Что такое теплопроводность? Знать об этой величине необходимо не только профессионалам-строителям, но и простым обывателям, решившим самостоятельно построить дом.
Каждый материал, используемый в строительстве, имеет свой показатель этой величины. Самое низкое его значение – у утеплителей, самое высокое – у металлов. Поэтому необходимо знать формулу, которая поможет рассчитать толщину как возводимых стен, так и теплоизоляции, чтобы получить в итоге уютный дом.
Сравнение проводимости тепла у самых распространённых утеплителей
Чтобы иметь представление о проводимости тепла разных материалов, предназначенных для утепления, нужно сравнить их коэффициенты (Вт/м*К), приведённые в следующей таблице:
Как видно из вышеприведённых данных, показатель проводимости тепла таких строительных материалов, как теплоизоляционные, варьируется от минимального (0,019) до максимального (0,5). Все теплоизоляционные материалы имеют определённый разброс показаний. СНиПы описывают каждый из них в нескольких видах – в сухом, нормальном и влажном. Минимальный коэффициент проводимости тепла соответствует сухому состоянию, максимальный – влажному.
Если задумано индивидуальное строительство
При возведении дома важно учитывать технические характеристики всех составляющих (материала для стен, кладочного раствора, будущего утепления, гидроизоляционных и пароотводящих плёнок, финишной отделки).
Для понимания, какие стены наилучшим образом будут сохранять тепло, нужно проанализировать коэффициент теплопроводности не только материала для стен, но и строительного раствора, что видно из таблицы ниже:
Номер п/п | Материал для стен, строительный раствор | Коэффициент теплопроводности по СНиП |
1. | Кирпич | 0,35 – 0,87 |
2. | Саманные блоки | 0,1 – 0,44 |
3. | Бетон | 1,51 – 1,86 |
4. | Пенобетон и газобетон на основе цемента | 0,11 – 0,43 |
5. | Пенобетон и газобетон на основе извести | 0,13 – 0,55 |
6. | Ячеистый бетон | 0,08 – 0,26 |
7. | Керамические блоки | 0,14 – 0,18 |
8. | Строительный раствор цементно-песчаный | 0,58 – 0,93 |
9. | Строительный раствор с добавлением извести | 0,47 – 0,81 |
Важно . Из приведённых в таблице данных видно, что у каждого строительного материала довольно большой разброс в показателях коэффициента теплопроводности.
Это связано с несколькими причинами:
- Плотность. Все утеплители выпускаются или укладываются (пеноизол, эковата) различной плотности. Чем ниже плотность (больше присутствует воздуха в теплоизоляционной структуре), тем ниже проводимость тепла. И, наоборот, у очень плотных утеплителей этот коэффициент выше.
- Вещество, из которого производят (основа). Например, кирпич бывает силикатным, керамическим, глиняным. От этого зависит и коэффициент теплопроводности.
- Количество пустот. Это касается кирпича (пустотелый и полнотелый) и теплоизоляции. Воздух – самый худший проводник тепла. Коэффициент его теплопроводимости – 0,026. Чем больше пустот, тем ниже этот показатель.
Строительный раствор хорошо проводит тепло, поэтому любые стены рекомендуется утеплять.
Если объяснять на пальцах
Для наглядности и понимания, что такое теплопроводность, можно сравнить кирпичную стену, толщиной 2 м 10 см с другими материалами. Таким образом, 2,1 метра кирпича, сложенного в стену на обычном цементно-песчаном растворе равны:
- стене толщиной 0,9 м из керамзитобетона;
- брусу, диаметром 0,53 м;
- стене, толщиной 0,44 м из газобетона.
Если речь заходит от таких распространённых утеплителях, как минеральная вата и пенополистирол, то потребуется всего 0,18 м первой теплоизоляции или 0,12 м второй, чтобы значения теплопроводности огромной кирпичной стены оказались равными тонюсенькому слою теплоизоляции.
Сравнительная характеристика теплопроводности утеплительных, строительных и отделочных материалов, которую можно произвести, изучив СНиПы, позволяет проанализировать и правильно составить утеплительный пирог (основание, утеплитель, финишная отделка). Чем ниже теплопроводность, тем выше цена. Ярким примером могут послужить стены дома, сложенные из керамических блоков или обычного высококачественного кирпича. Первые имеют теплопроводность всего 0,14 – 0,18 и стоят намного дороже любого, самого лучшего кирпича.
Теплопроводность — это процесс переноса энергии от теплой части материала к холодной частицами этого материала (т.е. молекулами).
Основные значения коэффициентов теплопроводности из СНиП II-3-79* (приложение 2) и из СП 50.13330.2012 СНиП 23-02-2003.
Теплопроводность некоторых (но не всех) строительных материалов может значительно меняться в зависимости от их влажности. Первое значение в таблице — это значение для сухого состояния. Второе и третье значения — это значения теплопроводности для условий эксплуатации А и Б согласно приложению С СП 50.13330.2012. Условия эксплуатации зависят от климата региона и влажности в помещении. Проще говоря А — это обычная «средняя» эксплуатация, а Б — это влажные условия.
