Сравнение теплопроводности различных утеплителей

Выбор теплоизоляционных материалов на современном рынке огромен. Производители выпускают различные по структуре, плотности, звукоизоляционным характеристикам и влагостойкости модели. Потребителям необходимо знать теплопроводность утеплителей и критерии подбора. Подробное сравнение всех видов поможет найти идеальный для постройки материал.

Удельная теплоемкость материалов

Теплоемкость – это физическая величина, описывающая способность того или иного материала накапливать в себе температуру от нагретой окружающей среды. Количественно удельная теплоемкость равна количеству энергии, измеряемой в Дж, необходимой для того, чтобы нагреть тело массой 1 кг на 1 градус. Ниже представлена таблица удельной теплоемкости наиболее распространенных в строительстве материалов.

Для того, чтобы рассчитать теплоемкость того или иного материала, необходимо обладать такими данными, как:

Удельная теплоемкость материалов
  • вид и объем нагреваемого материала (V);
  • показатель удельной теплоемкости этого материала (Суд);
  • удельный вес (mуд);
  • начальную и конечную температуры материала.

Понятие теплопроводности

Утеплители имеют разный коэффициент теплопроводности – это главный показатель материала

Понятие теплопроводности
Понятие теплопроводности

Под теплопроводностью понимается передача энергии тепла от объекта к объекту до момента теплового равновесия, т.е. выравнивания температуры. В отношении частного дома важна скорость процесса – чем дольше происходит выравнивание, тем меньше остывает конструкция.

Понятие теплопроводности
Понятие теплопроводности

В числовом виде явление выражается через коэффициент теплопроводности. Показатель наглядно выражает прохождение количества тепла за определенное время через единицу поверхности. Чем больше величина, тем быстрее утекает тепловая энергия.

Понятие теплопроводности
Понятие теплопроводности

Теплопередача различных материалов указывается в характеристиках изготовителя на упаковке.

Понятие теплопроводности
Понятие теплопроводности

Таблица теплопроводности теплоизоляционных материалов

Чтобы в доме было проще сохранять тепло зимой и прохладу летом, теплопроводность стен, пола и кровли должна быть не менее определенной цифры, которая рассчитывается для каждого региона. Состав «пирога» стен, пола и потолка, толщина материалов берутся с таким учетом чтобы суммарная цифра была не меньше  (а лучше — хоть немного больше) рекомендованной для вашего региона.

Коэффициент теплопередачи материалов современных строительных материалов для ограждающих конструкций

При выборе материалов надо учесть, что некоторые из них (не все) в условиях повышенной влажности проводят тепло гораздо лучше. Если при эксплуатации возможно возникновение такой ситуации на продолжительный срок, в расчетах используют теплопроводность для этого состояния. Коэффициенты теплопроводности основных материалов, которые используются для утепления, приведены в таблице.

Наименование материала

Коэффициент теплопроводности Вт/(м·°C)

В сухом состоянии

При нормальной влажности

При повышенной влажности

Войлок шерстяной

0,036-0,041

0,038-0,044

0,044-0,050

Каменная минеральная вата 25-50 кг/м3

0,036

0,042

0,,045

Каменная минеральная вата 40-60 кг/м3

0,035

0,041

0,044

Каменная минеральная вата 80-125 кг/м3

0,036

0,042

0,045

Каменная минеральная вата 140-175 кг/м3

0,037

0,043

0,0456

Каменная минеральная вата 180 кг/м3

0,038

0,045

0,048

Стекловата 15 кг/м3

0,046

0,049

0,055

Стекловата 17 кг/м3

0,044

0,047

0,053

Стекловата 20 кг/м3

0,04

0,043

0,048

Стекловата 30 кг/м3

0,04

0,042

0,046

Стекловата 35 кг/м3

0,039

0,041

0,046

Стекловата 45 кг/м3

0,039

0,041

0,045

Стекловата 60 кг/м3

0,038

0,040

0,045

Стекловата 75 кг/м3

0,04

0,042

0,047

Стекловата 85 кг/м3

0,044

0,046

0,050

Пенополистирол (пенопласт, ППС)

0,036-0,041

0,038-0,044

0,044-0,050

Экструдированный пенополистирол (ЭППС, XPS)

