Conductivitatea termică și alte caracteristici ale materialelor de construcție în cifre. Comparația conductivității termice a materialelor de construcție - studiem indicatori importanți

Tabel de conductivitate termică materiale de construcții necesar la proiectarea protecției clădirii împotriva pierderilor de căldură în conformitate cu standardele SNiP din 2003 sub numărul 23-02. Aceste măsuri asigură o reducere a bugetului de funcționare, menținând un pe tot parcursul anului microclimat confortabilîn interior. Pentru comoditatea utilizatorilor, toate datele sunt rezumate în tabele, parametrii sunt dați pentru funcționarea normală, condiții de umiditate ridicată, deoarece unele materiale reduc drastic proprietățile odată cu creșterea acestui parametru.

Conductivitatea termică este una dintre modalitățile prin care căldura este pierdută de locuințe. Această caracteristică este exprimată prin cantitatea de căldură care poate pătrunde într-o unitate de suprafață a materialului (1 m 2) pe secundă la o grosime standard a stratului (1 m). Fizicienii explică egalizarea temperaturilor diferitelor corpuri, obiecte prin conducerea căldurii prin dorința naturală de echilibru termodinamic a tuturor substanțelor materiale.

Astfel, fiecare dezvoltator individual, încălzind încăperile iarna, primește pierderi de energie termică care părăsesc locuința prin pereții exteriori, podele, ferestre și acoperișuri. Pentru a reduce consumul de energie pentru încălzirea spațiului, menținând în același timp un microclimat confortabil în interiorul acestora, este necesar să se calculeze grosimea tuturor structurilor de închidere în faza de proiectare. Acest lucru va reduce bugetul de construcție.

Tabelul de conductivitate termică a materialelor de construcție vă permite să utilizați coeficienți precisi pentru materialele structurale de perete. Standardele SNiP reglementează rezistența fațadelor cabanei la transferul căldurii către aerul rece al străzii în termen de 3,2 unități. Înmulțind aceste valori, puteți obține grosimea necesară a peretelui pentru a determina cantitatea de material.

De exemplu, atunci când alegeți beton celular cu un coeficient de 0,12 unități, este suficientă așezarea într-un bloc cu lungimea de 0,4 m. Folosind blocuri mai ieftine din același material cu un coeficient de 0,16 unități, va trebui să faceți peretele mai gros - 0,52 m. pin, molid este de 0,18 unități. Prin urmare, pentru a respecta condiția de rezistență la transferul de căldură de 3,2, este necesară un fascicul de 57 cm, care nu există în natură. Atunci când alegeți zidărie cu un coeficient de 0,81 unități, grosimea pereților exteriori amenință să crească până la 2,6 m, structurile din beton armat - până la 6,5 ​​m.

În practică, pereții sunt realizați cu mai multe straturi, așezând un strat de izolație în interior sau acoperind suprafața exterioară cu un izolator termic. Aceste materiale au un coeficient de conductivitate termică mult mai scăzut, ceea ce face posibilă reducerea grosimii de mai multe ori. Materialul structural asigură rezistența clădirii, izolatorul termic reduce pierderea de căldură la un nivel acceptabil. Materialele moderne de fațare utilizate pe fațade, pereții interiori au și rezistență la pierderea de căldură. Prin urmare, toate straturile de pereți viitori sunt luate în considerare în calcule.

Calculele de mai sus vor fi inexacte dacă nu țineți cont de prezența structurilor translucide în fiecare perete al cabanei. Tabelul de conductivitate termică a materialelor de construcție din standardele SNiP oferă acces ușor la coeficienții de conductivitate termică ai acestor materiale.

Un exemplu de calcul al grosimii peretelui prin conductivitate termică

Atunci când alege un proiect tipic sau individual, dezvoltatorul primește un set de documentație necesară pentru construcția pereților. Structurile de putere sunt în mod necesar calculate pentru rezistență, ținând cont de vânt, zăpadă, sarcini operaționale, structurale. Grosimea pereților ține cont de caracteristicile materialului fiecărui strat, prin urmare, pierderile de căldură sunt garantate a fi sub normele admise ale SNiP. În acest caz, clientul poate depune o reclamație la organizația implicată în proiectare, în absența efectului necesar în timpul funcționării locuinței.

Cu toate acestea, în timpul construcției unei dacha, a unei case de grădină, mulți proprietari preferă să economisească la achiziționarea documentației de proiect. În acest caz, calculele grosimii peretelui pot fi făcute independent. Experții nu recomandă utilizarea serviciilor de pe site-urile companiilor care vând materiale structurale, izolații. Mulți dintre ei supraestimează valorile coeficienților de conductivitate termică a materialelor standard în calculatoare pentru a-și prezenta propriile produse într-o lumină favorabilă. Erorile similare în calcule sunt pline pentru dezvoltator de o scădere a confortului interiorului în perioada rece.

