Теплоемкость строительных материалов таблица: таблица и использование ее на практике

таблица и использование ее на практике

Создание оптимального микроклимата и расход тепловой энергии на отопление частного дома в холодное время года во многом зависит от теплоизоляционных свойств строительных материалов, из которых возведена данная постройка. Одной из таких характеристик является теплоемкость. Это значение необходимо учитывать при выборе стройматериалов для конструирования частного дома. Поэтому далее будет рассмотрена теплоемкость некоторых строительных материалов.

Свойства и классификация строительных материалов.

Определение и формула теплоемкости

Каждое вещество в той или иной степени способно поглощать, запасать и удерживать тепловую энергию. Для описания этого процесса введено понятие теплоемкости, которая является свойством материала поглощать тепловую энергию при нагревании окружающего воздуха.

Чтобы нагреть какой-либо материал массой m от температуры tнач до температуры tкон, нужно будет потратить определенное количество тепловой энергии Q, которое будет пропорциональным массе и разнице температур ΔТ (t

кон-tнач). Поэтому формула теплоемкости будет выглядеть следующим образом: Q = c*m*ΔТ, где с – коэффициент теплоемкости (удельное значение). Его можно рассчитать по формуле: с = Q/(m* ΔТ) (ккал/(кг* °C)).

Условно приняв, что масса вещества равна 1 кг, а ΔТ = 1°C, можно получить, что с = Q (ккал). Это означает, что удельная теплоемкость равна количеству тепловой энергии, которая расходуется на нагревание материала массой 1 кг на 1°C.

Использование теплоемкости на практике

Таблица теплоемкости строительных материалов.

Строительные материалы с высокой теплоемкостью используют для возведения теплоустойчивых конструкций. Это очень важно для частных домов, в которых люди проживают постоянно. Дело в том, что такие конструкции позволяют запасать (аккумулировать) тепло, благодаря чему в доме поддерживается комфортная температура достаточно долгое время. Сначала отопительный прибор нагревает воздух и стены, после чего уже сами стены прогревают воздух.

Это позволяет сэкономить денежные средства на отоплении и сделать проживание более уютным. Для дома, в котором люди проживают периодически (например, по выходным), большая теплоемкость стройматериала будет иметь обратный эффект: такое здание будет достаточно сложно быстро натопить.

Значения теплоемкости строительных материалов приведены в СНиП II-3-79. Ниже приведена таблица основных строительных материалов и значения их удельной теплоемкости.

Таблица 1

Материал Плотность, кг/м3 Удельная теплоемкость, кДж/(кг*°C)
Пенополистирол
40
1,34
Минвата 125 0,84
Газо- и пенобетон 650 0,84
Гипсовые листы 800 0,84
Дерево 500 2,3
Клееная фанера 600 2,3
Керамический кирпич 1600 0,88
Бетон 2300 0,84
Железобетон 2500 0,84
Кирпичная кладка 1800 0,88

Кирпич обладает высокой теплоемкостью, поэтому идеально подходит для строительства домов и возведенияия печей.

Говоря о теплоемкости, следует отметить, что отопительные печи рекомендуется строить из кирпича, так как значение его теплоемкости достаточно высоко. Это позволяет использовать печь как своеобразный аккумулятор тепла. Теплоаккумуляторы в отопительных системах (особенно в системах водяного отопления) с каждым годом применяются все чаще. Такие устройства удобны тем, что их достаточно 1 раз хорошо нагреть интенсивной топкой твердотопливного котла, после чего они будут обогревать ваш дом на протяжении целого дня и даже больше. Это позволит существенно сэкономить ваш бюджет.

Теплоемкость строительных материалов

Какими же должны быть стены частного дома, чтобы соответствовать строительным нормам? Ответ на этот вопрос имеет несколько нюансов. Чтобы с ними разобраться, будет приведен пример теплоемкости 2-х наиболее популярных строительных материалов: бетона и дерева. Теплоемкость бетона имеет значение 0,84 кДж/(кг*°C), а дерева – 2,3 кДж/(кг*°C).

На первый взгляд можно решить, что дерево – более теплоемкий материал, нежели бетон.

Это действительно так, ведь древесина содержит практически в 3 раза больше тепловой энергии, нежели бетон. Для нагрева 1 кг дерева нужно потратить 2,3 кДж тепловой энергии, но при остывании оно также отдаст в пространство 2,3 кДж. При этом 1 кг бетонной конструкции способен аккумулировать и, соответственно, отдать только 0,84 кДж.

Но не стоит спешить с выводами. Например, нужно узнать, какую теплоемкость будет иметь 1 м2 бетонной и деревянной стены толщиной 30 см. Для этого сначала нужно посчитать вес таких конструкций. 1 м2 данной бетонной стены будет весить: 2300 кг/м3*0,3 м3 = 690 кг. 1 м2 деревянной стены будет весить: 500 кг/м3*0,3 м3 = 150 кг.

Таблица сравнения теплопроводности бревна с кирпичной кладкой.

Далее нужно посчитать, какое количество тепловой энергии будет содержаться в этих стенах при температуре 22°C. Для этого нужно теплоемкость умножить на температуру и вес материала:

  • для бетонной стены: 0,84*690*22 = 12751 кДж;
  • для деревянной конструкции: 2,3*150*22 = 7590 кДж.

Из полученного результата можно сделать вывод, что 1 м3 древесины будет практически в 2 раза меньше аккумулировать тепло, чем бетон. Промежуточным материалом по теплоемкости между бетоном и деревом является кирпичная кладка, в единице объема которой при тех же условиях будет содержаться 9199 кДж тепловой энергии. При этом газобетон, как строительный материал, будет содержать только 3326 кДж, что будет значительно меньше дерева. Однако на практике толщина деревянной конструкции может быть 15-20 см, когда газобетон можно уложить в несколько рядов, значительно увеличивая удельную теплоемкость стены.

Использование различных материалов в строительстве

Дерево

Для комфортного проживания в доме очень важно, чтобы материал обладал высокой теплоемкостью и низкой теплопроводностью.

