Таблица теплопроводности строительных материалов; изучаем важные показатели

Таблица теплопроводности строительных материалов – изучаем важные показатели

Строительство каждого объекта лучше начинать с планировки проекта и тщательного расчета теплотехнических параметров. Точные данные позволит получить таблица теплопроводности строительных материалов. Правильное возведение зданий способствует оптимальным климатическим параметрам в помещении. А таблица поможет правильно подобрать сырье, которое будут использоваться для строительства.

Теплопроводность материалов влияет на толщину стен

1. Назначение теплопроводности
2. Что оказывает влияние на показатель теплопроводности?
3. Использование значений коэффициента теплопроводности на практике
4. Показатели теплопроводности для готовых построек. Виды утеплений
5. Таблица теплопроводности строительных материалов: особенности показателей
6. Как использовать таблицу теплопроводности материалов и утеплителей?
7. Значения коэффициентов теплопередачи материалов в таблице
8. Теплопроводность строительных материалов (видео)

Проблемы утепления

В нашей стране строители вынуждены бороться с низкими температурами, холодными ветрами, высокой влажностью и другими неблагоприятными погодными условиями. Для комфортной работы и жизни требуются здания с хорошим климатом в помещениях, не зависящим от времени года. Сейчас невозможно массовое строительство стен из кирпича или камня метровой толщиной, потому что это будет недёшево и вряд ли найдётся достаточно покупателей на такие тяжёлые и дорогие здания. Лучший способ сохранить тепло в зимнее время и не впустить его в летнее — использовать в строительстве современные теплоизоляционные и ограждающие материалы.

Устройство тёплых стен было бы несложной задачей, если бы существовал материал твёрдый как камень, тёплый как пух и дешёвый как воздух. Но чудес не бывает, поэтому современные ограждающие конструкции представляют собой пирог из оболочек: одни ограничивают утечку воздуха, другие защищают от погодных условий, третьи держат нагрузку. Задача эффективно предотвращать передачу тепла через них решается созданием теплоизоляционного слоя.

В этом видео вы узнаете, какой утеплитель лучше:

Главный вопрос устройства такого барьера заключается в правильном выборе материала для него. Утеплитель должен удовлетворять требованиям технологий монтажа, строительным нормам, проектной стоимости и соответствующим показателям таблицы коэффициента теплопроводности теплоизоляционных материалов. В качестве строительных теплоизоляторов сейчас широко применяются:

• пенополимеры с открытыми и закрытыми порами;
• минеральные ваты из шлака, стекла или камня.

Перечисленные материалы производятся в большом разнообразии свойств и по различным технологиям, в качестве изделий или сырья для производства непосредственно на площадке. Это вызвано широким спектром требований при решении строительных задач, которые не ограничиваются вопросом о том, какая теплопроводность лучше. Основные качества, которыми должен обладать утеплитель, можно свести к следующему перечню:

• низкая и неизменная в течение всего срока эксплуатации теплопроводность;
• стойкость к заданным влажностным и температурным режимам;
• нейтральность по отношению к изолируемым объектам;
• устойчивость к температурным деформациям;
• прогнозируемость жизненного цикла (утеплителя он не должен быть ниже, чем у изолируемого объекта);
• технологичность для применения в конкретном случае.

Ориентиром для выбора утеплителя по его изоляционным свойствам и для определения его количества служат таблицы теплоизоляционных материалов.

Таблица теплопроводности

Обработанную информацию об этом свойстве разных материалов можно представить в виде таблицы. К примеру, вот так:

Здесь присутствуют всего два параметра. Первый – это коэффициент теплопроводности утеплителей. Второй – толщина стены, которая потребуется для обеспечения оптимальной температуры внутри здания.

Взглянув на эту таблицу, становится очевидным следующий факт. Построить комфортное здание из однородных изделий, например, из полнотелых кирпичей, невозможно. Ведь для этого потребуется толщина стены не менее 2,38м.

Поэтому для обеспечения нужного уровня тепла в помещениях требуется теплоизоляция. И первым и важнейшим критерием ее отбора является вышеуказанный первый параметр. У современных изделий он не должен быть более 0.04 Вт/м°С.

Совет!
При покупке обратите свое внимание на следующую особенность.
Изготовители, указывая на своих изделиях теплопроводность утеплителя, часто используют не одну, а целых три величины: первая – для случаев, когда материал эксплуатируется в сухом помещении с температурой в 10ºС;второе значение – для случаев эксплуатации опять же, в сухом помещении, но с температурой в 25 ºС; третья величина – для эксплуатации изделия в разных условиях влажности.
Это может быть помещение с влажностью категории А или В.
Для ориентировочного расчета следует использовать первое значение.
Все остальные нужны для проведения точных расчетов. О том, как они осуществляются, можно узнать из СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника».