Материал | Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·°C) |
||
В сухом состоянии | Условия А («обычные») | Условия Б («влажные») | |
Пенополистирол (ППС) | 0,036 - 0,041 | 0,038 - 0,044 | 0,044 - 0,050 |
Пенополистирол экструдированный (ЭППС, XPS) | 0,029 | 0,030 | 0,031 |
Войлок шерстяной | 0,045 | ||
Цементно-песчаный раствор (ЦПР) | 0,58 | 0,76 | 0,93 |
Известково-песчаный раствор | 0,47 | 0,7 | 0,81 |
Гипсовая штукатурка обычная | 0,25 | ||
Минеральная вата каменная, 180 кг/м3 | 0,038 | 0,045 | 0,048 |
Минеральная вата каменная, 140-175 кг/м3 | 0,037 | 0,043 | 0,046 |
Минеральная вата каменная, 80-125 кг/м3 | 0,036 | 0,042 | 0,045 |
Минеральная вата каменная, 40-60 кг/м3 | 0,035 | 0,041 | 0,044 |
Минеральная вата каменная, 25-50 кг/м3 | 0,036 | 0,042 | 0,045 |
Минеральная вата стеклянная, 85 кг/м3 | 0,044 | 0,046 | 0,05 |
Минеральная вата стеклянная, 75 кг/м3 | 0,04 | 0,042 | 0,047 |
Минеральная вата стеклянная, 60 кг/м3 | 0,038 | 0,04 | 0,045 |
Минеральная вата стеклянная, 45 кг/м3 | 0,039 | 0,041 | 0,045 |
Минеральная вата стеклянная, 35 кг/м3 | 0,039 | 0,041 | 0,046 |
Минеральная вата стеклянная, 30 кг/м3 | 0,04 | 0,042 | 0,046 |
Минеральная вата стеклянная, 20 кг/м3 | 0,04 | 0,043 | 0,048 |
Минеральная вата стеклянная, 17 кг/м3 | 0,044 | 0,047 | 0,053 |
Минеральная вата стеклянная, 15 кг/м3 | 0,046 | 0,049 | 0,055 |
Пенобетон и газобетон на цементном вяжущем, 1000 кг/м3 | 0,29 | 0,38 | 0,43 |
Пенобетон и газобетон на цементном вяжущем, 800 кг/м3 | 0,21 | 0,33 | 0,37 |
Пенобетон и газобетон на цементном вяжущем, 600 кг/м3 | 0,14 | 0,22 | 0,26 |
Пенобетон и газобетон на цементном вяжущем, 400 кг/м3 | 0,11 | 0,14 | 0,15 |
Пенобетон и газобетон на известняковом вяжущем, 1000 кг/м3 | 0,31 | 0,48 | 0,55 |
Пенобетон и газобетон на известняковом вяжущем, 800 кг/м3 | 0,23 | 0,39 | 0,45 |
Пенобетон и газобетон на известняковом вяжущем, 600 кг/м3 | 0,15 | 0,28 | 0,34 |
Пенобетон и газобетон на известняковом вяжущем, 400 кг/м3 | 0,13 | 0,22 | 0,28 |
Сосна, ель поперек волокон | 0,09 | 0,14 | 0,18 |
Сосна, ель вдоль волокон | 0,18 | 0,29 | 0,35 |
Дуб поперек волокон | 0,10 | 0,18 | 0,23 |
Дуб вдоль волокон | 0,23 | 0,35 | 0,41 |
Медь | 382 - 390 | ||
Алюминий | 202 - 236 | ||
Латунь | 97 - 111 | ||
Железо | 92 | ||
Олово | 67 | ||
Сталь | 47 | ||
Стекло оконное | 0,76 | ||
Свежий снег | 0,10 - 0,15 | ||
Вода жидкая | 0,56 | ||
Воздух (+27 °C, 1 атм) | 0,026 | ||
Вакуум | 0 | ||
Аргон | 0,0177 | ||
Ксенон | 0,0057 | ||
Арболит | 0,07 - 0,17 | ||
Пробковое дерево | 0,035 | ||
Железобетон плотностью 2500 кг/м3 | 1,69 | 1,92 | 2,04 |
Бетон (на гравии или щебне) плотностью 2400 кг/м3 | 1,51 | 1,74 | 1,86 |
Керамзитобетон плотностью 1800 кг/м3 | 0,66 | 0,80 | 0,92 |
Керамзитобетон плотностью 1600 кг/м3 | 0,58 | 0,67 | 0,79 |
Керамзитобетон плотностью 1400 кг/м3 | 0,47 | 0,56 | 0,65 |
Керамзитобетон плотностью 1200 кг/м3 | 0,36 | 0,44 | 0,52 |
Керамзитобетон плотностью 1000 кг/м3 | 0,27 | 0,33 | 0,41 |
Керамзитобетон плотностью 800 кг/м3 | 0,21 | 0,24 | 0,31 |
Керамзитобетон плотностью 600 кг/м3 | 0,16 | 0,2 | 0,26 |
Керамзитобетон плотностью 500 кг/м3 | 0,14 | 0,17 | 0,23 |
Крупноформатный керамический блок (тёплая керамика) | 0,14 - 0,18 | ||
Кирпич керамический полнотелый, кладка на ЦПР | 0,56 | 0,7 | 0,81 |
Кирпич силикатный, кладка на ЦПР | 0,70 | 0,76 | 0,87 |
Кирпич керамический пустотелый (плотность 1400 кг/м3 с учетом пустот), кладка на ЦПР | 0,47 | 0,58 | 0,64 |
Кирпич керамический пустотелый (плотность 1300 кг/м3 с учетом пустот), кладка на ЦПР | 0,41 | 0,52 | 0,58 |
Кирпич керамический пустотелый (плотность 1000 кг/м3 с учетом пустот), кладка на ЦПР | 0,35 | 0,47 | 0,52 |
Кирпич силикатный, 11 пустот (плотность 1500 кг/м3), кладка на ЦПР | 0,64 | 0,7 | 0,81 |
Кирпич силикатный, 14 пустот (плотность 1400 кг/м3), кладка на ЦПР | 0,52 | 0,64 | 0,76 |
Гранит | 3,49 | 3,49 | 3,49 |
Мрамор | 2,91 | 2,91 | 2,91 |
Известняк, 2000 кг/м3 | 0,93 | 1,16 | 1,28 |