Autocalcularea nu este dificilă, se utilizează un număr limitat de formule, valori standard:

• rezistența termică a peretelui - 3,5 sau mai mult din acest număr (conform SNiP), este suma rezistențelor termice ale tuturor straturilor care alcătuiesc peretele portant.
• coeficientul de conductivitate termică a materialelor de construcție - fiecare producător de material structural, structuri translucide, izolație indică fără greș, cu toate acestea, este mai bine să verificați suplimentar tabelul din standardele SNiP
• rezistența termică a unui strat individual de perete - calculată prin înmulțirea grosimii stratului (m) cu conductivitatea termică a materialului

Conductivitatea termică este procesul de transfer de energie din partea caldă a unui material către partea rece a acestui material (adică molecule).

Valorile de bază ale coeficienților de conductivitate termică din SNiP II-3-79* (Anexa 2) și din SP 50.13330.2012 SNiP 23-02-2003.

Conductivitatea termică a unor materiale de construcție (dar nu a tuturor) poate varia semnificativ în funcție de conținutul de umiditate al acestora. Prima valoare din tabel este valoarea de stare uscată. A doua și a treia valoare sunt valorile conductibilității termice pentru condițiile de funcționare A și B în conformitate cu apendicele C la SP 50.13330.2012. Condițiile de funcționare depind de climatul regiunii și de umiditatea din cameră. Mai simplu spus, A este utilizarea normală „medie”, iar B este condiții umede.