Методика испытаний

Испытания проходили на установке для измерения теплопроводности «ТАУ-5» (фотография 1). Эта установка является эталонным средством второго разряда с допускаемой основной погрешностью измерений теплопроводности в 2%.

Установка реализует нестационарный метод нагретого круга и представляет собой резервуар с жидким азотом, в который погружаются исследуемые образцы с нагревателем — датчиком теплопроводности.

Фотография 1. Установка «ТАУ-5»

Из представленных материалов (EPS/XPS/PIR/МВ) подготавливалось по 2 измерительных образца в виде цилиндров диаметром 30 мм, и толщиной 15 мм (фотография 2). Между образцами устанавливался датчик-нагреватель. Таким образом фактические измерения теплопроводности проводились по поверхностям, находившимся в середине плиты.

Фотография 2. Внешний вид образцов

Фотография 3. Установка первой половины образца, датчик-нагреватель, установка датчика, установка второй половины образца.

Измерения и сравнение теплопроводности проводились в атмосфере воздуха при комнатной температуре 295 К (22С) и в атмосфере азота в диапазоне температур от 80 до 360 К (-193/87С) несколькими сериями: от 80 до 360К с шагом 5-10К и от 360 до 80К с аналогичным шагом. Измерения в каждой точке, при определенной температуре, производились в несколько этапов, до установления среднего квадратичного отклонения близким или равным нулю (рис. 1).

Рисунок 1. Результаты сходимости измерений по одной точке при температуре 300К/26С.

Ассортимент современных утеплителей

Теплоизоляционная продукция отличается универсальностью и внушительным выбором. На вопрос, чем лучше утеплить стены, трудно дать однозначный ответ.
Следует рассмотреть несколько факторов:

• размещение утеплителя (внутри или снаружи);
• материал, из которого возведены несущие конструкции (бетон, дерево и т. д.);
• климатические условия региона;
• бюджет на проведение теплоизоляционных работ.

Популярные виды утеплителей для стен являются универсальными изделиями. Они характеризуются низкой теплопроводностью, значительным шумопоглощением, прочностью и долговечностью.

Пенопласт — ячеистые плиты малого веса с низким показателем передачи тепла и поглощения влаги. Размер изоляционного слоя составляет 50-100 мм. Безопасность материала подтверждает его использование в качестве пищевой упаковки. Он долговечен, не деформируется при эксплуатации и не гниет. Плиты пенопласта поглощают звук и вибрацию. Они монтируются снаружи и внутри здания, установка не требует создания каркаса.

Пенопласт — самый дешевый утеплитель для стен из продуктов, представленных на рынке. Его недостаток — повышенная горючесть и подверженность воздействию грызунов.

Экструдированный пенополистирол ЭППС — материал на основе полистирола, имеющий однородную закрытую ячеистую структуру. Благодаря ней плиты ЭПППС устойчивы к механической нагрузке, характеризуются минимальным водопоглощением и передачей тепла. На стенах, отделанных пенополистиролом, не появится плесень и грибок. Влагостойкий утеплитель можно использовать для изоляции фундамента и цокольного этажа. Добавка антипиренов при изготовлении изделий снижает их горючесть и повышает безопасность эксплуатации. Для утепления стен используются изделия плотностью 35 кг/м3.

Минеральная вата на основе базальтового или стеклянного волокна — лучший утеплитель для стен. Она обладает следующими характеристиками:

• устойчивость к морозу и высокой температуре;
• низкий коэффициент теплопроводности;
• паропроничаемость, позволяющая поддерживать нормальный уровень влажности;
• устойчивость к химическим веществам, гниению, микроорганизмам;
• пожаробезопасность.

Это дешевый, экологически безопасный и простой в монтаже материал. Легкая минеральная вата используется для каркасных стен и перегородок, а более плотная (80-150 кг/м3) — для вентилируемых и штукатурных фасадов.

Пенополиуретан — утеплитель для стен, предлагаемый в виде плит или напыления. Последний вариант отличается высокой адгезией с любым материалом, создает монолитный слой, устойчивый к влаге и механическому воздействию. Пенополиуретан является одним из самых эффективных изоляторов, его выбирают для частных домов и производственных помещений. Недостаток теплоизоляции — высокая стоимость и чувствительность к ультрафиолету.