Известняк, 1800 кг/м3 | 0,7 | 0,93 | 1,05 |
Известняк, 1600 кг/м3 | 0,58 | 0,73 | 0,81 |
Известняк, 1400 кг/м3 | 0,49 | 0,56 | 0,58 |
Туф, 2000 кг/м3 | 0,76 | 0,93 | 1,05 |
Туф, 1800 кг/м3 | 0,56 | 0,7 | 0,81 |
Туф, 1600 кг/м3 | 0,41 | 0,52 | 0,64 |
Туф, 1400 кг/м3 | 0,33 | 0,43 | 0,52 |
Туф, 1200 кг/м3 | 0,27 | 0,35 | 0,41 |
Туф, 1000 кг/м3 | 0,21 | 0,24 | 0,29 |
Песок сухой строительный (ГОСТ 8736-77*), 1600 кг/м3 | 0,35 | ||
Фанера клееная | 0,12 | 0,15 | 0,18 |
ДСП, ДВП, 1000 кг/м3 | 0,15 | 0,23 | 0,29 |
ДСП, ДВП, 800 кг/м3 | 0,13 | 0,19 | 0,23 |
ДСП, ДВП, 600 кг/м3 | 0,11 | 0,13 | 0,16 |
ДСП, ДВП, 400 кг/м3 | 0,08 | 0,11 | 0,13 |
ДСП, ДВП, 200 кг/м3 | 0,06 | 0,07 | 0,08 |
Пакля | 0,05 | 0,06 | 0,07 |
Гипсокартон (листы гипсовые обшивочные), 1050 кг/м3 | 0,15 | 0,34 | 0,36 |
Гипсокартон (листы гипсовые обшивочные), 800 кг/м3 | 0,15 | 0,19 | 0,21 |
Линолеум из ПВХ на теплоизолирующей подоснове, 1800 кг/м3 | 0,38 | 0,38 | 0,38 |
Линолеум из ПВХ на теплоизолирующей подоснове, 1600 кг/м3 | 0,33 | 0,33 | 0,33 |
Линолеум из ПВХ на тканевой подоснове, 1800 кг/м3 | 0,35 | 0,35 | 0,35 |
Линолеум из ПВХ на тканевой подоснове, 1600 кг/м3 | 0,29 | 0,29 | 0,29 |
Линолеум из ПВХ на тканевой подоснове, 1400 кг/м3 | 0,2 | 0,23 | 0,23 |
Эковата | 0,037 - 0,042 | ||
Перлит вспученный, песок, плотность 75 кг/м3 | 0,043 - 0,047 | ||
Перлит вспученный, песок, плотность 100 кг/м3 | 0,052 | ||
Перлит вспученный, песок, плотность 150 кг/м3 | 0,052 - 0,058 | ||
Перлит вспученный, песок, плотность 200 кг/м3 | 0,07 | ||
Пеностекло, насыпное, плотность 100 - 150 кг/м3 | 0,043 - 0,06 | ||
Пеностекло, насыпное, плотность 151 - 200 кг/м3 | 0,06 - 0,063 | ||
Пеностекло, насыпное, плотность 201 - 250 кг/м3 | 0,066 - 0,073 | ||
Пеностекло, насыпное, плотность 251 - 400 кг/м3 | 0,085 - 0,1 | ||
Пеностекло, блоки, плотность 100 - 120 кг/м3 | 0,043 - 0,045 | ||
Пеностекло, блоки, плотность 121 - 170 кг/м3 | 0,05 - 0,062 | ||
Пеностекло, блоки, плотность 171 - 220 кг/м3 | 0,057 - 0,063 | ||
Пеностекло, блоки, плотность 221 - 270 кг/м3 | 0,073 | ||
Керамзит, гравий, плотность 250 кг/м3 | 0,099 - 0,1 | 0,11 | 0,12 |
Керамзит, гравий, плотность 300 кг/м3 | 0,108 | 0,12 | 0,13 |
Керамзит, гравий, плотность 350 кг/м3 | 0,115 - 0,12 | 0,125 | 0,14 |
Керамзит, гравий, плотность 400 кг/м3 | 0,12 | 0,13 | 0,145 |
Керамзит, гравий, плотность 450 кг/м3 | 0,13 | 0,14 | 0,155 |
Керамзит, гравий, плотность 500 кг/м3 | 0,14 | 0,15 | 0,165 |
Керамзит, гравий, плотность 600 кг/м3 | 0,14 | 0,17 | 0,19 |
Керамзит, гравий, плотность 800 кг/м3 | 0,18 | ||
Гипсоплиты, плотность 1350 кг/м3 | 0,35 | 0,50 | 0,56 |
Гипсоплиты, плотность 1100 кг/м3 | 0,23 | 0,35 | 0,41 |
Перлитобетон, плотность 1200 кг/м3 | 0,29 | 0,44 | 0,5 |
Перлитобетон, плотность 1000 кг/м3 | 0,22 | 0,33 | 0,38 |
Перлитобетон, плотность 800 кг/м3 | 0,16 | 0,27 | 0,33 |
Перлитобетон, плотность 600 кг/м3 | 0,12 | 0,19 | 0,23 |
Пенополиуретан (ППУ), плотность 80 кг/м3 | 0,041 | 0,042 | 0,05 |
Пенополиуретан (ППУ), плотность 60 кг/м3 | 0,035 | 0,036 | 0,041 |
Пенополиуретан (ППУ), плотность 40 кг/м3 | 0,029 | 0,031 | 0,04 |
Пенополиэтилен сшитый | 0,031 - 0,038 |
Если в таблице у материала нет значений для условий А и Б, значит в СП 50.13330.2012 или на сайтах производителей нет соответствующих значений либо для этого материала это не имеет смысла.
Обратите внимание на рост теплопроводности в зависимости от условий влажности.
Расчет теплопотерь дома
Дом теряет тепло через ограждающие конструкции (стены, окна, крыша, фундамент), вентиляцию и канализацию. Основные потери тепла идут через ограждающие конструкции — 60-90% от всех теплопотерь.
Расчет теплопотерь дома нужен, как минимум, чтобы правильно подобрать котёл. Также можно прикинуть, сколько денег будет уходить на отопление в планируемом доме. Также можно благодаря расчётам провести анализ финансовой эффективности утепления, т.е. понять окупятся ли затраты на монтаж утепления экономией топлива за срок службы утеплителя.