В этом отношении древесина является оптимальным вариантом для домов не только постоянного, но и временного проживания. Деревянное здание, не отапливаемое длительное время, будет хорошо воспринимать изменение температуры воздуха. Поэтому обогрев такого здания будет происходить быстро и качественно.

В основном в строительстве используют хвойные породы: сосну, ель, кедр, пихту. По соотношению цены и качества наилучшим вариантом является сосна. Что бы вы ни выбрали для конструирования деревянного дома, нужно учитывать следующее правило: чем толще будут стены, тем лучше. Однако здесь также нужно учитывать ваши финансовые возможности, так как с увеличением толщины бруса значительно возрастет его стоимость.

Кирпич

Данный стройматериал всегда был символом стабильности и прочности. Кирпич имеет хорошую прочность и сопротивляемость негативным воздействиям внешней среды. Однако если принимать в расчет тот факт, что кирпичные стены в основном конструируются толщиной 51 и 64 см, то для создания хорошей теплоизоляции их дополнительно нужно покрывать слоем теплоизоляционного материала. Кирпичные дома отлично подходят для постоянного проживания. Нагревшись, такие конструкции способны долгое время отдавать в пространство накопившееся в них тепло.

Выбирая материал для строительства дома, следует учитывать не только его теплопроводность и теплоемкость, но и то, как часто в таком доме будут проживать люди. Правильный выбор позволит поддерживать уют и комфорт в вашем доме на протяжении всего года.

Возможно вас заинтересует:в калуге бурение скважины на воду: стоимость приемлемая

Таблица теплопроводности строительных материалов: коэффициенты

ПОДЕЛИТЕСЬ
В СОЦСЕТЯХ

Любое строительство независимо от его размера всегда начинается с разработки проекта. Его цель – спроектировать не только внешний вид будущего строения, еще и просчитать основные теплотехнические характеристики. Ведь основной задачей строительства считается сооружение прочных, долговечных зданий, способных поддерживать здоровый и комфортный микроклимат, без лишних затрат на отопление. Несомненную помощь при выборе сырья, используемого для возведения постройки, окажет таблица теплопроводности строительных материалов: коэффициенты.

Тепло в доме напярямую зависит от коэффициента теплопроводности строительных материалов

Что такое теплопроводность?

Теплопроводность – это процесс передачи энергии тепла от нагретых частей помещения к менее теплым. Такой обмен энергией будет происходить, пока температура не уравновесится. Применяя это правило к ограждающим системам дома, можно понять, что процесс теплопередачи определяется промежутком времени, за который происходит выравнивание температуры в комнатах с окружающей средой. Чем это время больше, тем теплопроводность материала, применяемого при строительстве, ниже.

Отсутствие теплоизоляции дома скажется на температуре воздуха внутри помещения

Для характеристики проводимости тепла материалами используют такое понятие, как коэффициент теплопроводности. Он показывает, какое количество тепла за одну единицу временного промежутка пройдет через одну единицу площади поверхности. Чем выше подобный показатель, тем сильнее теплообмен, значит, постройка будет остывать значительно быстрее. То есть при сооружении зданий, домов и прочих помещений необходимо использовать материалы, проводимость тепла которых минимальна.

Сравнительные характеристики теплопроводности и термического сопротивления стен, возведенных из кирпича и газобетонных блоков

Что влияет на величину теплопроводности?

Тепловая проводимость любого материала зависит от множества параметров:

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

Теплопроводность, плотность и водопоглощение некоторых строительных материалов

Применение показателя теплопроводности на практике

В строительстве все материалы условно подразделяются на теплоизоляционные и конструкционные. Конструкционное сырье отличается наибольшими показателями теплопроводности, но именно его применяют для постройки стен, перекрытий, прочих ограждений. Согласно таблице теплопроводности строительных материалов, при возведении стен из железобетона, для низкого теплообмена с окружающей средой толщина конструкции должна быть около 6 метров. В таком случае строение получится огромным, громоздким и потребует немалых затрат.

Наглядный пример — при какой толщине различных материалов их коэффициент теплопроводности будет одинаковым

Поэтому при возведении постройки следует отдельное внимание уделять дополнительным теплоизолирующим материалам. Слой теплоизоляции может не понадобиться только для построек из дерева или пенобетона, но даже при использовании подобного низкопроводного сырья толщина конструкции должна быть не менее 50 см.

Нужно знать! У теплоизоляционных материалов значения показателя теплопроводности минимальны.

Теплопроводность готового здания. Варианты утепления конструкций

При разработке проекта постройки необходимо учесть все возможные варианты и пути потери тепла. Большое его количество может уходить через:

  • стены – 30%;
  • крышу – 30%;
  • двери и окна – 20%;
  • полы – 10%.

Теплопотери неутепленного частного дома

При неверном расчете теплопроводности на этапе проектирования, жильцам остается довольствоваться только 10% тепла, получаемого от энергоносителей. Именно поэтому дома, возведенные из стандартного сырья: кирпича, бетона, камня рекомендуют дополнительно утеплять. Идеальная постройка согласно таблице теплопроводности строительных материалов должна быть выполнена полностью из теплоизолирующих элементов. Однако малая прочность и минимальная устойчивость к нагрузкам ограничивает возможности их применения.

Нужно знать! При обустройстве правильной гидроизоляции любого утеплителя высокая влажность не повлияет на качество теплоизоляции и сопротивление постройки теплообмену будет значительно выше.

Сравнительный график коэффициентов теплопроводности некоторых строительных материалов и утеплителей

Самым распространенным вариантом сочетание несущей конструкции из высокопрочных материалов с дополнительным слоем теплоизоляции. Сюда можно отнести:

  1. Каркасный дом. При его постройке каркасом из древесины обеспечивается жесткость всей конструкции, а укладка утеплителя производится в пространство между стойками. При незначительном уменьшении теплообмена в некоторых случая может потребоваться утепление еще и снаружи основного каркаса.
  2. Дом из стандартных материалов. При выполнении стен из кирпича, шлакоблоков, утепление должно проводиться по наружной поверхности конструкции.

Необходимая тепло- и гидроизоляция для сохранения тепла в частном доме

Таблица теплопроводности строительных материалов: коэффициенты

В этой таблице собраны показатели теплопроводности самых распространенных строительных материалов. Пользуясь подобными справочниками, можно без проблем рассчитать необходимую толщину стен и применяемого утеплителя.