Отражающая теплоизоляция на основе вспененного полиэтилена стала популярна благодаря минимальному размеру толщины полотна при высоких изолирующих свойствах. Материал с армирующим слоем алюминиевой фольги популярен при утеплении балконов, лоджий, бань. Он устойчив к влаге, отражает инфракрасные волны от своей поверхности. Полотно толщиной 2-10 мм отнимает малый объем полезной площади.

Кто на свете всех теплей?

Цель такого тщательного изучения утеплителей одна — узнать, какой из них лучше всех. Однако, это палка о двух концах, ведь материалы с высокой термоизоляцией могут иметь другие нежелательные характеристики.

Пенополиуретан или экструдированный пенополистирол

Нетрудно определить по таблице, что чемпион по теплоизоляции – это пенополиуретан. Но и цена его гораздо выше, нежели у полистирола или пенопласта. Все потому что он обладает двумя наиболее востребованными в строительстве качествами: негорючесть и водоотталкивающие свойства. Его трудно поджечь, поэтому пожарная безопасность такого утепления высока, к тому же он не боится намокнуть.

Но у пенополиуретана появилась настоящая альтернатива – экструдированный пенополистирол. По сути это тот же пенопласт, но прошедший дополнительную обработку – экструдировку, которая улучшила его. Это материал с равномерной структурой и замкнутыми ячейками, который представлен в виде листов разной толщины. От обычного пенопласта его отличает усиленная прочность и способность выдерживать механическое давление. Именно поэтому его можно назвать достойным конкурентом пенополиуретану. Единственный недостаток монтажа отдельных плит – швы, которые успешно заделываются монтажной пеной.

А уж чем вам удобнее пользоваться – жидким утеплителем из баллончика или плитами, выбирать только вам. Но помните, что эти материалы не «дышат» и могут образовывать эффект запотевших окон, так что все утепление может уйти из форточки во время проветривания. Поэтому утеплять такими материалами нужно разумно.

Минеральная вата или пенопласт

Если сравнивать минеральную вату и пенопласт, то их теплопроводность находится на одном уровне ≈ 0,5. Поэтому выбирая между этими материалами, неплохо было бы оценить и другие качества, такие как водопроницаемость. Так, монтаж ваты в местах с возможным намоканием нежелательна, поскольку она теряет свойства теплоизоляции на 50% при намокании на 20%. С другой стороны, вата «дышит» и пропускает пар, так что не будет образовываться конденсата. В доме, который утеплен ватой из базальтового волокна, не будут запотевать окна. И вата, в отличие от пенопласта, не горит.

Другие утеплители

Весьма популярны сейчас эко-материалы, такие как опилки, которые смешивают с глиной и используют для стен. Однако, такой приятный по цене материал как опилки, имеет много недостатков: горит, намокает и гниет. Не говоря уже о том, что набирая влагу, опилки теряют теплоизоляционные свойства.

Также набирает популярности дешевое и экологичное пеностекло, которое можно применять только без нагрузок, поскольку он весьма хрупок.

Теплосопротивление материалов

Кладка из красного кирпича, толщина стены 0,25 м. (в один кирпич)	0,36
Кладка из красного кирпича, толщина стены 0,38 м. (полтора кирпича)	0,53
Кладка из силикатного кирпича, толщина стены 0,25 м. (в один кирпич)	0,30
Кладка из силикатного кирпича, толщина стены 0,38 м. (полтора кирпича)	0,44
Кладка из газо-пеноблоков, толщина стены 0,2 м.	0,69
Кладка из газо-пеноблоков, толщина стены 0,3 м.	0,81
Брус деревянный, 100 мм.	0,71
Брус деревянный, 150 мм.	1,07
Металл 0,5 – 1,0 мм. (ангары, павильоны, строит. вагончики, крыши домов)	0,1

Из таблицы следует, что в соответствии с требованиями СНиП толщина стен жилого дома должна быть:

Исполнение данных условий в современной действительности абсолютно нереально. Вот почему использование утеплителей сегодня – вынужденная необходимость. Чем ниже коэффициент теплопроводности утеплителя, тем меньше его слой.

Шаг 2: Теория понятие

Из школьного курса физики, скорее всего, помните, что существует три вида теплопередачи:

• Конвекция;
• Излучение;
• Теплопроводность.