Теплопотери через ограждающие конструкции
1) Вычисляем сопротивление теплопередаче стены, деля толщину материала на его коэффициент теплопроводности. Например, если стена построена из тёплой керамики толщиной 0,5 м с коэффициентом теплопроводности 0,16 Вт/(м×°C), то делим 0,5 на 0,16: 0,5 м / 0,16 Вт/(м×°C) = 3,125 м2×°C/Вт |
2) Вычисляем общую площадь внешних стен. Приведу упрощённый пример квадратного дома: (10 м ширина × 7 м высота × 4 стороны) - (16 окон × 2,5 м2) = 280 м2 - 40 м2 = 240 м2 |
3) Делим единицу на сопротивление теплопередаче, тем самым получая теплопотери с одного квадратного метра стены на один градус разницы температуры. 1 / 3,125 м2×°C/Вт = 0,32 Вт / м2×°C |
4) Cчитаем теплопотери стен. Умножаем теплопотери с одного квадратного метра стены на площадь стен и на разницу температур внутри дома и снаружи. Например, если внутри +25°C, а снаружи -15°C, то разница 40°C. 0,32 Вт / м2×°C × 240 м2 × 40 °C = 3072 Вт Вот это число и является теплопотерей стен. Измеряется теплопотеря в ваттах, т.е. это мощность теплопотери. |
5) В киловатт-часах удобнее понимать смысл теплопотерь. За 1 час через наши стены при разнице температур в 40°C уходит тепловой энергии: 3072 Вт × 1 ч = 3,072 кВт×ч За 24 часа уходит энергии: 3072 Вт × 24 ч = 73,728 кВт×ч |
Понятное дело, что за время отопительного периода погода разная, т.е. разница температур всё время меняется. Поэтому, чтобы вычислить теплопотери за весь отопительный период, нужно в пункте 4 умножать на среднюю разницу температур за все дни отопительного периода.
Например, за 7 месяцев отопительного периода средняя разница температур в помещении и на улице была 28 градусов, значит теплопотери через стены за эти 7 месяцев в киловатт-часах:
0,32 Вт / м2×°C × 240 м2 × 28 °C × 7 мес × 30 дней × 24 ч = 10838016 Вт×ч = 10838 кВт×ч
Число вполне «осязаемое». Например, если бы отопление было электрическое, то можно посчитать сколько бы ушло денег на отопление, умножив полученное число на стоимость кВт×ч. Можно посчитать сколько ушло денег на отопление газом, вычислив стоимость кВт×ч энергии от газового котла. Для этого нужно знать стоимость газа, теплоту сгорания газа и КПД котла.
Кстати, в последнем вычислении вместо средней разницы температур, количества месяцев и дней (но не часов, часы оставляем), можно было использовать градусо-сутки отопительного периода — ГСОП. Можно найти уже посчитанные ГСОП для разных городов России и перемножать теплопотери с одного квадратного метра на площадь стен, на эти ГСОП и на 24 часа, получив теплопотери в кВт*ч.
Аналогично стенам нужно посчитать значения теплопотерь для окон, входной двери, крыши, фундамента. Потом всё просуммировать и получится значение теплопотерь через все ограждающие конструкции. Для окон, кстати, не нужно будет узнавать толщину и теплопроводность, обычно уже есть готовое посчитанное производителем сопротивление теплопередаче стеклопакета. Для пола (в случае плитного фундамента) разница температур не будет слишком большой, грунт под домом не такой холодный, как наружный воздух.
Теплопотери через вентиляцию
Примерный объем имеющегося воздуха в доме (объём внутренних стен и мебели не учитываю):
10 м х10 м х 7 м = 700 м3
Плотность воздуха при температуре +20°C 1,2047 кг/м3. Удельная теплоемкость воздуха 1,005 кДж/(кг×°C). Масса воздуха в доме:
700 м3 × 1,2047 кг/м3 = 843,29 кг
Допустим, весь воздух в доме меняется 5 раз в день (это примерное число). При средней разнице внутренней и наружной температур 28 °C за весь отопительный период на подогрев поступающего холодного воздуха будет в среднем в день тратится тепловой энергии:
5 × 28 °C × 843,29 кг × 1,005 кДж/(кг×°C) = 118650,903 кДж
118650,903 кДж = 32,96 кВт×ч (1 кВт×ч = 3600 кДж)
Т.е. во время отопительного периода при пятикратном замещении воздуха дом через вентиляцию будет терять в среднем в день 32,96 кВт×ч тепловой энергии. За 7 месяцев отопительного периода потери энергии будут:
7 × 30 × 32,96 кВт×ч = 6921,6 кВт×ч
Теплопотери через канализацию
Во время отопительного периода поступающая в дом вода довольно холодная, допустим, она имеет среднюю температуру +7°C. Нагрев воды требуется, когда жильцы моют посуду, принимают ванны. Также частично нагревается вода от окружающего воздуха в бачке унитаза. Всё полученное водой тепло жильцы смывают в канализацию.
Допустим, что семья в доме потребляет 15 м3 воды в месяц. Удельная теплоёмкость воды 4,183 кДж/(кг×°C). Плотность воды 1000 кг/м3. Допустим, что в среднем поступающая в дом вода нагревается до +30°C, т.е. разница температур 23°C.
Соответственно в месяц теплопотери через канализацию составят:
1000 кг/м3 × 15 м3 × 23°C × 4,183 кДж/(кг×°C) = 1443135 кДж
1443135 кДж = 400,87 кВт×ч
За 7 месяцев отопительного периода жильцы выливают в канализацию:
7 × 400,87 кВт×ч = 2806,09 кВт×ч
Заключение
В конце нужно сложить полученные числа теплопотерь через ограждающие конструкции, вентиляцию и канализацию. Получится примерное общее число теплопотерь дома.
Надо сказать, что теплопотери через вентиляцию и канализацию довольно стабильные, их трудно уменьшить. Не будете же вы реже мыться под душем или плохо вентилировать дом. Хотя частично теплопотери через вентиляцию можно снизить с помощью рекуператора.
Расчет теплопотерь дома также можно сделать с помощью СП 50.13330.2012 (актуализированная редакция СНиП 23-02-2003). Там есть приложение Г «Расчет удельной характеристики расхода тепловой энергии на отопление и вентиляцию жилых и общественных зданий», сам расчет будет значительно сложнее, там используется больше факторов и коэффициентов.