Таблица коэффициента теплопроводности строительных материалов:

Таблица теплопроводности строительных материалов: коэффициенты

Теплопроводность строительных материалов (видео)

ОЦЕНИТЕ
МАТЕРИАЛ Загрузка… ПОДЕЛИТЕСЬ
В СОЦСЕТЯХ

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ

REMOO В ВАШЕЙ ПОЧТЕ

Теплоемкость строительных материалов — Энциклопедия по машиностроению XXL

Удельная теплоемкость материала зависит от его влажности. С повышением влажности материала повышается и его теплоемкость, что объясняется присутствием воды, имеющей теплоемкость, значительно превышающую теплоемкость строительных материалов.[c.31]

В приложении 1 теплоемкости строительных материалов даны для их нормальной влажности. Если по каким-либо причинам влажность материала в конструкции будет отличаться от нормальной, то его удельная теплоемкость подсчитывается по формуле (14) для этого вместо Со берется удельная теплоемкость при нормальной влажности и вместо сов — разность между этой влажностью и нормальной.  [c.31]


Удельные теплоемкости с некоторых употребительных в практике теплоизоляционных и строительных материалов для интервала температур 0°, +20° С  [c.243]

Т и м р о т Д. Л. Определение теплопроводности и теплоемкости строительных it изоляционных материалов. Гостехиздат, 1932,  [c.69]

Промышленные приборы для измерения теплоемкости конструкционных и строительных материалов. Для измерения теплоемкости конструкционных и строительных материалов различной структуры разработан ряд промышленных приборов (см. табл. 7.5).  [c.415]

В приведенных выше примерах ( 2—7) использование данных по теплоемкостям имеет не только научное, но нередко и большое прикладное значение. Кроме того, в промышленности часто возникают специфические вопросы, которые не охватываются рассмотренными случаями. Так, знание теплоемкостей чистых веществ и их смесей необходимо для расчета тепловых балансов реакторов, печных установок и т. д., что имеет большое значение при проектировании и строительстве предприятий химической и металлургической промышленности, в производстве строительных материалов и многих других областях народного хозяйства. Для технического усовершенствования и повышения экономичности паровых двигателей нужно знать с большой точностью теплоемкость и энтальпию воды и водяного пара до весьма высоких значений температуры и давления. Эти и многие другие потребности не всегда могут быть удовлетворены имеющимися в литературе данными и нуждаются в постановке специальных работ по экспериментальному определению теплоемкостей и теплот фазовых переходов.[c.256]

ТАБЛИЦА 16 плотность, УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ И ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ НЕКОТОРЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ  [c.21]

Для строительных материалов удельная теплоемкость изменяется в пределах от с=0,18 (для минеральной ваты) до с=  [c.31]

Плотность р, коэффициент теплопроводности X и теплоемкость с строительных, теплоизоляционных и других материалов [24]  [c.257]

Объемный вес Y коэффициент теплопроводности Л и теплоемкость с строительных, теплоизоляционных и некоторых других материалов  [c.190]

Если строительный материал состоит из нескольких различных материалов, то его удельная теплоемкость определяется по формуле  [c.31]

Соответственно осн6вн йазнаяеиию для каждой группы материалов есть определяющие свойства. Так, для подупроводниковых материалов наиболее характерными являются коэффициент теплопроводности и его составляющие, для строительных материалов—коэффициент термического расширения, для полимерных— теплоемкость, а для конструкционных металлов — практически все теплофизические свойства (роль их может меняться в зависимости от конкретного назначения материала).[c.3]


Величина удельной теплоемкости для строительных материалов колеблется в незначительных пределах и в среднем составляет 0,2 ккал1кг град. Наибольшую удельную теплоемкость имеет вода — 1 ккал1кг град.  [c.9]

Теплопроводность и теплоемкость — испытание, имеющее особенную важность для стеновых материалов. Назначение последних в стене — предохранить огражденное стеной пространство от охлаждения. При проектировании здания обычно производят теплотехнич. расчеты на материалы, исходя И8 климатич. и метеорологич. условий местности, в к-рой производится постройка здания. При теплотехнич. расчете ограждающих конструкций наибольшее значение имеют два свойства строительных материалов теплопроводность и теплоемкость. Предположим, что в комнате мы имеем совершенно однородную внешнюю стену ив какого-либо материала толщиной С м п площадью Предположим далее, что внутри комнаты все время поддерживается постоянная темп-ра 01, а снаружи имеется более низкая темп-ра Тогда в силу постоянной разности темп-р между внутренней и наружной поверхностью стены в последней будет наблюдаться непрерывный тепловой поток. При установившемся тепловом состоянии и потоке, перпендикулярном к поверхности стены, практически рассуждая, можно сказать, что количество тепла Q, прошедшее при описанных условиях через стену, будет прямо пропорционально площади стены Р, разности темп-р (01 — 62) и времени г и обратно пропорционально толщине стены С. Кроме того это количество тепла будет зависеть от материала стены. Вышеуказанную зависимость можно выразить след, обр.  [c.223]

По сравнению с другими строительными материалами (железом, кирпичом, бетоном) коэф. линейного расширения Д. вдоль волокон значительно меньше (в 5—10 раз), что является весьма пенной особенностью Д., позволяющей отказаться в деревянных конструкциях от темп-рных швов. Способность поглощать тепло называется теплоемкостью и характеризуется удельной теплоемкостью. Теплоемкость абсолютно сухой Д. почти не зависит от породы и в пределах темп-ры от О до 160° в среднем равна 0,327, т. е. в три раза меньше, чем для поды (Dunlap). Колебания удельной теплоемкости для Д. разньсх пород не выходят из пределов 3%. Большое влияние на теплоемкость Д. оказывает ее влажность во влажной Д. об[цая теплоемкость складывается из теплоемкости древесного вещества и воды, а т. к. теплоемкость воды больше воздуха, к-рый она заменяет в Д., то теплоемкость Д. увеличивается с возрастанием влажности. Теплоемкость Д. имеет большое значение в тех случаях, когда Д. подвергается нагреванию. Напр, при расчете сушильных, парильных и варочных устройств необходимо знать теплоемкость Д., т. к. от этого зависит количество тепла, теряемого с выгружаемым материалом. Равным образом при сухой перегонке  [c.100]