А значит теплопроводность — это вид теплопередачи или перемещения тепловой энергии. Это связано с внутренней структурой тел. Одна молекула передает энергию другой. А теперь хотите небольшой тест?

Какой вид веществ пропускает (передает) больше всего энергии?

• Твердые тела?
• Жидкости?
• Газы?

Правильно, больше всего передает энергию кристаллическая решетка твердых тел. Их молекулы находятся ближе друг к другу и поэтому могут взаимодействовать эффективнее. Самой низкой теплопроводностью обладают газы. Их молекулы находятся на наибольшем удалении друг от друга.

Коэффициент теплопроводности. Выбираем «свою» теплоизоляцию

• 

Что такое коэффициент теплопроводности и для чего он нужен? Что значит «при 10 °С» или «при 100 °С»? Как правильно сравнить теплопроводность материалов. Первая статья Дмитрия Абрамова из серии «Своя теплоизоляция».

Что такое коэффициент теплопроводности

Точное определение коэффициента теплопроводности дано в своде правил СП 61.13330.2012 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов».

Коэффициент теплопроводности — количество теплоты, передаваемое за единицу времени через единицу площади изотермической поверхности при температурном градиенте, равном единице.
Из СП 61.13330.2012

Здесь использованы следующие понятия:

Коэффициент — относительная величина, определяющая свойство какого-нибудь процесса или устройства.

Теплопроводность — свойство передавать теплоту от нагретых участков к более холодным.

Изотермическая поверхность — поверхность, температура которой одинакова во всех точках.

Температурный градиент — перепад температур.

По сути, это расчетный коэффициент, который показывает, сколько тепла проводит материал. Коэффициент теплопроводности обозначается символом λ (лямбда).

Для чего нужен коэффициент теплопроводности

Когда вы видите, что коэффициент тепловодности одного материала при 10 °С равен 0,034 Вт/мК, а другого 0,036 Вт/мК, при тех же условиях. Что это означает?

Благодаря коэффициенту теплопроводности вы можете сравнить, какой материал передает больше теплоты, а какой меньше. Чем меньше теплопроводность материала, тем лучшими теплоизоляционными свойствами он обладает.

Для примера сравните коэффициент теплопроводности материалов ALMALEN при 10 °С с другими вспененными полиэтиленами. Он имеет наименьшую теплопроводность в своем классе: от 0,032 Вт/мК до 0,034 Вт/мК.

А если пойти дальше, то коэффициент теплопроводности даст понимание, как изменяется количество передаваемого тепла через один и тот же материал в зависимости от температуры на поверхности изолируемого объекта. Количество передаваемого материалом тепла за промежуток времени называется тепловым потоком.

Определение теплового потока дано в ГОСТ 7076-99 «Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме».

Тепловой поток — количество теплоты, проходящее через образец в единицу времени.
Из ГОСТ 7076-99

Что значит λ₁₀, λ₂₀, λ₁₀₀ и так далее

Подробно разобраться в вопросе помогут нормативные документы. Возьмем, например, ГОСТ 32025-2012 (EN ISO 8497:1996) «Тепловая изоляция. Метод определения характеристик теплопереноса в цилиндрах заводского изготовления при стационарном тепловом режиме». Согласно этому методу:

λ₁₀ — это коэффициент теплопроводности, полученный в результате испытаний при среднеарифметическом значении температуры теплоизоляции 10 °С. Среднеарифметическое значение температуры теплоизоляции — сумма температур на изолируемой поверхности и внешней поверхности теплоизоляции, разделенная пополам.

λ₁₀₀ означает, что испытания проведены при среднеарифметическом значении температуры теплоизоляции 100 °С.

Как правильно сравнивать коэффициент теплопроводности разных материалов

Существуют различные методы определения коэффициента теплопроводности. При сравнении материалов необходимо всегда обращать внимание на сопоставимость и применимость таких методов. То есть необходимо сравнивать коэффициенты теплопроводности, взятые при одной и той же температуре и определенные по одному и тому же стандарту.

Например, по ГОСТ 7076-99 «Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме» обычно определяют коэффициент теплопроводности при 25 °С. В то же время большинство европейских стандартов, например EN 12667:2001, определяют коэффициент теплопроводности при 10 °С.

Коэффициент теплопроводности одного и того же материала, измеренный при меньшей температуре, будет всегда иметь меньшее значение и выглядеть якобы предпочтительнее.

Когда кто-то сравнивает различные материалы по непонятно каким коэффициентам теплопроводности — бегите от такого «специалиста». В лучшем случае вы потеряете время.