0,029

0,030

0,031

Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 600 кг/м3

0,14

0,22

0,26

Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 400 кг/м3

0,11

0,14

0,15

Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 600 кг/м3

0,15

0,28

0,34

Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 400 кг/м3

0,13

0,22

0,28

Пеностекло, крошка, 100 – 150 кг/м3

0,043-0,06

Пеностекло, крошка, 151 – 200 кг/м3

0,06-0,063

Пеностекло, крошка, 201 – 250 кг/м3

0,066-0,073

Пеностекло, крошка, 251 – 400 кг/м3

0,085-0,1

Пеноблок 100 – 120 кг/м3

0,043-0,045

Пеноблок 121- 170 кг/м3

0,05-0,062

Пеноблок 171 – 220 кг/м3

0,057-0,063

Пеноблок 221 – 270 кг/м3

0,073

Эковата

0,037-0,042

Пенополиуретан (ППУ) 40 кг/м3

0,029

0,031

0,05

Пенополиуретан (ППУ) 60 кг/м3

0,035

0,036

0,041

Пенополиуретан (ППУ) 80 кг/м3

0,041

0,042

0,04

Пенополиэтилен сшитый

0,031-0,038

Вакуум

Воздух +27°C. 1 атм

0,026

Ксенон

0,0057

Аргон

0,0177

Аэрогель (Aspen aerogels)

0,014-0,021

Шлаковата

0,05

Вермикулит

0,064-0,074

Вспененный каучук

0,033

Пробка листы 220 кг/м3

0,035

Пробка листы 260 кг/м3

0,05

Базальтовые маты, холсты

0,03-0,04

Пакля

0,05

Перлит, 200 кг/м3

0,05

Перлит вспученный, 100 кг/м3

0,06

Плиты льняные изоляционные, 250 кг/м3

0,054

Полистиролбетон, 150-500 кг/м3

0,052-0,145

Пробка гранулированная, 45 кг/м3

0,038

Пробка минеральная на битумной основе, 270-350 кг/м3

0,076-0,096

Пробковое покрытие для пола, 540 кг/м3

0,078

Пробка техническая, 50 кг/м3

0,037

Часть информации взята нормативов, которые прописывают характеристики определенных материалов (СНиП 23-02-2003, СП , СНиП II-3-79* (приложение 2)). Те материал, которые не прописаны в стандартах, найдены на сайтах производителей. Так как стандартов нет, у разных производителей они могут значительно отличаться, потому при покупке обращайте внимание на характеристики каждого покупаемого материала.

Как определить коэффициент теплопроводности бетона и от чего он зависит?

При выполнении мероприятий по строительству зданий или ремонту ранее возведенных построек важно надежно теплоизолировать стены строения. Для уменьшения объема тепловых потерь и снижения затрат на поддержание комфортной температуры важно ответственно подойти к выбору теплоизоляционных материалов и выполнению тепловых расчетов. Решая задачи, связанные с обеспечением энергоэффективности бетонных строений, необходимо учитывать теплопроводность бетона. Этот показатель характеризует способность проводить тепло и является одной из наиболее важных характеристик.

Как определить коэффициент теплопроводности бетона и от чего он зависит?

Теплопроводность бетонного массива

Таблица теплопроводности

Материал Плотность, кг/м3 Теплопроводность, Вт/(м*С) Паропроницаемость, Мг/(м*ч*Па) Эквивалентная1(при сопротивлении теплопередаче = 4,2м2*С/Вт) толщина, м Эквивалентная2(при сопротивление паропроницанию =1,6м2*ч*Па/мг) толщина, м
Железобетон 2500
Бетон 2400
Керамзитобетон 1800
Керамзитобетон 500
Кирпич красный глиняный 1800
Кирпич, силикатный 1800
Кирпич керамический пустотелый (брутто1400) 1600
Кирпич керамический пустотелый (брутто 1000) 1200
Пенобетон 1000
Пенобетон 300
Гранит 2800 14.6
Мрамор 2800 12.2
Сосна, ель поперек волокна 500
Дуб поперек волокна 700
Сосна, ель вдоль волокна 500
Дуб вдоль волокна 700
Фанера 600
ДСП 1000
Пакля 150
Гипсокартон 800
Картон облицовочный 1000
Минвата 200
Минвата 100
Минвата 50
33
Пенополистирол экструдированный 45
Пенополистирол 150
Пенополистирол 100
Пенополистирол 40

Что влияет на величину теплопроводности?