П3,3, Удельная теплоемкость сухих строительных материалов при I = (+20,,.-20) °С (1кКал = 4186 кДж) [87, с, 64]  [c.141]


Материал стен дома

Один из самых распространенных вопросов, который стоит перед индивидуальным застройщиком: Из чего же строить дом? Прежде всего хочу сказать, что к ответу на этот вопрос вы должны придти самостоятельно, потому что в 90% выбор материала — это вопрос субъективный и, очень часто, логике не поддающийся. Строители, смеясь, говорят, что выбор материала для стен дома — «вопрос веры заказчика». Но я постараюсь дать вам 10% для принятия правильного решения. .
Читать статью про выбор утеплителя для стен дома.

Кроме конструктивной прочности несущих и ограждающих стен, они должны иметь и теплоизоляционные свойства, чтобы сохранять в доме тепло или прохладу. Также для комфорта проживания и сохранения микроклимата важны тепловая инерция (теплоемкость) стенового материала. Важна и пожаробезопасность (горючесть) материала. Значительную роль при выборе материала играет и цена материала для стен. По сочетанию этих основных параметров вы сможете вбрать для себя оптимальный материал для стен дома своей мечты.

Для помощи в принятии решения рассмотрим важнейшие свойства наиболее часто употребляемых материалов при строительстве стен дома. Из-за различной теплопроводности стеновых материалов для достижения одного и того же эффекта по теплосбережению вам придется стоить стены разлчиной толщины. Для зданий построенных до 2003 года существовали нормативы по толщине стен в соответствии с приложениями 1 и 2 СНиП II-3-79* Строительная теплотехника и ГОСТ 19222-84, ГОСТ 25485-89, ГОСТ 530-2007:

Таблица. Выбора толщины стен для различных строительных материалов
в нормальных влажностных условиях
(условия эксплуатации Б — Москва) для сопротивления теплопередаче стены ниже 3,16 м°C/Вт (документ не является официальным)

Материал Плотность
(кг/м3)
Теплопроводность λ0
(Вт/м°C) в условиях эксплуатации по влажности Б
Нормативная толщина стен (см)
Сосна сухая 500 0,18 54
Арболит 500 0,19 57
Газобетон 500 0,21 63
Керамический поризованный камень 800 0,24 72
Керамический рядовой кирпич 1320 0,58 174
СИП панель 600 0,041 17
Полистиролбетон 1320 0,13 30
Керамзитобетон 850 0,38 118
Кирпич силикатный 1800 0,87 274

Для зданий возведенных после 2003 года действует СНиП ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА ЗДАНИЙ 23-02-2003. Вариант №1 Для выполнения требований нового СНиП при строительстве дома можно задать такую толщину стен, при котрой сопротивление теплопередаче при условиях эксплуатации Б будет не ниже 3,16 м°C/Вт (для Московской области). (В расчетах использованы данные директора ООО «Арболит» Андрея Бекетова):

Таблица. Выбора толщины стен для различных строительных материалов. Вариант 1.

Материал (документ не является официальным) Плотность
(кг/м3)
Нормативная толщина стен (см)
Сосна сухая + отделка (вагонка, блокхаус) 500 45
Арболит+ штукатурка на перлите 500 40
Газобетон на клею + сайдинг 500 50-66
Керамический рядовой кирпич + штукатурка на перлите 1320 63
Керамический рядовой кирпич + лицевой кирпич 1320 77

Вариант №2 При строительстве дома требуется выполнить подпункты б и в пункта 5. 1. СНиП ТЕПЛОВАЯ ЗАЩИТА ЗДАНИЙ 23-02-2003: стены дома должны удовлетворять главному требованию по удельному расходу тепловой энергии системой теплоснабжения на отопление всего здания. В этом случае приведенное сопротивление теплопередаче для отдельных элементов наружных ограждений может приниматься ниже требуемых значений. В этом варианту необходимо максимально хорошо утеплить окна и дверные проемы, перекрытия подвалов и чердаков и устранить «мостики холода» и установка системы вентиляцией с рекуперацией воздуха:

Таблица. Выбора толщины стен для различных строительных материалов. Вариант 1.

Материал (документ не является официальным) Плотность
(кг/м3)
Нормативная толщина стен (см)
Сосна сухая + отделка (вагонка, блокхаус) 500 26-30
Арболит+ штукатурка на перлите 500 30-40
Газобетон на клею + сайдинг 500 40-50
Керамический рядовой кирпич + штукатурка на перлите 1320 51
Керамический рядовой кирпич + лицевой кирпич 1320 64

Как видно, выполнить второй вариант условия СНиП более реально. Итак по низкой теплопроводности (способности сберегать тепло в доме) в числе безусловных лидеров отмечаем композитную СИП панель, дерево, арболит и пенополистиролбетон. Чуть хуже, но лучше, чем у всех остальных материалов показатели у газобетона. Отметим, что использование наружного утепления способно значительно снизить показатели теплопроводности стены, вывести точку росы из стенового материала и дать возможность сэкономить на толщине стен.

Теплоемкость стенового материала

Высокая теплоемкость стенового материала важна для домов постоянного проживания. Она позволит сэкономить средства на отоплении и сделает проживание более комфортным. Для дома который используется только на выходные, высокая теплоемкость стен может сыграть обратную роль: такой дом трудно будет быстро прогреть. Какой материал вам нужен — решать только вам. Мы же представляем рейтинг стеновых материалов по теплоемкости:

Таблица. Рейтинг материалов по теплоемкости

Материал Удельная теплоемкость материала
(кДж/кг·К)
Материал Удельная теплоемкость материала
(кДж/кг·К)
Сосна 0,6 Кирпич поризованный 0,22
Дуб 0,48 Цементно-песчаная штукатурка 0,22
ДВП 0,5 Песчаник 0,22
Земля 0,3 Оконное стекло 0,2
Гипс 0,26 Булыжник 0,2
Шамотный кирпич 0,25 Базальтовая вата 0,2
Кирпич полнотелый 0,24 Вермикулит 0,2
Гипсовая штукатурка 0,24 Песок 0,19
Легкий бетон 0,23 Тяжелый бетон 0,18
Известняк 0,22 Стекловата 0,16

Рассмотрим пожаробезопасность материалов для стен дома:

Очень часто производители и продавцы материалов для стен рекламируя свой товар говорят только о горючести материалов, «забывая» упомянуть об остальных компонентах пожарной опасности (КМ) строительных материалов, таких как способность материала воспламеняться (В), способности распространять пламя по поверхности матероиала (РП), дымообразующей способностью материала (Д) и токсичность продуктов горения (Т). Особенно часто о совокупной пожарной опасности забывают рассказывать продавцы пенопластов, пенополиуертана, пеноизола, эковаты и любых других стеновых материалов, содержащих органические компоненты.