Material	Coeficient de conductivitate termică, W/(m °C)
	Uscat	Condiții A ("normale")	Condiții B („umed”)
Polistiren expandat (EPS)	0,036 - 0,041	0,038 - 0,044	0,044 - 0,050
Polistiren expandat extrudat (EPPS, XPS)	0,029	0,030	0,031
Pâslă de lână	0,045
Mortar de ciment-nisip (CPR)	0,58	0,76	0,93
Mortar de var-nisip	0,47	0,7	0,81
Tencuiala de gips simplu	0,25
Piatra de vata minerala, 180 kg/mc	0,038	0,045	0,048
Piatra de vata minerala, 140-175 kg/mc	0,037	0,043	0,046
Piatra de vata minerala, 80-125 kg/mc	0,036	0,042	0,045
Piatra de vata minerala, 40-60 kg/mc	0,035	0,041	0,044
Piatra de vata minerala, 25-50 kg/mc	0,036	0,042	0,045
Sticlă din vată minerală, 85 kg/mc	0,044	0,046	0,05
Sticlă din vată minerală, 75 kg/mc	0,04	0,042	0,047
Sticlă din vată minerală, 60 kg/mc	0,038	0,04	0,045
Sticlă din vată minerală, 45 kg/mc	0,039	0,041	0,045
Sticlă din vată minerală, 35 kg/mc	0,039	0,041	0,046
Sticlă din vată minerală, 30 kg/mc	0,04	0,042	0,046
Sticlă din vată minerală, 20 kg/mc	0,04	0,043	0,048
Sticlă din vată minerală, 17 kg/mc	0,044	0,047	0,053
Sticlă din vată minerală, 15 kg/mc	0,046	0,049	0,055
Beton spumos si beton celular pe liant de ciment, 1000 kg/mc	0,29	0,38	0,43
Beton spumos si beton celular pe liant de ciment, 800 kg/mc	0,21	0,33	0,37
Beton spumos si beton celular pe liant de ciment, 600 kg/mc	0,14	0,22	0,26
Beton spumos și beton celular pe liant de ciment, 400 kg/mc	0,11	0,14	0,15
Beton spumos si beton celular pe liant de calcar, 1000 kg/mc	0,31	0,48	0,55
Beton spumos și beton celular pe liant de calcar, 800 kg/mc	0,23	0,39	0,45
Beton spumos si beton celular pe liant de calcar, 600 kg/mc	0,15	0,28	0,34
Beton spumos si beton celular pe liant de calcar, 400 kg/mc	0,13	0,22	0,28
Pin, molid peste bob	0,09	0,14	0,18
Pin, molid de-a lungul bobului	0,18	0,29	0,35
Stejar peste bob	0,10	0,18	0,23
Stejar de-a lungul bobului	0,23	0,35	0,41
Cupru	382 - 390
Aluminiu	202 - 236
Alamă	97 - 111
Fier	92
Staniu	67
Oţel	47
Geam de sticla	0,76
zăpadă proaspătă	0,10 - 0,15
apa in stare lichida	0,56
Aer (+27 °C, 1 atm)	0,026
Vid	0
Argon	0,0177
Xenon	0,0057
Arbolit	0,07 - 0,17
Arborele de plută	0,035
Beton armat cu o densitate de 2500 kg/mc	1,69	1,92	2,04
Beton (pe pietriș sau piatră spartă) cu o densitate de 2400 kg/m3	1,51	1,74	1,86
Beton argilos expandat cu o densitate de 1800 kg/mc	0,66	0,80	0,92
Beton argilos expandat cu o densitate de 1600 kg/mc	0,58	0,67	0,79
Beton argilos expandat cu o densitate de 1400 kg/mc	0,47	0,56	0,65
Beton de argilă expandată cu o densitate de 1200 kg/m3	0,36	0,44	0,52
Beton de argilă expandată cu o densitate de 1000 kg/m3	0,27	0,33	0,41
Beton argilos expandat cu o densitate de 800 kg/mc	0,21	0,24	0,31
Beton argilos expandat cu o densitate de 600 kg/mc	0,16	0,2	0,26
Beton argilos expandat cu o densitate de 500 kg/mc	0,14	0,17	0,23
Bloc ceramic de format mare (ceramica calda)	0,14 - 0,18
Caramida solida din ceramica, zidarie pe CPR	0,56	0,7	0,81
Caramida de silicat, zidarie pe CPR	0,70	0,76	0,87
Cărămidă ceramică goală (densitate 1400 kg/m3 inclusiv goluri), zidărie pe CPR	0,47	0,58	0,64
Cărămidă ceramică goală (densitate 1300 kg/m3, inclusiv goluri), zidărie pe CPR	0,41	0,52	0,58
Caramida ceramica tubulara (densitate 1000 kg/m3, inclusiv goluri), zidarie pe CPR	0,35	0,47	0,52
Caramida de silicat, 11 goluri (densitate 1500 kg/m3), zidarie pe CPR	0,64	0,7	0,81
Caramida de silicat, 14 goluri (densitate 1400 kg/m3), zidarie pe CPR	0,52	0,64	0,76
Granit	3,49	3,49	3,49
Marmură	2,91	2,91	2,91
Calcar, 2000 kg/mc	0,93	1,16	1,28
Calcar, 1800 kg/mc	0,7	0,93	1,05
Calcar, 1600 kg/mc	0,58	0,73	0,81
Calcar, 1400 kg/mc	0,49	0,56	0,58
Tuf, 2000 kg/mc	0,76	0,93	1,05
Tuf, 1800 kg/mc	0,56	0,7	0,81
Tuf, 1600 kg/mc	0,41	0,52	0,64
Tuf, 1400 kg/mc	0,33	0,43	0,52
Tuf, 1200 kg/mc	0,27	0,35	0,41
Tuf, 1000 kg/mc	0,21	0,24	0,29
Nisip de construcție uscat (GOST 8736-77*), 1600 kg/m3	0,35
Placaj	0,12	0,15	0,18
PAL, plăci de fibre, 1000 kg/mc	0,15	0,23	0,29
PAL, plăci de fibre, 800 kg/mc	0,13	0,19	0,23
PAL, plăci de fibre, 600 kg/mc	0,11	0,13	0,16
PAL, plăci de fibre, 400 kg/mc	0,08	0,11	0,13
PAL, plăci de fibre, 200 kg/mc	0,06	0,07	0,08
Remorcare	0,05	0,06	0,07
Placa de gips-carton (placi de invelis din gips), 1050 kg/mc	0,15	0,34	0,36
Placi de gips-carton (foli de invelis din gips), 800 kg/mc	0,15	0,19	0,21
Linoleum PVC pe suport termoizolant, 1800 kg/mc	0,38	0,38	0,38
Linoleum PVC pe bază termoizolantă, 1600 kg/mc	0,33	0,33	0,33
Linoleum PVC pe suport textil, 1800 kg/m3	0,35	0,35	0,35
Linoleum PVC pe suport textil, 1600 kg/m3	0,29	0,29	0,29
Linoleum PVC pe suport textil, 1400 kg/m3	0,2	0,23	0,23
Ecowool	0,037 - 0,042
Perlit expandat, nisip, densitate 75 kg/mc	0,043 - 0,047
Perlit expandat, nisip, densitate 100 kg/m3	0,052
Perlit expandat, nisip, densitate 150 kg/m3	0,052 - 0,058
Perlit expandat, nisip, densitate 200 kg/m3	0,07
Sticlă spumă, vrac, densitate 100 - 150 kg/m3	0,043 - 0,06
Sticlă spumă, vrac, densitate 151 - 200 kg/m3	0,06 - 0,063
Sticlă spumă, vrac, densitate 201 - 250 kg/m3	0,066 - 0,073
Sticlă spumă, vrac, densitate 251 - 400 kg/m3	0,085 - 0,1
Sticlă spumă, blocuri, densitate 100 - 120 kg/mc	0,043 - 0,045
Sticlă spumă, blocuri, densitate 121 - 170 kg/mc	0,05 - 0,062
Sticlă spumă, blocuri, densitate 171 - 220 kg/mc	0,057 - 0,063
Sticlă spumă, blocuri, densitate 221 - 270 kg/mc	0,073
Argila expandata, pietris, densitate 250 kg/mc	0,099 - 0,1	0,11	0,12
Argila expandata, pietris, densitate 300 kg/mc	0,108	0,12	0,13
Argila expandata, pietris, densitate 350 kg/mc	0,115 - 0,12	0,125	0,14
Argila expandata, pietris, densitate 400 kg/mc	0,12	0,13	0,145
Argila expandata, pietris, densitate 450 kg/mc	0,13	0,14	0,155
Argila expandata, pietris, densitate 500 kg/mc	0,14	0,15	0,165
Argila expandata, pietris, densitate 600 kg/mc	0,14	0,17	0,19
Argila expandata, pietris, densitate 800 kg/mc	0,18
Placi de gips carton, densitate 1350 kg/mc	0,35	0,50	0,56
Placi de gips carton, densitate 1100 kg/mc	0,23	0,35	0,41
Beton perlit, densitate 1200 kg/mc	0,29	0,44	0,5
Beton perlit, densitate 1000 kg/mc	0,22	0,33	0,38
Beton perlit, densitate 800 kg/mc	0,16	0,27	0,33
Beton perlit, densitate 600 kg/mc	0,12	0,19	0,23
Spuma poliuretanica (PPU), densitate 80 kg/m3	0,041	0,042	0,05
Spuma poliuretanica (PPU), densitate 60 kg/m3	0,035	0,036	0,041
Spuma poliuretanica (PPU), densitate 40 kg/mc	0,029	0,031	0,04
Spumă de polietilenă reticulata	0,031 - 0,038