- Понятие теплопроводности
- Теплопроводность при строительстве
Строительство любого дома, будь то коттедж или скромный дачный домик, должно начинаться с разработки проекта. На этом этапе закладывается не только архитектурный облик будущего строения, но и его конструктивные и теплотехнические характеристики.
Основной задачей на этапе проекта будет не только разработка прочных и долговечных конструктивных решений, способных поддерживать наиболее комфортный микроклимат с минимальными затратами. Помочь определиться с выбором может сравнительная таблица теплопроводности материалов.
Понятие теплопроводности
В общих чертах процесс теплопроводности характеризуется передачей тепловой энергии от более нагретых частиц твердого тела к менее нагретым. Процесс будет идти до тех пор, пока не наступит тепловое равновесие. Другими словами, пока не сравняются температуры.
Применительно к ограждающим конструкциям дома (стены, пол, потолок, крыша) процесс теплопередачи будет определяться временем, в течение которого температура внутри помещения сравняется с температурой окружающей среды.
Чем более продолжителен по времени будет этот процесс, тем помещение будет более комфортным по ощущениям и экономичным по эксплуатационным расходам.
Численно процесс переноса тепла характеризуется коэффициентом теплопроводности. Физический смысл коэффициента показывает, какое количество тепла за единицу времени проходит через единицу поверхности. Т.е. чем выше значение этого показателя, тем лучше проводится тепло, значит, тем быстрее будет происходить процесс теплообмена.
Соответственно, на этапе проектных работ необходимо спроектировать конструкции, теплопроводность которых должна иметь по возможности наименьшее значение.
Вернуться к оглавлению
Факторы, влияющие на величину теплопроводности
Теплопроводность материалов, используемых в строительстве, зависит от их параметров:
- Пористость – наличие пор в структуре материала нарушает его однородность. При прохождении теплового потока часть энергии передается через объем, занятый порами и заполненный воздухом. Принято за отсчетную точку принимать теплопроводность сухого воздуха (0,02 Вт/(м*°С)). Соответственно, чем больший объем будет занят воздушными порами, тем меньше будет теплопроводность материала.
- Структура пор – малый размер пор и их замкнутый характер способствуют снижению скорости теплового потока. В случае использования материалов с крупными сообщающимися порами в дополнение к теплопроводности в процессе переноса тепла будут участвовать процессы передачи тепла конвекцией.
- Плотность – при больших значениях частицы более тесно взаимодействуют друг с другом и в большей степени способствуют передаче тепловой энергии. В общем случае значения теплопроводности материала в зависимости от его плотности определяются либо на основе справочных данных, либо эмпирически.
- Влажность – значение теплопроводности для воды составляет (0,6 Вт/(м*°С)). При намокании стеновых конструкций или утеплителя происходит вытеснение сухого воздуха из пор и замещение его каплями жидкости или насыщенным влажным воздухом. Теплопроводность в этом случае значительно увеличится.
- Влияние температуры на теплопроводность материала отражается через формулу:
λ=λо*(1+b*t), (1)
где, λо – коэффициент теплопроводности при температуре 0 °С, Вт/м*°С;
b – справочная величина температурного коэффициента;
t – температура.
Вернуться к оглавлению
Практическое применение значения теплопроводности строительных материалов
Из понятия теплопроводности напрямую вытекает понятие толщины слоя материала для получения необходимого значения сопротивления теплового потока. Тепловое сопротивление – нормируемая величина.
Упрощенная формула, определяющая толщину слоя, будет иметь вид:
где, H – толщина слоя, м;
R – сопротивление теплопередаче, (м2*°С)/Вт;
λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м*°С).
Данная формула применительно к стене или перекрытию имеет следующие допущения:
- ограждающая конструкция имеет однородное монолитное строение;
- используемые стройматериалы имеют естественную влажность.
При проектировании необходимые нормируемые и справочные данные берутся из нормативной документации:
- СНиП23-01-99 – Строительная климатология;
- СНиП 23-02-2003 – Тепловая защита зданий;
- СП 23-101-2004 – Проектирование тепловой защиты зданий.
Вернуться к оглавлению
Теплопроводность материалов: параметры
Принято условное разделение материалов, применяемых в строительстве, на конструкционные и теплоизоляционные.
Конструкционные материалы применяются для возведения ограждающих конструкций (стен, перегородок, перекрытий). Они отличаются большими значениями теплопроводности.
Значения коэффициентов теплопроводности сведены в таблицу 1:
Таблица 1
Подставляя в формулу (2) данные, взятые из нормативной документации, и данные из Таблицы 1, можно получить требуемую толщину стен для конкретного климатического района.
При выполнении стен только из конструкционных материалов без использования теплоизоляции их необходимая толщина (в случае использования железобетона) может достигать нескольких метров. Конструкция в этом случае получится непомерно большой и громоздкой.
Допускают возведение стен без использования дополнительного утепления, пожалуй, только пенобетон и дерево. И даже в этом случае толщина стены достигает полуметра.
Теплоизоляционные материалы имеют достаточно малые величины значения коэффициента теплопроводности.
Основной их диапазон лежит в пределах от 0,03 до 0,07 Вт/(м*°С). Наиболее распространенные материалы – это экструдированный пенополистирол, минеральная вата, пенопласт, стекловата, утепляющие материалы на основе пенополиуретана. Их использование позволяет значительно снизить толщину ограждающих конструкций.
Чтобы правильно организовать утепление стен, потолка и пола помещений нужно знать определённые особенности и свойства материалов. От качественного подбора необходимых значений напрямую зависит тепловая устойчивость вашего дома, ведь ошибившись, в первоначальных расчётах вы рискуете сделать утепление здания неполноценным. В помощь вам предоставляется подробная таблица теплопроводности строительных материалов, описанная в этой статье.
Теплопроводность – это количественное свойство веществ пропускать тепло, которое определяется коэффициентом. Этот показатель равен суммарному количеству тепла, которое проходит сквозь однородный материал, имеющий единицу длины, площади и времени при одинарной разнице в температурах. Система СИ преобразует эту величину в коэффициент теплопроводности, это в буквенном обозначении выглядит так – Вт/(м*К). Тепловая энергия распространяется по материалу посредством быстро движущихся нагретых частиц, которые при столкновении с медленными и холодными частицами передают им долю тепла. Чем лучше нагретые частицы будут защищены от холодных, тем лучше будет сохраняться накопленное тепло в материале.