Таблица. Пожарная безопасность различных строительных материалов

Свойства пожарной опасности
строительных материалов

Группы строительных материалов (документ не является официальным)

         

Горючесть
ГОСТ 30244

НГ

Г1

Г2

Г3

Г4

  негорючие слабогорючие умеренно
горючие
нормально
горючие
сильно
горючие
Пример строительного материала (на основе анализа пожарных сертификатов продукции) Газобетон
Пенобетон,
Керамический кирпич, керамзитобетон,
гипсовые блоки, монолитный бетон, Базальтовая вата, Стекловата.

 

Арболит, Аквапанель, Полистиролбетон, Блоки цементностружечные, Эковата*, Виниловый сайдинг, Гипсокартон, древесно-цементная опалубка, Стекловата

Пенополистирольная несъемная опалубка,Эковата* , пенополиэтилен, ПВХ,Поликарбонат, Карбамидный пенопласт Эковата* Битумная черепица, Пенополиуретан, ДВП, Паркетная доска, OSB
Воспламеняемость ГОСТ 30402

 

-

 

В1

 

В2

 

В3

 

 

 

    трудно
воспламеняемые
умеренно
воспламеняемые
легко
воспламеняемые
 
Пример строительного материала   Арболит, Полистиролбетон, Блоки цементностружечные,
Эковата*, Гипсокартон, древесно-цементная опалубка, Поликарбонат
Пенополистирольная несъемная опалубка
Эковата*, Виниловый сайдинг, Битумная черепица, ДВП, пенополиэтилен, ПВХ,
Карбамидный пенопласт
Эковата*, Пенополиуретан, ДСП, OSB  

Дымообразующая способность
ГОСТ 12. 1.044.

Д1

Д2

Д3

 
    мало
дымообразующие
умеренно
дымообразующие
Сильно
дымообразующие
 
Пример строительного материала   Арболит, Полистиролбетон
Эковата*, Гипсокартон,древесно-цементная опалубка, Поликарбонат
Блоки цементностружечные
Эковата*, пенополиэтилен, ПВХ,
Карбамидный пенопласт
Пенополистирольная несъемная опалубка,Виниловый сайдинг, Пенополиуретан, ДВП, Паркетная доска, ДСП,OSB  

Токсичность продуктов горения
ГОСТ 12. 1.044.

Т1

Т2

Т3

Т4

    мало
опасные
умеренно
опасные
cильно
опасные
чрезвычайно
опасные
Пример строительного материала   Полистиролбетон, Виниловый сайдинг Блоки цементностружечные, Паркетная доска, ПВХ, Поликарбонат Виниловые обои, ДВП Пенополиуретан

Распространение пламени по
поверхности
ГОСТ 30444
(ГОСТ Р 51032-97)

РП1

РП2

РП3

РП4

    не
распространяющие
слабо
распространяющие
умеренно
распространяющие
сильно
распространяющие
Пример строительного материала   Полистиролбетон,
Битумная черепица
ПВХ, Виниловые обои кровельный битумный рулонный материал Паркетная доска
*Примечание: разброс показателей на Эковату зависит от конкретных ТУ производителя        

Классы пожарной опасности строительных материалов образуются следующем образом по НПБ 244-97

Таблица. Классы пожарной безопасности различных строительных материалов

Свойства пожарной опасности
строительных материалов

Класс пожарной опасности строительных
материалов в зависимости от групп
(документ не является официальным)

КМ0

КМ1

КМ2

КМ3

КМ4

КМ5

Горючесть

НГ

Г1

Г1

Г2

Г2

Г4

Воспламеняемость

В1

В1

В2

В2

В3

Дымообразующая способность

Д1

Д3+

Д3

Д3

Д3

Токсичность продуктов горения

Т1

Т2

Т2

Т3

Т4

Распространение пламени по
поверхности для покрытия
полов

РП1

РП1

РП1

РП2

РП4

Пример строительного материала

Газобетон,
кирпич,
базальтовая вата

Пенополистирол бетон, арболит   СИП панель, ДВП   Паркетная доска

Изучив таблицы можно ясно представить какой именно материал следует выбрать для стен дома с точки зрения его пожарной опасности.

Из всех приведенных выше данных об основных свойствах стеновых материалов можно сделать основные выводы о выборе материала в соотвестсвтвии с вашими личными предпочтениями. В помощь вам еще одна табличка:

Таблица. Выбора материала

  Пожаробезопасность

 

Микроклимат

 

Скорость постройки

 

Постоянное проживание

 

Эконом класс

Газобетон, пенобетон, керамзитобетон, монолитный бетон,  металлокаркас.

Газобетон,  брус, строганное и оцилиндрованное бревно.

СИП панели, все виды каркаса, каркасные сборные панели

Газобетон, керамзитобетон, пенобетон, арболит, монолитный бетон, брус, бревно.

Бизнес класс

Керамический кирпич, керамический поризованный камень

Керамический кирпич,  керамический камень, клееный брус,  строганное бревно большого диаметра, полубревна с утеплителем внутри.

Комплекты домов из полубревен с утеплителем внутри.

Керамический кирпич, керамический поризованный камень, клееный брус,  строганное бревно большого диаметра, панели из клееного дерева, полубревна с утеплителем.

