarna jest uważana za pracochłonną i złożoną technikę, której wykonanie wymaga dużo czasu.

Przykład urządzenia przeznaczonego do pomiaru przewodności cieplnej. Jest to jeden z nowoczesnych projektów cyfrowych, który zapewnia szybkie i dokładne wyniki.

Inna technologia pomiarowa, niestacjonarna, wydaje się być bardziej uproszczona i wymaga od 10 do 30 minut na wykonanie pracy. Jednak w tym przypadku zakres temperatur jest znacznie ograniczony. Jednakże technika ta znalazła szerokie zastosowanie w sektorze produkcyjnym.

Tabela przewodności cieplnej materiałów budowlanych

Nie ma sensu mierzyć wielu istniejących i szeroko stosowanych materiałów budowlanych.

Wszystkie te produkty z reguły były wielokrotnie testowane, na podstawie których opracowano tabelę przewodności cieplnej materiałów budowlanych, która obejmuje prawie wszystkie materiały potrzebne na budowie.

Poniżej przedstawiono jedną z wersji takiej tabeli, gdzie KTP jest współczynnikiem przewodzenia ciepła:

Polecamy także lekturę pozostałych naszych artykułów, w których opowiadamy o tym, jak wybrać odpowiednią izolację:

1. Izolacja dachów poddaszy.
2. Materiały do ​​izolacji domu od wewnątrz.
3. Izolacja sufitu.
4. Materiały do ​​​​zewnętrznej izolacji termicznej.
5. Izolacja podłóg w domu drewnianym.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Film jest tematyczny i wystarczająco szczegółowo wyjaśnia, czym jest KTP i „z czym się go spożywa”. Po zapoznaniu się z materiałem przedstawionym na filmie masz dużą szansę zostać zawodowym budowniczym.

Oczywistym jest, że potencjalny budowniczy musi wiedzieć o przewodności cieplnej i jej zależności od różnych czynników. Ta wiedza pomoże Ci zbudować nie tylko wysoką jakość, ale także wysoki stopień niezawodności i trwałości obiektu. Stosowanie współczynnika zasadniczo oznacza oszczędność pieniędzy, na przykład na płaceniu za te same media.

Jeśli masz pytania lub cenne informacje na temat artykułu, zostaw swoje uwagi w bloku poniżej.