Подробная таблица теплопроводности строительных материалов
Главной особенностью теплоизолирующих материалов и строительных деталей является внутренняя структура и коэффициент сжатия молекулярной основы сырья, из которого состоят материалы. Значения коэффициентов теплопроводности строительными материалами таблично описаны ниже.
Вид материала | Коэффициенты теплопроводности,
Вт/(мм*°С) |
||
Сухие | Средние условия тепловой отдачи | Условия повышенной влажности | |
Полистирол | 36 — 41 | 38 — 44 | 44 — 50 |
Эструдированный полистирол | 29 | 30 | 31 |
Войлок | 45 | ||
Раствор цемент+песок | 580 | 760 | 930 |
Раствор известь+песок | 470 | 700 | 810 |
Штукатурка из гипса | 250 | ||
Каменная вата 180 кг/м 3 | 38 | 45 | 48 |
140-175 кг/м 3 | 37 | 43 | 46 |
80-125 кг/м 3 | 36 | 42 | 45 |
40-60 кг/м 3 | 35 | 41 | 44 |
25-50 кг/м 3 | 36 | 42 | 45 |
Стекловата 85 кг/м 3 | 44 | 46 | 50 |
75 кг/м 3 | 40 | 42 | 47 |
60 кг/м 3 | 38 | 40 | 45 |
45 кг/м 3 | 39 | 41 | 45 |
35 кг/м 3 | 39 | 41 | 46 |
30 кг/м 3 | 40 | 42 | 46 |
20 кг/м 3 | 40 | 43 | 48 |
17 кг/м 3 | 44 | 47 | 53 |
15 кг/м 3 | 46 | 49 | 55 |
Пеноблок и газоблок на основе цемента 1000 кг/м 3 | 290 | 380 | 430 |
800 кг/м 3 | 210 | 330 | 370 |
600 кг/м 3 | 140 | 220 | 260 |
400 кг/м 3 | 110 | 140 | 150 |
Пеноблок и газоблок на извести 1000 кг/м 3 | 310 | 480 | 550 |
800 кг/м 3 | 230 | 390 | 450 |
400 кг/м 3 | 130 | 220 | 280 |
Дерево сосны и ели в распиле поперек волокон | 9 | 140 | 180 |
Дерево сосны и ели в распиле вдоль волокон | 180 | 290 | 350 |
Древесина дуба поперек волокон | 100 | 180 | 230 |
Древесина дуб вдоль волокон | 230 | 350 | 410 |
Медь | 38200 — 39000 | ||
Алюминий | 20200 — 23600 | ||
Латунь | 9700 — 11100 | ||
Железо | 9200 | ||
Олово | 6700 | ||
Сталь | 4700 | ||
Стекло 3 мм | 760 | ||
Снежный слой | 100 — 150 | ||
Вода обычная | 560 | ||
Воздух средней температуры | 26 | ||
Вакуум | 0 | ||
Аргон | 17 | ||
Ксенон | 0,57 | ||
Арболит | 7 — 170 | ||
Пробка | 35 | ||
Железобетон плотность 2,5 тыс. кг/м 3 | 169 | 192 | 204 |
Бетон на щебне с плотностью 2,4 тыс. кг/м 3 | 151 | 174 | 186 |
Бетон на керамзите с плотностью 1,8 тыс. кг/м 3 | 660 | 800 | 920 |
Бетон на керамзите с плотностью 1,6 тыс. кг/м 3 | 580 | 670 | 790 |
Бетон на керамзите с плотностью 1,4 тыс. кг/м 3 | 470 | 560 | 650 |
Бетон на керамзите с плотностью 1,2 тыс. кг/м 3 | 360 | 440 | 520 |
Бетон на керамзите с плотностью 1 тыс. кг/м 3 | 270 | 330 | 410 |
Бетон на керамзите с плотностью 800 кг/м 3 | 210 | 240 | 310 |
Бетон на керамзите с плотностью 600 кг/м 3 | 160 | 200 | 260 |
Бетон на керамзите с плотностью 500 кг/м 3 | 140 | 170 | 230 |
Крупноформатный блок из керамики | 140 — 180 | ||
Кирпич из керамики плотный | 560 | 700 | 810 |
Силикатный кирпич | 700 | 760 | 870 |
Кирпич из керамики полый 1500 кг/м³ | 470 | 580 | 640 |
Кирпич из керамики полый 1300 кг/м³ | 410 | 520 | 580 |
Кирпич из керамики полый 1000 кг/м³ | 350 | 470 | 520 |
Силикат на 11 отверстий (плотность 1500 кг/м 3) | 640 | 700 | 810 |
Силикат на 14 отверстий (плотность 1400 кг/м 3) | 520 | 640 | 760 |
Гранитный камень | 349 | 349 | 349 |
Мраморный камень | 2910 | 2910 | 2910 |
Известняковый камень, 2000 кг/м 3 | 930 | 1160 | 1280 |
Известняковый камень, 1800 кг/м 3 | 700 | 930 | 1050 |
Известняковый камень, 1600 кг/м 3 | 580 | 730 | 810 |
Известняковый камень, 1400 кг/м 3 | 490 | 560 | 580 |
Тюф 2000 кг/м 3 | 760 | 930 | 1050 |
Тюф 1800 кг/м 3 | 560 | 700 | 810 |
Тюф 1600 кг/м 3 | 410 | 520 | 640 |
Тюф 1400 кг/м 3 | 330 | 430 | 520 |
Тюф 1200 кг/м 3 | 270 | 350 | 410 |
Тюф 1000 кг/м 3 | 210 | 240 | 290 |
Сухой песок 1600 кг/м 3 | 350 | ||
Фанера прессованная | 120 | 150 | 180 |
Отпрессованная доска 1000 кг/м 3 | 150 | 230 | 290 |
Отпрессованная доска 800 кг/м 3 | 130 | 190 | 230 |
Отпрессованная доска 600 кг/м 3 | 110 | 130 | 160 |
Отпрессованная доска 400 кг/м 3 | 80 | 110 | 130 |
Отпрессованная доска 200 кг/м 3 | 6 | 7 | 8 |
Пакля | 5 | 6 | 7 |
Гипсокартон (обшивочный), 1050 кг/м 3 | 150 | 340 | 360 |
Гипсокартон (обшивочный), 800 кг/м 3 | 150 | 190 | 210 |
380 | 380 | 380 | |
330 | 330 | 330 | |
Линолеум на утеплителе 1800 кг/м 3 | 350 | 350 | 350 |
Линолеум на утеплителе 1600 кг/м 3 | 290 | 290 | 290 |
Линолеум на утеплителе 1400 кг/м 3 | 200 | 230 | 230 |
Вата на эко основе | 37 — 42 | ||
Перлит пескообразный с плотностью 75 кг/м 3 | 43 — 47 | ||
Перлит пескообразный с плотностью 100 кг/м 3 | 52 | ||