И в завершении — мое личное мнение о том, из чего точно не стоит строить дома: это конструкционные пенополистирольные панели (пенопласт в железной окантовке) и дома на основе несъемной пенополистирольной опалубки с пенополистирольными перемычками. Первая конструкция смертельно опасна при пожаре, а вторая не оправдывает вложенные средства и к тому же становится непригодной к эксплуатации после пожара (от дома остается токостенные бетонные стены » в решето» от выгоревших пенопластовых перемычек) .Хотя… после пожара, пожалуй, к восстановлению будут пригодны только газобетонные дома на клеевой кладке: газобетон не боится высоких температур, тонкие зазоры в кладке не позволят потерять клею свою скрепляющую способность (в кирпичной кладке цементный раствор теряет несущую способность после пожара). Кирпич, кстати, практически невозможно отчистить от сажи. С поеврхности газобетона сажу можно просто снять с тонким слоем самого материала. Вот такие мои сугубо личные соображения по выбору материалов для дома.

Если бы я сам лично небыл ограничен в средствах на постройку, содержание и страхование дома, то я бы выбрал строение из толстых строганых бревен (лиственница, анграская сосна, сухостой), либо из толстого сухого клееного бруса. Но, в реальности я строю себе дом из газобетона — это оптимальное соотношение цены/качества/эксплуатационных характеристик стенового материала.

Если бы я выбирал дом для проживания на выходные — то я бы заказал металлокаркас с наполнением базальтовой ватой.

Раз уж я упомянул выбор конкретных стоительных материалов, придется привести общую сводную таблицу с достоинствами и недостатками самых популярных стеновых материалов:

Таблица. Популярные стеновые материалы

  Дерево

 

Керамический кирпич

 

Автоклавный
газобетон

 

Керамзитобетон Каркас СИП Несъемные опалубки

 

Плюсы

Низкая теплопроводность, самая высокая теплоемкость, лучшее регулирование микроклимата в доме, экологичность, высокая эстетика, экономия на внутренней и внешней отделке.

 

Негорючесть, экологичность, высокая тепловая инерция, возможность кладки вентканалов и дымоходов

Легкость, негорючесть, пожаростойкость, точные геометрические размеры, низкая теплопроводность, удобство обработки, регулировка микроклимата, высокая тепловая инерция.

высокая механическая прочность, умеренная паропроницаемость, точные геометрические размеры у заводской продукции, водостойкость

Дерево: скорость сборки, нетребовательность к фундаменту. хорошая теплоизоляция

Металл: скорость сборки, нетребовательность к фундаменту, негорючесть

Скорость сборки, возможность работать самостоятельно, прекрасная тепло-шумиоизоляция, отсутствие мостиков холода, ровная поверхность стен, нетребовательность к фундаменту. Пенополистирол:
прекрасная тепло-шумоизоляция, отсутствие швов и мостиков холода,, ровная поверхность стен.

 

Деревоцемент:
отсутствие швов и мостиков холода, ровная поверхность стен.

 

Минусы

 

Пожароопасность, усадки и деформации, биологическое разрушение, недолговечность, необходимость постоянного ухода, высокая стоимость.

Требовательность к фундаменту, высокая теплопроводность, большой вес, гигроскопичность, необходимость дополнительного утепления, высокая стоиомость

Требовательность к фундаменту, хрупкость, гигроскопичность, желательность наружного утепления

 

Большой вес, требовательность к фундаменту, относительно высокая теплопроводность Дерево: горючесть, деформации и усадки при высыхании сырого дерева, нестойкость к биологическим факторам, низкая тепловая инерция

 

Металл: Высокая теплопроводность каркаса. высокая стоимость по сравнению с деревом, гулкость стен, низкая тепловая инерция

 

3 класс пожарной опасности, стены не паропроницаемы, не регулируют влажностный микроклимат в доме, низкая тепловая инерция

Пенополистирол: Воспламеняемы. горючи, нетермостойкие, токсичны при пожаре, стены не паропроницаемы, не регулируют влажностный микроклимат в доме, низкая тепловая инерция

Деревоцемент: умеренно горючи,стены не паропроницаемы,

 

С уважением, Андрей Дачник. самодеятельный дачный строитель

Теплопроводность и другие характеристики строительных материалов в цифрах. Сравнение теплопроводности строительных материалов

Теплопрово́дность — способность материальных тел проводить энергию (теплоту) от более нагретых частей тела к менее нагретым частям тела путём хаотического движения частиц тела (атомов, молекул, электронов и т. п.). Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества.

От чего зависят тепловые потери в доме

Климатические условия

Регион РФ

Допустимая энергоэффективность окна (м²×°C/Вт)

Алтай

0,64

Адыгея

0,35

Астраханская область

0,48
Башкортостан 0,6
Бурятия 0,67
Дагестан 0,35
Калининградская область 0,42
Коми 0,69
Краснодарский край 0,35
Ленинградская область 0,54
Московская область 0,52
Магаданская область 0,77
Омская область 0,64
Орловская область 0,5
Ростовская область 0,42
Татарстан 0,58
Саха (Якутия) 0,8

Что такое теплопроводность и её значимость?

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.

Движение молекул тепла

Что такое теплопроводность: определение

При возведении зданий и сооружений могут использоваться разные материалы. Жилые и производственные постройки в условиях российского климата обычно утепляются. То есть, при их строительстве применяются специальные изоляторы, основным назначением которых является поддержание комфортной температуры внутри помещений. При расчете необходимого количества минеральной ваты или пенополистирола в обязательном порядке принимается во внимание теплопроводность использованного для возведения ограждающих конструкций основного материала.

Очень часто здания и сооружения в нашей стране строятся из разных видов бетона. Также для этой цели используются кирпич и дерево. Собственно самой теплопроводностью называется способность вещества к переносу энергии в своей толще в силу движения молекул. Идти подобный процесс может, как в твердых частях материала, так и в его порах. В первом случае он называется кондукцией, во втором — конвекцией. Остывание материала гораздо быстрее идет в его твердых частях. Воздух, заполняющий поры, задерживает тепло, конечно же, лучше.