Dacă materialul nu are valori pentru condițiile A și B în tabel, atunci nu există valori corespunzătoare în SP 50.13330.2012 sau pe site-urile web ale producătorilor, sau acest lucru nu are sens pentru acest material.

Observați creșterea conductibilității termice cu condiții de umiditate.

Calculul pierderilor de căldură la domiciliu

Casa pierde căldură prin anvelopa clădirii (pereți, ferestre, acoperiș, fundație), ventilație și canalizare. Principalele pierderi de căldură trec prin anvelopa clădirii - 60-90% din toate pierderile de căldură.

Calculul pierderilor de căldură la domiciliu este necesar, cel puțin, pentru a alege centrala potrivită. De asemenea, puteți estima câți bani vor fi cheltuiți pentru încălzire în casa planificată. De asemenea, datorită calculelor, este posibil să se analizeze eficiența financiară a izolației, i.e. înțelegeți dacă costul instalării izolației se va plăti cu economii de combustibil pe durata de viață a izolației.

Pierderi de căldură prin anvelopele clădirii

1) Calculăm rezistența la transferul de căldură a peretelui împărțind grosimea materialului la coeficientul său de conductivitate termică. De exemplu, dacă peretele este construit din ceramică caldă de 0,5 m grosime cu un coeficient de conductivitate termică de 0,16 W / (m × ° C), atunci împărțim 0,5 la 0,16: 0,5 m / 0,16 W/(m×°C) = 3,125 m2×°C/W

2) Calculați suprafata totala pereții exteriori. Iată un exemplu simplificat de casă pătrată: (10 m lățime × 7 m înălțime × 4 laturi) - (16 ferestre × 2,5 m2) = 280 m2 - 40 m2 = 240 m2

3) Împărțim unitatea la rezistența la transferul de căldură, obținând astfel pierderi de căldură de la una metru patrat pereții cu o diferență de temperatură de un grad. 1 / 3,125 m2×°C/W = 0,32 W/m2×°C

4) Calculați pierderea de căldură a pereților. Înmulțim pierderea de căldură de la un metru pătrat de perete cu suprafața pereților și cu diferența de temperatură din interiorul casei și din exterior. De exemplu, dacă +25°C în interior și -15°C în exterior, atunci diferența este de 40°C. 0,32 W / m2×°C × 240 m2 × 40 °C = 3072 W Acest număr este pierderea de căldură a pereților. Pierderea de căldură se măsoară în wați, adică este puterea de disipare a căldurii.

5) În kilowați-oră este mai convenabil să înțelegeți semnificația pierderii de căldură. Timp de 1 oră prin pereții noștri cu o diferență de temperatură de 40 ° C, se pierde energie termică: 3072 W × 1 h = 3,072 kWh Energia consumată în 24 de ore: 3072 W × 24 h = 73,728 kWh

Este clar că în perioada de încălzire vremea este diferită, adică. diferența de temperatură se schimbă tot timpul. Prin urmare, pentru a calcula pierderea de căldură pentru întreaga perioadă de încălzire, este necesar în paragraful 4 să se înmulțească cu diferența medie de temperatură pentru toate zilele perioadei de încălzire.

De exemplu, pentru 7 luni din perioada de încălzire, diferența medie de temperatură între cameră și stradă a fost de 28 de grade, ceea ce înseamnă că pierderea de căldură prin pereți pentru aceste 7 luni în kilowați-oră:

0,32 W / m2×°C × 240 m2 × 28 °C × 7 luni × 30 zile × 24 h = 10838016 Wh = 10838 kWh

Numărul este destul de „tangibil”. De exemplu, dacă încălzirea a fost electrică, atunci puteți calcula câți bani ar fi cheltuiți pentru încălzire înmulțind numărul rezultat cu costul kWh. Puteți calcula câți bani au fost cheltuiți pentru încălzirea pe gaz calculând costul kWh de energie de la un cazan pe gaz. Pentru a face acest lucru, trebuie să cunoașteți costul gazului, puterea calorică a gazului și eficiența cazanului.

Apropo, în ultimul calcul, în locul diferenței medii de temperatură, a numărului de luni și zile (dar nu de ore, lăsăm ceasul), a fost posibil să folosim gradul-zi al perioadei de încălzire - GSOP. Puteți găsi GSOP-uri deja calculate pentru diferite orașe din Rusia și înmulțiți pierderile de căldură de la un metru pătrat cu suprafața peretelui, cu aceste GSOP-uri și timp de 24 de ore, obținând pierderi de căldură în kWh.