Перлит пескообразный с плотностью 150 кг/м 3 | 52 — 58 | ||
Перлит пескообразный с плотностью 200 кг/м 3 | 70 | ||
Вспененное стекло плотность которого 100 — 150 кг/м 3 | 43 — 60 | ||
Вспененное стекло плотность которого 51 — 200 кг/м 3 | 60 — 63 | ||
Вспененное стекло плотность которого 201 — 250 кг/м 3 | 66 — 73 | ||
Вспененное стекло плотность которого 251 — 400 кг/м 3 | 85 — 100 | ||
Вспененное стекло в блоках плотность которого 100 — 120 кг/м 3 | 43 — 45 | ||
Вспененное стекло плотность которого 121 — 170 кг/м 3 | 50 — 62 | ||
Вспененное стекло плотность которого 171 — 220 кг/м 3 | 57 — 63 | ||
Вспененное стекло плотность которого 221 — 270 кг/м 3 | 73 | ||
Керамзитная и гравийная насыпь плотность которого 250 кг/м 3 | 99 — 100 | 110 | 120 |
Керамзитная и гравийная насыпь плотность которого 300 кг/м 3 | 108 | 120 | 130 |
Керамзитная и гравийная насыпь плотность которого 350 кг/м 3 | 115 — 120 | 125 | 140 |
Керамзитная и гравийная насыпь плотность которого 400 кг/м 3 | 120 | 130 | 145 |
Керамзитная и гравийная насыпь плотность которого 450 кг/м 3 | 130 | 140 | 155 |
Керамзитная и гравийная насыпь плотность которого 500 кг/м 3 | 140 | 150 | 165 |
Керамзитная и гравийная насыпь плотность которого 600 кг/м 3 | 140 | 170 | 190 |
Керамзитная и гравийная насыпь плотность которого 800 кг/м 3 | 180 | 180 | 190 |
Гипсовые плиты плотность которого 1350 кг/м 3 | 350 | 500 | 560 |
Гипсовые плиты плотность которого 1100 кг/м 3 | 230 | 350 | 410 |
Перлитовый бетон плотность которого 1200 кг/м 3 | 290 | 440 | 500 |
МТПерлитовый бетон плотность которого 1000 кг/м 3 | 220 | 330 | 380 |
Перлитовый бетон плотность которого 800 кг/м 3 | 160 | 270 | 330 |
Перлитовый бетон плотность которого 600 кг/м 3 | 120 | 190 | 230 |
Вспененный полиуретан плотность которого 80 кг/м 3 | 41 | 42 | 50 |
Вспененный полиуретан плотность которого 60 кг/м 3 | 35 | 36 | 41 |
Вспененный полиуретан плотность которого 40 кг/м 3 | 29 | 31 | 40 |
Сшитый вспененный полиуретан | 31 — 38 |
Важно! Для достижения более эффективного утепления нужно компоновать разные материалы. Совместимость поверхностей между собой указана в инструкции от производителя.
Разъяснения показателей в таблице теплопроводности материалов и утеплителя: их классификация
В зависимости от конструктивных особенностей конструкции, которую необходимо утеплить, подбирается вид утеплителя. Так, например, если стена возведена из красного кирпича в два ряда, то для полноценной изоляции подойдёт пенопласт в 5 см толщиной.
Благодаря широкому ассортименту плотности пенопластовых листов ими можно отлично произвести тепловую изоляцию стен из ОСБ и оштукатурить сверху, что также увеличит эффективность работы утеплителя. Классификация теплоизоляции
По способу передачи тепла теплоизоляционные материалы разделяются на два вида:
- Утеплитель который поглощает любое воздействие холода, жары, химического воздействия и т.д.;
- Утеплитель, умеющий отражать все виды воздействия на него;
По значению коэффициентов теплопроводности материала, из которого изготовлен утеплитель его различают по классам:
- А класс. Такой утеплитель имеет наименьшую тепловую проводимость, максимальное значение которой 0,06 Вт (м*С);
- Б класс. Обладает средним показателем СИ параметра и достигает 0,115 Вт (м*С);
- В класс. Наделён высокой теплопроводностью и демонстрирует показатель в 0,175 Вт (м*С);
Примечание! Не все утеплители имеют стойкость к высоким температурам. Например, эковата, соломит, ДСП, ДВП и торф нуждаются в надёжной защите от внешних условий.
Основные виды коэффициентов теплопередачи материала. Таблица + примеры
Расчёт необходимого утеплителя, если это касается внешних стен дома исходит от регионального размещения здания. Чтобы объяснить наглядно как он происходит, в таблице ниже, приведённые цифры будут касаться Красноярского края.
Вид материала | Теплопередача, Вт/(м*°С) | Толщина стен, мм | Иллюстрация |
3Д панели | 5500 | ||
Лиственные породы деревьев с влажностью 15% | 0,15 | 1230 | |
Бетон на основе керамзита | 0,2 | 1630 | |
Пеноблок с плотностью 1 тыс. кг/м³ | 0,3 | 2450 | |
Хвойные породы деревьев вдоль волокон | 0,35 | 2860 | |
Дубовая вагонка | 0,41 | 3350 | |
Кирпичная стена на растворе из цемента и песка | 0,87 | 7110 | |
Железобетонные перекрытия | 1,7 | 13890 |
Каждое здание имеет разные сопротивления теплопередачи материалов. Таблица ниже, которая является выдержкой из СНиПа, ярко это демонстрирует.