Теплопроводность – что это

Сам термин «теплопроводность» определяет передачу энергии тепловой от предметов с более высокой температурой – предметам с более низкой. Сам теплообмен осуществляется до тех пор, пока температура обоих предметов не станет одинаковой. Чтобы обозначить энергию тепловую был создан коэффициент теплопроводности, применяемый для строительных материалов. Этот параметр дает четкое понимание того, какое количество энергии тепловой проходит в единицу времени через единицу площади. Чем выше этот показатель – тем лучше теплообмен. Чем меньше теплопроводность материал – тем более он пригоден для строительства жилых и отапливаемых помещений. Согласно строительным нормам толщина стен, препятствующая теплопотерям в зданиях должна соответствовать:

  1. Кирпич — 210 см
  2. Керамзитобетон — 90 см
  3. Дерево — 53 см
  4. Газобетон — 44 см
  5. Минеральная вата — 18 см
  6. Пенополистерол — 12 см

Теплопроводный коэффициент характеризуется показателем количества теплоты, проходящего сквозь метр толщины материала в единицу времени, равную 60 минут. При создании лучшей теплоизоляции профессионалы рекомендуют использовать эту характеристику в обязательном порядке. Также на нее стоит обратить внимание при необходимости подобрать дополнительные утепляющие материалы и конструкции. Рассмотрим соотношение материала и коэффициента теплопроводности, измеренного в Ваттах на метр квадратный Кельвин:

алюминий асбест асфальтобетон асбесто-цементные плиты бетон, желоззобетон битум бронза винипласт вода при температурі вище 0 войлок шерстяной гипсокартон гранит древесина из дуба, волокна размещены вдоль древесина из дуба, волокна размещены поперек древесина из сосны или ели, волокна размещены вдоль древесина из сосны или ели, волокна размещены поперекдо 221 Вт/м2 0,151 Вт/м2*К 1,05 Вт/м2*К 0,35 Вт/м2*К до 1,51 Вт/м2*К 0,27 Вт/м2*К 64 Вт/м2 0,163 Вт/м2*К 0,6 Вт/м2*К 0,047 Вт/м2*К 0,15 Вт/м2*К 3,49 Вт/м2*К 0,23 Вт/м2*К 0,1 Вт/м2*К 0,18 Вт/м2*К до 0,15 Вт/м2*Кплита древесно-стружечная или плита ориентировано-стружечная железобетон Картон используемый для облицовки Керамзит, плотность 200кг / м3 Керамзит, плотность 800кг / м3 Керамзитобетон, плотность 500кг / м3 Керамзитобетон, плотность 1800кг / м3 Кирпич керамический, пустотелый брутто 1000, плотность 1200кг / м3 Кирпич керамический, пустотелый брутто брутто 1400, плотность 1600кг / м3 Кирпич красный глиняный Кирпич силикатный Кладка из изоляционного кирпича Кладка из обыкновенного кирпича Кладка из огнеупорного кирпича Краска масляная0,15 Вт / м2К 1,69 Вт / м2К 0,18 Вт / м2К 0,1 Вт / м2К 0,18 Вт / м2К 0,14 Вт / м2К 0,66 Вт / м2К 0,35 Вт / м2К 0,41 Вт / м2К 0,56 Вт / м2К 0,7 Вт / м2К до 0,209 Вт / м2К до 0,814 Вт / м2К 1,05 Вт / м2К 0,233 Вт / м2К

О понятии теплопроводности

Теплопроводностью обладают все твердые, жидкие и газообразные вещества. Энергию от нагретого участка более холодному передают хаотично движущиеся частицы — молекулы, атомы, электроны. Чем ближе друг к другу они расположены, тем активнее происходит теплообмен.

Плотность материала напрямую влияет на его способность проводить тепло. Например, кирпич по сравнению с ячеистым бетоном более плотный, лучше проводит тепловую энергию. Кирпичная стена толщиной 500 мм также защищает помещение от теплопотерь, как легкобетонная толщиной 300 мм. Железобетон плотнее керамзитобетона в три раза, соответственно, он более теплопроницаемый.

Бетон представляет собой сложную неоднородную структуру. Входящие в состав компоненты обладают разной способностью теплопередачи. Наименьшую имеет воздух в капиллярах цементного камня и микрополостях внутри заполнителя. Чем материал пористее, тем хуже передается тепловая энергия.

Закономерную связь между видом заполнителя и теплопроводностью бетона подтверждают опыты материаловедов Довжика В. Г., Миснара А. Они установили, что чем мельче размер замкнутых пор в теле монолита, тем хуже передается тепло.

Третий фактор, влияющий на теплопроводность — влажность. Вода проводит тепло в 20 раз лучше воздуха. Заполняя поры бетона, она ухудшает теплоизоляционные качества. Зимой возможно промерзание увлажненного слоя ограждающей конструкции.

Таблица: коэффициентов теплопроводности металлов, полупроводников и изоляторов

Теплопроводность многих металлов следует соотношению k = 2,5·10-8σT, где Т обозначает температуру в °К, а σ — электропроводность в единицах (ом·см)-1. Это соотно­шение, которое лучше всего оправдывается для хороших проводников электричества и при высоких температурах, можно применять и для определения коэффициентов тепло­проводности.

Соотношение kpcp=const, где р обозначает плотность, а ср — удельную теплоем­кость при постоянном давлении, было предложено Стормом для того, чтобы объяснить температурные изменения этих величин для некоторых металлов и сплавов.

Таблица коэффициента теплопроводности металлов

Элементы с металлической электропроводностью.