Similar cu pereții, trebuie să calculați valorile pierderilor de căldură pentru ferestre, usa din fata, acoperișuri, fundații. Apoi rezumați totul și obțineți valoarea pierderilor de căldură prin toate structurile de închidere. Pentru ferestre, apropo, nu va fi necesar să aflați grosimea și conductivitatea termică, de obicei există deja o rezistență gata de transfer de căldură a unei ferestre cu geam dublu calculată de producător. Pentru pardoseală (în cazul unei fundații din plăci), diferența de temperatură nu va fi prea mare, pământul de sub casă nu este la fel de rece ca aerul exterior.

Pierderi de căldură prin ventilație

Volumul aproximativ de aer disponibil în casă (volum pereții interiori(Nu include mobila)

10 m x 10 m x 7 m = 700 m3

Densitatea aerului la +20°C 1,2047 kg/m3. Capacitatea termică specifică a aerului este de 1,005 kJ/(kg×°C). Masa de aer din casă:

700 m3 × 1,2047 kg/m3 = 843,29 kg

Să presupunem că tot aerul din casă este schimbat de 5 ori pe zi (acesta este un număr aproximativ). Cu o diferență medie între intern și temperatura exterioara 28 °C pentru întreaga perioadă de încălzire, în medie, energia termică va fi cheltuită pe zi pentru a încălzi aerul rece de intrare:

5 × 28 °C × 843,29 kg × 1,005 kJ/(kg×°C) = 118650,903 kJ

118650,903 kJ = 32,96 kWh (1 kWh = 3600 kJ)

Acestea. în perioada de încălzire, cu cinci înlocuiri de aer, casa va pierde în medie 32,96 kWh de energie termică pe zi prin ventilație. Pentru 7 luni din perioada de încălzire, pierderile de energie vor fi:

7 × 30 × 32,96 kWh = 6921,6 kWh

Pierderi de căldură prin canalizare

În perioada de încălzire, apa care intră în casă este destul de rece, de exemplu, are temperatura medie+7°C. Încălzirea apei este necesară atunci când locuitorii spală vase, fac băi. De asemenea, apa din aerul ambiant din vasul de toaletă este parțial încălzită. Toată căldura primită de apă este spălată de locuitori în canalizare.

Să presupunem că o familie dintr-o casă consumă 15 m3 de apă pe lună. Capacitatea termică specifică a apei este de 4,183 kJ/(kg×°C). Densitatea apei este de 1000 kg/m3. Să presupunem că, în medie, apa care intră în casă este încălzită până la +30°C, adică. diferenta de temperatura 23°C.

În consecință, pe lună, pierderile de căldură prin canalizare vor fi:

1000 kg/m3 × 15 m3 × 23°C × 4,183 kJ/(kg×°C) = 1443135 kJ

1443135 kJ = 400,87 kWh

Timp de 7 luni din perioada de încălzire, locuitorii se toarnă în canalizare:

7 × 400,87 kWh = 2806,09 kWh

Concluzie

La sfârșit, trebuie să adunați numărul de pierderi de căldură primite prin anvelopa clădirii, ventilație și canalizare. Obțineți o valoare aproximativă numărul total pierderi de căldură acasă.

Trebuie să spun că pierderile de căldură prin ventilație și canalizare sunt destul de stabile, este greu de redus. Nu vei face dușuri mai rar sau vei aerisi prost casa. Deși parțial pierderea de căldură prin ventilație poate fi redusă cu ajutorul unui schimbător de căldură.

Calculul pierderilor de căldură la domiciliu se poate face și folosind SP 50.13330.2012 (versiunea actualizată a SNiP 23-02-2003). Există o anexa G „Calculul caracteristicii specifice a consumului de energie termică pentru încălzirea și ventilarea locuințelor și clădiri publice”, calculul în sine va fi mult mai complicat, acolo se folosesc mai mulți factori și coeficienți.

Astăzi, problema utilizării raționale a combustibilului și a resurselor energetice este foarte acută. Se elaborează continuu modalități de economisire a căldurii și energiei pentru a asigura securitatea energetică a dezvoltării economiei atât a țării, cât și a fiecărei familii în parte.

Crearea de centrale electrice eficiente și sisteme de izolare termică (echipamente care asigură cel mai mare schimb de căldură (de exemplu, cazane cu abur) și, dimpotrivă, din care este nedorită (cuptoare de topire)) este imposibilă fără cunoașterea principiilor transferului de căldură.

Abordările privind protecția termică a clădirilor s-au schimbat, cerințele pentru materialele de construcție au crescut. Fiecare casă are nevoie de izolație și sistem de încălzire.. Prin urmare, în calculul de inginerie termică a structurilor de închidere, este important să se calculeze indicele de conductivitate termică.

Conceptul de conductivitate termică

Conductivitate termică - este ca asta proprietate fizică material, în care energia termică din interiorul corpului trece din partea cea mai fierbinte a acestuia în cea mai rece. Valoarea indicelui de conductivitate termică arată gradul de pierdere de căldură de către spațiile de locuit. Depinde de următorii factori:

Este posibil să se cuantifice proprietatea obiectelor de a trece energia termică prin coeficientul de conductivitate termică. Este foarte important să faceți o alegere competentă a materialelor de construcție, a izolației pentru a obține cea mai mare rezistență la transferul de căldură. Calculele greșite sau economiile nerezonabile în viitor pot duce la o deteriorare a climatului interior, umiditate în clădire, pereți umezi, încăperi înfundate. Și cel mai important - la costuri mari de încălzire.