Примеры утепления зданий в зависимости от теплопроводности
В современном строительстве нормой стали стены, состоящие из двух и даже трёх слоёв материала. Один слой состоит из утеплителя, который подбирается после определённых расчётов. Дополнительно необходимо выяснить, где находится точка росы.
Чтобы организовать точный расчёт необходимо комплексно использовать несколько СниПов, ГОСТов, пособий и СП:
- СНиП 23-02-2003 (СП 50.13330.2012). «Тепловая защита зданий». Редакция от 2012 года;
- СНиП 23-01-99 (СП 131.13330.2012). «Строительная климатология». Редакция от 2012 года;
- СП 23-101-2004. «Проектирование тепловой защиты зданий»;
- Пособие. Е.Г. Малявина «Теплопотери здания. Справочное пособие»;
- ГОСТ 30494-96 (заменен на ГОСТ 30494-2011 с 2011 года). «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях»;
Производя вычисления по этим документам, определяют тепловые особенности строительного материала, ограждающего конструкцию, сопротивление тепловой передачи и степень совпадений с нормативными документами. Параметры расчёта исходя из таблицы теплопроводности строительного материала приведены на фото ниже.
- Не ленитесь потратить время на изучение технической литературы по свойствам теплопроводности материалов. Этот шаг сведёт к минимуму финансовые и тепловые потери.
- Не игнорируйте особенности климата в вашем регионе. Информацию о ГОСТах по этому поводу можно с лёгкостью отыскать в интернете.
- Прежде, чем приступать к укладке утеплителя, убедитесь, что поверхность стены или перекрытия не имеет влаги. В противном случае через время между поверхностями образуется плесень.
- Если вы планируете монтировать невлагостойкий материал на внешней стене, позаботьтесь о тщательной обработке гидроизоляционным клеем.
- Не стоит производить внутреннее утепление поверхностей синтетическими материалами. Это негативно скажется на вашем здоровье.
Выводы
При таком разнообразии всевозможных теплоизоляций таблица теплопроводности строительных материалов как нельзя лучше поможет вам решить вопрос с выбором. Тёплого и комфортного вам жилья!
Таблица теплопроводности строительных материалов необходима при проектировании защиты здания от теплопотерь согласно нормативам СНиП от 2003 года под номером 23-02. Этими мероприятиями обеспечивается снижение эксплуатационного бюджета, поддержание круглогодичного комфортного микроклимата внутри помещений. Для удобства пользователей все данные сведены в таблицы, даны параметры для нормальной эксплуатации, условий повышенной влажности, так как, некоторые материалы при увеличении этого параметра резко снижают свойства.
Теплопроводность является одним из способов потерь тепла жилыми помещениями. Эта характеристика выражается количеством тепла, способным проникнуть сквозь единицу площади материала (1 м 2) за секунду при стандартной толщине слоя (1 м). Физики объясняют выравнивание температур различных тел, объектов путем теплопроводности природным стремлением к термодинамическому равновесию всех материальных веществ. Таким образом, каждый индивидуальный застройщик, отапливая помещение в зимний период, получает потери тепловой энергии, уходящей из жилища сквозь наружные стены, полы, окна, кровлю. Чтобы сократить расход энергоносителя для обогрева помещений, сохранив внутри них комфортный для эксплуатации микроклимат, необходимо рассчитать толщину всех ограждающих конструкций на этапе проектирования. Это позволит сократить бюджет строительства. Таблица теплопроводности строительных материалов позволяет использовать точные коэффициенты для стеновых конструкционных материалов. Нормативы СНиП регламентируют сопротивление фасадов коттеджа передаче тепла холодному воздуху улицы в пределах 3,2 единиц. Перемножив эти значения, можно получить необходимую толщину стены, чтобы определиться с количеством материала. Например, при выборе ячеистого бетона с коэффициентом 0,12 единиц достаточно кладки в один блок длиной 0,4 м. используя более дешевые блоки из этого же материала с коэффициентом 0,16 единиц, потребуется сделать стену толще – 0,52 м. Коэффициент теплопроводности сосны, ели составляет 0,18 единиц. Поэтому, для соблюдения условия сопротивления теплопередаче 3,2, потребуется 57 см брус, которого не существует в природе. При выборе кирпичной кладки с коэффициентом 0,81 единица толщина наружных стен грозит увеличением до 2,6 м, железобетонных конструкций – до 6,5 м. На практике стены изготавливают многослойными, закладывая внутрь слой утеплителя или обшивая теплоизолятором наружную поверхность. У этих материалов коэффициент теплопроводности гораздо ниже, что позволяет уменьшить толщину многократно. Конструкционный материал обеспечивает прочность здания, теплоизолятор снижает теплопотери до приемлемого уровня. Современные облицовочные материалы, используемые на фасадах, внутренних стенах, так же обладают сопротивлением теплопотерям. Поэтому, в расчетах учитываются все слои будущих стен. Вышеуказанные расчеты будут неточными если не учесть наличие в каждой стене коттеджа светопрозрачных конструкций. Таблица теплопроводности строительных материалов в нормативах СНиП обеспечивает легкий доступ к коэффициентам теплопроводности данных материалов. При выборе типового или индивидуального проекта застройщик получает комплект документации, необходимый для возведения стен. Силовые конструкции в обязательном порядке просчитаны на прочность с учетом ветровых, снеговых, эксплуатационных, конструкционных нагрузок. Толщина стен учитывает характеристики материала каждого слоя, поэтому, теплопотери гарантированно будут ниже допустимых норм СНиП. В этом случае заказчик может предъявить претензии организации, занимавшейся проектированием, при отсутствии необходимого эффекта в процессе эксплуатации жилища.Пример расчета толщины стены по теплопроводности
Похожие статьи