Тепловая проводимость любого материала зависит от множества параметров:

Что влияет на величину теплопроводности?
Что влияет на величину теплопроводности?
Что влияет на величину теплопроводности?
Что влияет на величину теплопроводности?
Что влияет на величину теплопроводности?
  1. Пористая структура. Присутствие пор предполагает неоднородность сырья. При прохождении тепла через подобные структуры, где большая часть объема занята порами, охлаждение будет минимальным.
  2. Плотность. Высокая плотность способствует более тесному взаимодействию частиц друг с другом. В результате теплообмен и последующее полное уравновешивание температур происходит быстрее.
  3. Влажность. При высокой влажности окружающего воздуха или намокании стен постройки, сухой воздух вытесняется капельками жидкости из пор. Теплопроводность в подобном случае значительно увеличивается.
Что влияет на величину теплопроводности?
Что влияет на величину теплопроводности?
Что влияет на величину теплопроводности?
Что влияет на величину теплопроводности?
Что влияет на величину теплопроводности?

Теплопроводность, плотность и водопоглощение некоторых строительных материалов

Что влияет на величину теплопроводности?
Что влияет на величину теплопроводности?
Что влияет на величину теплопроводности?
Что влияет на величину теплопроводности?

Как зависит теплопроводность от влажности

Всем известно, что практически любой сухой материал изолирует от холода гораздо лучше влажного. Связано это, прежде всего, с очень низкой степенью теплопроводности воды. Защищают бетонные стены, полы и потолки помещения от пониженных уличных температур, как мы выяснили, в основном благодаря наличию в материале пор, заполненных воздухом. При намокании последний вытесняется водой. А, следовательно, и значительно повышается коэффициент теплопроводности бетона. В холодное время года попавшая в поры материала вода замерзает. Результатом становится то, что теплосохраняющие качества стен, пола и потолков снижаются еще больше.

Степень влагопроницаемости у разных видов бетона может быть неодинаковой. По этому показателю материал классифицируются на несколько марок. Влагопроницаемость бетонов

Марка бетона W4 W6 W8 W10-W14 W16-W20
Водоцементное отношение (не более) 0,6 0,55 0,45 0,35 0,30

Материалы из бетона с добавлением пористых заполнителей

Коэффициент теплопроводности материала позволяет использовать последний для постройки гаражей, сараев, летних домиков, бань и других сооружений. В данную группу можно отнести:

  • Керамзитобетон, показатели которого зависят от его вида. Полнотелые блоки не имеют пустот и отверстий. С пустотами внутри изготавливают пустотелые блоки, которые менее прочные, нежели первый вариант. Во втором случае теплопроводность будет ниже. Если рассматривать общие цифры, то составляет 500-1800кг/м3. Его показатель находится в интервале 0,14-0,65Вт/м*К.
  • Газобетон, внутри которого образуются поры размером 1-3 миллиметра. Такая структура определяет плотность материала (300-800кг/м 3). За счет этого коэффициент достигает 0,1-0,3 Вт/м*К.

Обобщения закона Фурье

Следует отметить, что закон Фурье не учитывает инерционность процесса теплопроводности, то есть в данной модели изменение температуры в какой-то точке мгновенно распространяется на всё тело. Закон Фурье неприменим для описания высокочастотных процессов (и, соответственно, процессов, чьё разложение в ряд Фурье имеет значительные высокочастотные гармоники). Примерами таких процессов являются распространение ультразвука, ударные волны и т. п. Инерционность в уравнения переноса первым ввел Максвелл, а в 1948 году Каттанео был предложен вариант закона Фурье с релаксационным членом:

τ∂q∂t=−(q+ϰ∇T).{displaystyle tau {frac {partial mathbf {q} }{partial t}}=-left(mathbf {q} +varkappa ,nabla Tright).}

Если время релаксации τ{displaystyle tau } пренебрежимо мало, то это уравнение переходит в закон Фурье.

Коэффициенты морозостойкости, теплоемкости и теплопроводности кирпича

Сфера применения материала определяется его эксплуатационными характеристиками. Комплекс рассматриваемых свойств должны соответствовать требованиям, предъявляемых строительному кирпичу при сооружении внешних стен, перекрытий, фундамента. Возведение конструкций подразумевает выбор изделий различного назначения:

  • Силикатный – рядовой, лицевой, пустотелый, полнотелый.
  • Керамический – жаростойкий и все разновидности предыдущего вида.
  • Клинкерный – для облицовки фасадов.