Pentru comparație, mai jos este un tabel de conductivitate termică a materialelor și substanțelor.

tabelul 1

Metalele au cele mai mari valori, obiectele termoizolante au cele mai mici.

Clasificarea materialelor de construcție și conductivitatea termică a acestora

Conductibilitatea termică a betonului armat, zidărie, blocurile de beton de argilă expandată, utilizate în mod obișnuit pentru construcția structurilor de închidere, au cei mai înalți indicatori standard. În industria construcțiilor structuri din lemn folosit mult mai rar.

Depinzând de valorile conductibilitatii termice, materialele de construcție sunt împărțite în clase:

• structurale si termoizolante (de la 0,210);
• termoizolante (până la 0,082 - A, de la 0,082 la 0,116 - B etc.).

Eficiența structurilor sandwich

Densitate și conductivitate termică

În prezent, nu există un astfel de material de construcție, înalt capacitate portantă care ar fi combinat cu conductivitate termică scăzută. Construcția clădirilor pe principiul structurilor multistrat permite:

Combinaţie material structural si izolatie termica permite asigurarea rezistenței și reducerea pierderilor de energie termică la un nivel optim. Prin urmare, la proiectarea pereților, fiecare strat al viitoarei structuri de închidere este luat în considerare în calcule.

De asemenea, este important să se țină cont de densitate atunci când se construiește o casă și când aceasta este izolată.

Densitatea unei substanțe este un factor care îi afectează conductivitatea termică, capacitatea de a reține principalul izolator termic - aerul.

Calculul grosimii peretelui și izolației

Calculul grosimii peretelui depinde de următorii indicatori:

• densitate;
• conductivitate termică calculată;
• coeficient de rezistență la transferul de căldură.

Conform normelor stabilite, valoarea indicelui de rezistență la transferul de căldură al pereților exteriori trebuie să fie de cel puțin 3,2λ W/m °C.

Calcul grosimea pereților din beton armat și alte materiale structurale este prezentat în tabelul 2. Astfel de materiale de construcție se caracterizează prin caracteristici portante ridicate, sunt durabile, dar sunt ineficiente ca protecție termică și necesită o grosime irațională a peretelui.

masa 2

Structural- materiale termoizolante capabile să fie supuse la sarcini suficient de mari, crescând în același timp în mod semnificativ proprietățile termice și acustice ale clădirilor din structurile de închidere a pereților (tabelele 3.1, 3.2).

Tabelul 3.1

Tabelul 3.2

Materialele de construcție termoizolante pot crește semnificativ protecția termică a clădirilor și structurilor. Tabelul 4 arată că cele mai mici valori ale coeficientului de conductivitate termică au polimeri, vată minerală, plăci din materiale organice și anorganice naturale.

Tabelul 4

Valorile tabelelor de conductivitate termică a materialelor de construcție sunt utilizate în calcule:

Sarcina de a alege materialele optime pentru construcție implică, desigur, o abordare mai integrată. Cu toate acestea, chiar și astfel de calcule simple aflate deja în primele etape de proiectare fac posibilă determinarea celor mai potrivite materiale și a cantității acestora.

Ce este conductivitatea termică? Cunoașterea acestei valori este necesară nu numai pentru constructorii profesioniști, ci și pentru oamenii obișnuiți care decid să-și construiască singuri o casă.

Fiecare material folosit în construcție are propriul său indicator al acestei valori. Valoarea sa cea mai mică este pentru încălzitoare, cea mai mare pentru metale. Prin urmare, este necesar să cunoașteți formula care va ajuta la calcularea grosimii atât a pereților care se construiesc, cât și a izolației termice pentru a ajunge la o locuință confortabilă.

Comparația conductivității căldurii în cele mai comune încălzitoare

Pentru a înțelege conducția căldurii materiale diferite destinate izolației, trebuie să comparați coeficienții lor (W / m * K), dați în următorul tabel:

După cum se poate observa din datele de mai sus, indicele de conductivitate termică al materialelor de construcție, cum ar fi izolația termică, variază de la un minim (0,019) la un maxim (0,5). Toate materialele termoizolante au o anumită variație în citiri. SNiP-urile descriu fiecare dintre ele în mai multe forme - uscat, normal și umed. Coeficientul minim de conductivitate termică corespunde unei stări uscate, cel maxim - unei stări umede.

Dacă este planificată construcția individuală

Când construiți o casă, este important să luați în considerare specificații toate componentele (material pentru pereți, mortar de zidărie, izolații viitoare, folii de hidroizolație și de evacuare a vaporilor, finisaje).

Pentru a înțelege ce pereți cel mai bun mod va reține căldura, este necesar să se analizeze conductibilitatea termică nu numai a materialului pentru pereți, ci și a mortarului, așa cum se poate observa din tabelul de mai jos:

Numărul de articol	Material perete, mortar	Coeficient de conductivitate termică conform SNiP
1.	Cărămidă	0,35 – 0,87
2.	blocuri de chirpici	0,1 – 0,44
3.	Beton	1,51 – 1,86
4.	Beton spumos și beton celular pe bază de ciment	0,11 – 0,43
5.	Beton spumos și beton celular pe bază de var	0,13 – 0,55
6.	Beton celular	0,08 – 0,26
7.	blocuri ceramice	0,14 – 0,18
8.	Mortar de ciment-nisip	0,58 – 0,93
9.	Mortar cu var	0,47 – 0,81

Important . Din datele prezentate în tabel, se poate observa că fiecare material de construcție are o răspândire destul de mare în ceea ce privește coeficientul de conductivitate termică.

Acest lucru se datorează mai multor motive:

• Densitate. Toate încălzitoarele sunt produse sau stivuite (penoizol, ecowool) de diferite densități. Cu cât densitatea este mai mică (în structura termoizolatoare este prezent mai mult aer), cu atât conductivitatea termică este mai mică. În schimb, pentru izolația foarte densă, acest coeficient este mai mare.
• Substanța din care sunt făcute (bază). De exemplu, cărămida este silicat, ceramică, argilă. De aceasta depinde și coeficientul de conductivitate termică.
• Numărul de goluri. Acest lucru se aplică cărămizilor (goloase și solide) și izolației termice. Aerul este cel mai prost conductor de căldură. Coeficientul său de conductivitate termică este de 0,026. Cu cât sunt mai multe goluri, cu atât este mai mică această cifră.

Mortarul conduce bine căldura, așa că se recomandă izolarea oricăror pereți.

Dacă explici pe degete

Pentru claritate și înțelegere a ceea ce este conductivitatea termică, puteți compara un zid de cărămidă de 2 m 10 cm grosime cu alte materiale. Astfel, 2,1 metri de cărămizi așezate într-un perete pe un mortar convențional de ciment-nisip sunt egali cu:

• un perete de 0,9 m grosime din beton argilos expandat;
• cherestea, cu diametrul de 0,53 m;
• zid, grosime 0,44 m din beton celular.

Când vine vorba de încălzitoare obișnuite, cum ar fi vata minerală și spuma de polistiren, atunci este necesar doar 0,18 m din prima izolație termică sau 0,12 m din a doua, astfel încât conductivitatea termică a unui perete uriaș de cărămidă să se dovedească a fi egală cu un strat subțire. de izolare termică.

O caracteristică comparativă a conductivității termice a materialelor izolatoare, de construcție și de finisare, care poate fi produsă prin studierea SNiP-urilor, vă permite să analizați și să compuneți corect o turtă izolatoare (bază, izolație, finisaj). Cu cât conductivitatea termică este mai mică, cu atât prețul este mai mare. Un exemplu izbitor sunt pereții unei case din blocuri ceramice sau cărămizi obișnuite de înaltă calitate. Primele au o conductivitate termică de numai 0,14 - 0,18 și sunt mult mai scumpe decât oricare dintre cele mai bune cărămizi.

Diferitele materiale au o conductivitate termică diferită, iar cu cât aceasta este mai mică, cu atât mai puțin schimb de căldură între mediul intern și cel extern. Aceasta înseamnă că iarna într-o astfel de casă rămâne cald, iar vara este răcoare.

Conductivitatea termică este o caracteristică cantitativă a capacității corpurilor de a conduce căldura. Pentru a putea compara, precum și calcule precise în timpul construcției, prezentăm numerele din tabelul de conductivitate termică, precum și rezistența, permeabilitatea la vapori a majorității materialelor de construcție.

Există următoarele tipuri de procese de schimb de căldură:

1. conductivitate termică;
2. convecție;
3. Radiație termala.

Conductivitate termică- este transferul la nivel molecular de căldură între corpuri sau particule ale aceluiași corp care au temperaturi diferite, când există un schimb destul de activ de energie motrice a moleculelor, atomilor și electronilor liberi, adică cele mai mici particule ale corpului .

Acest proces este realizat de particulele structurale ale corpurilor care se mișcă într-o ordine haotică (adică molecule, atomi etc.). Un schimb de căldură similar are loc în orice corp fizic care are o distribuție neuniformă a temperaturii. Mecanismul de transfer de căldură în sine depinde într-un fel sau altul de starea de agregare a substanței în momentul curent.

Radiație termala- transferul de energie de la un corp la altul, care are loc prin unde electromagnetice.

Toate metodele de transfer de căldură sunt adesea implementate în comun. Deci, convecția este însoțită de conductivitate termică, deoarece în acest caz particulele cu temperaturi diferite intră inevitabil în contact.
Procesul de convecție se efectuează atunci când se deplasează în spațiu secțiuni încălzite neuniform ale mediului. În acest caz, transferul de căldură este indisolubil legat de transferul aceluiași mediu.

Pentru a obține aceeași căldură într-o casă de cărămidă pe care o dă un cadru de lemn, grosimea pereti de caramida trebuie să depășească de trei ori grosimea pereților unei clădiri din lemn

Procesul de transfer comun de căldură prin convecție și conducție de căldură se numește transfer de căldură convectiv. Transferul de căldură este în esență un schimb de căldură convectiv între un mediu în mișcare și un perete fix (solid). Transferul de căldură este adesea însoțit de radiații termice. Transferul de căldură în acest caz se realizează în comun prin procese precum conductivitatea termică, convecția și radiația termică.

Există un transfer de materie, așa-numitul transfer de masă, manifestat în concentrația de echilibru a substanței.

Fluxul simultan al proceselor de transfer de căldură și de transfer de masă se numește transfer de căldură și de masă.

Conductivitatea termică este exprimată în mișcarea termică a celor mai mici particule de corpuri. Fenomenul de conductivitate termică poate fi observat în solide, și în gaze staționare, și în lichide, cu condiția ca în ele să nu apară curenți convectivi. Atunci când se ridică diferite tipuri de structuri, inclusiv clădiri rezidențiale, sunt necesare cunoștințe despre conductivitatea termică a materialelor de construcție, inclusiv cum ar fi polistirenul expandat, spuma poliuretanică etc.

Coeficient de conductivitate termică

Un indicator al conductivității termice a materialelor este coeficientul de conductivitate termică

Vorbind despre conductivitate termică, ele înseamnă și caracteristicile cantitative ale capacității corpurilor de a conduce căldura. Capacitatea unei substanțe de a conduce căldura este diferită. Se măsoară într-o astfel de unitate ca coeficientul de conductivitate termică, ceea ce înseamnă conductivitate termică specifică. În termeni numerici, această caracteristică este egală cu cantitatea de căldură care trece printr-un material cu o grosime de 1 m și o suprafață de 1 mp / s la un singur interval de temperatură.

Anterior, se presupunea că energia termică este transferată în funcție de fluxul caloric de la un corp la altul. Cu toate acestea, experimentele ulterioare au respins însuși conceptul de caloric ca tip independent de materie. În epoca noastră, se crede că fenomenul de conductivitate termică se datorează tendinței naturale a obiectelor la o stare cât mai apropiată de echilibrul termodinamic, care se manifestă prin egalizarea temperaturilor acestora.

Conductivitate termică în vid

Este interesant de luat în considerare coeficientul de conductivitate termică a vidului din acest punct de vedere. Este aproape de zero - și cu cât vidul este mai adânc, cu atât conductivitatea sa termică este mai aproape de zero. De ce? Faptul este că în vid există o concentrație extrem de scăzută de particule de material care sunt capabile să transfere căldură. Dar căldura este încă transferată în vid - prin radiație. Deci, de exemplu, pentru a minimiza pierderile de căldură, se face un termos cu cu pereți dubli pompând aer între ele. Ei fac și argint. Proprietățile materialelor precum spuma de folie și alte materiale izolatoare similare se bazează pe aceeași calitate în care suprafața oglinzii reflectă mai bine radiația.
Mai jos urmărim videoclipuri educaționale pentru o prezentare mai completă a unui astfel de concept fizic precum conductivitatea termică, folosind exemple specifice.

Tabel de conductivitate termică

Material	Densitate, kg/m3	Conductivitate termică, W / (m * C)	permeabilitatea la vapori, Mg/(m*h*Pa)	Echivalent1 (cu rezistență la transfer termic = 4,2m2*C/W) grosime, m	Echivalent2 (când rezistența la penetrarea vaporilor = 1,6 m2*h*Pa/mg) grosime, m
Beton armat	2500	1.69	0.03	7.10	0.048
Beton	2400	1.51	0.03	6.34	0.048
Beton de argilă expandată	1800	0.66	0.09	2.77	0.144
Beton de argilă expandată	500	0.14	0.30	0.59	0.48
Caramida de lut rosie	1800	0.56	0.11	2.35	0.176
Caramida, silicat	1800	0.70	0.11	2.94	0.176
Cărămidă ceramică goală (brut 1400)	1600	0.41	0.14	1.72	0.224
Caramida ceramica tubulara (brut 1000)	1200	0.35	0.17	1.47	0.272
beton spumos	1000	0.29	0.11	1.22	0.176
beton spumos	300	0.08	0.26	0.34	0.416
Granit	2800	3.49	0.008	14.6	0.013
Marmură	2800	2.91	0.008	12.2	0.013
Pin, molid peste fibre	500	0.09	0.06	0.38	0.096
Stejar peste bob	700	0.10	0.05	0.42	0.08
Pin, molid de-a lungul fibrei	500	0.18	0.32	0.75	0.512
Stejar de-a lungul bobului	700	0.23	0.30	0.96	0.48
Placaj	600	0.12	0.02	0.50	0.032
PAL	1000	0.15	0.12	0.63	0.192
Remorcare	150	0.05	0.49	0.21	0.784
Gips-carton	800	0.15	0.075	0.63	0.12
Confruntat cu carton	1000	0.18	0.06	0.75	0.096
vata minerala	200	0.070	0.49	0.30	0.784
vata minerala	100	0.056	0.56	0.23	0.896
vata minerala	50	0.048	0.60	0.20	0.96
	33	0.031	0.013	0.13	0.021
Polistiren expandat extrudat	45	0.036	0.013	0.13	0.021
Styrofoam	150	0.05	0.05	0.21	0.08
Styrofoam	100	0.041	0.05	0.17	0.08
Styrofoam	40	0.038	0.05	0.16	0.08