Металл Коэффициент теплопроводности металлов (при температуре, °С) — 100 100 300 700
Алюминий2,452,382,302,260,9
Бериллий4,12,31,71,250,9
Ванадий0,310,34
Висмут0,110,080,070,11*0,15*
Вольфрам2,051,901,651,451,2
Гафний0,220,21
Железо0,940,760,690,550,34
Золото3,33,13,1
Индий0,25
Иридий1,511,481,43
Кадмий0,960,920,900,950,44 (400°)*
Калий0,990,42*0,34*
Кальций0,98
Кобальт0,69
Литий0,710,73
Магний1,61,51,51,45
Медь4,053,853,823,763,50
Молибден1,41,431,04 (1000°)
Натрий1,351,350,85*0,76*0,60*
Никель0,970,910,830,640,66
Ниобий0,490,490,510,56
Олово0,740,640,600,33
Палладий0,690,670,74
Платина0,680,690,720,760,84
Рений0,71
Родий1,541,521,47
Ртуть0,330,090.10,115
Свинец0,370,350,3350,3150,19
Серебро4,224,184,173,62
Сурьма0,230,180,170,170,21*
Таллий0,410,430,490,25 (400 0)*
Тантал0,540,54
Титан0,160,15
Торий0,410,390,400,45
Уран0,240,260,310,40
Хром0,860,850,800,63
Цинк1,141,131,091,000,56*
Цирконий0,210,200,19

* числа, набранные курсивом, относятся к жидкой фазе.

Таблица коэффициента теплопроводности полупроводников и изоляторов

Вещество Коэффициент теплопроводности при температура, °С — 100 100 500 700
Германий1,050,63
Графит0,5—4,00,5—3,00,4-1,70,4-0,9
Йод0,004
Углерод0,0160,0170,0190,023
Селен0,0024
Кремний0,84
Сера0,00290,0023
Теллур0,015

Закон теплопроводности Фурье

В установившемся режиме плотность потока энергии, передающейся посредством теплопроводности, пропорциональна градиенту температуры:

где  — вектор плотности теплового потока — количество энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной каждой оси,  — коэффициент теплопроводности (удельная теплопроводность),  — температура. Минус в правой части показывает, что тепловой поток направлен противоположно вектору (то есть в сторону скорейшего убывания температуры). Это выражение известно как закон теплопроводности Фурье.

В интегральной форме это же выражение запишется так (если речь идёт о стационарном потоке тепла от одной грани параллелепипеда к другой):

где  — полная мощность тепловых потерь,  — площадь сечения параллелепипеда,  — перепад температур граней,  — длина параллелепипеда, то есть расстояние между гранями.

Связь с электропроводностью

Связь коэффициента теплопроводности с удельной электрической проводимостью в металлах устанавливает закон Видемана — Франца:

где  — постоянная Больцмана,  — заряд электрона,  — абсолютная температура.

Коэффициент теплопроводности газов

В газах коэффициент теплопроводности может быть найден по приближённой формуле

где  — плотность газа,  — удельная теплоёмкость при постоянном объёме,  — средняя длина свободного пробега молекул газа,  — средняя тепловая скорость. Эта же формула может быть записана как

где  — сумма поступательных и вращательных степеней свободы молекул (для двухатомного газа , для одноатомного ),  — постоянная Больцмана,  — молярная масса,  — абсолютная температура,  — эффективный (газокинетический) диаметр молекул,  — универсальная газовая постоянная. Из формулы видно, что наименьшей теплопроводностью обладают тяжелые одноатомные (инертные) газы, наибольшей — легкие многоатомные (что подтверждается практикой, максимальная теплопроводность из всех газов — у водорода, минимальная — у радона, из нерадиоактивных газов — у ксенона).

Теплопроводность в сильно разреженных газах

Приведённое выше выражение для коэффициента теплопроводности в газах не зависит от давления. Однако если газ сильно разрежен, то длина свободного пробега определяется не столкновениями молекул друг с другом, а их столкновениями со стенками сосуда. Состояние газа, при котором длина свободного пробега молекул ограничивается размерами сосуда называют высоким вакуумом. При высоком вакууме теплопроводность убывает пропорционально плотности вещества (то есть пропорциональна давлению в системе): , где  — размер сосуда,  — давление.

Таким образом коэффициент теплопроводности вакуума тем ближе к нулю, чем глубже вакуум. Это связано с низкой концентрацией в вакууме материальных частиц, способных переносить тепло. Тем не менее, энергия в вакууме передаётся с помощью излучения. Поэтому, например, для уменьшения теплопотерь стенки термоса делают двойными, серебрят (такая поверхность лучше отражает излучение), а воздух между ними откачивают.

Факторы, влияющие на теплопропускаемость бетона

Из-за неоднородности структуры бетонных конструкций и разных условий эксплуатации коэффициент теплопроводности в этом случае – величина условная. На этот параметр оказывают влияние:

  • Плотность. Чем плотнее материал, тем ближе друг к другу находятся его частицы, тем быстрее передается тепло. Это значит, что тяжелые бетоны имеют больший коэффициент теплопроводности, по сравнению с легкими (керамзитовыми, вермикулитовыми, перлитовыми).
  • Пористость и структура пор. Чем больше объем, занятый воздухом, тем лучше материал задерживает тепло. Но на теплоизоляционные характеристики влияет не только процентное содержание воздуха, но и размеры, а также замкнутость пор. Лучше всего прохождению тепла препятствуют мелкие замкнутые поры. Крупные поры, которые сообщаются между собой, увеличивают теплопередачу.
  • Влажность. Это еще один фактор, влияющий на коэффициент теплопередачи бетона. Вода способна проводить тепло в 20 раз лучше воздуха. Поэтому увлажненный материал резко теряет теплоизоляционные характеристики. При отрицательных температурах вода в увлажненном слое замерзает, вызывая не только повышенные теплопотери здания, но и быстрое разрушение строительного материала. В таблицах, применяемых при точных теплотехнических расчетах, часто указывают три значения коэффициента теплопроводности – в сухом виде, при нормальной влажности, в увлажненном состоянии.
  • Температура. С повышением температуры коэффициент теплопроводности увеличивается.

Сравнение коэффициента теплопроводности тяжелого бетона, пено- и газобетона, керамзитобетона, фибробетона.

Наиболее высоким коэффициентом теплопроводности обладает тяжелый бетон, армированный стальными стержнями или проволокой (железобетон) – до 2,04 Вт/(м*C). Немного ниже этот показатель у неармированных бетонных элементов.

Более низким коэффициентом теплопроводности и повышенными теплоизоляционными характеристиками обладают: керамзитобетон, изготовленный с использованием кварцевого или перлитового песка, сухой пено- и газобетон. Уровень теплопередачи фибробетона сравним с аналогичным показателем плотного керамзитобетона.

Таблица коэффициентов теплопроводности различных видов бетона

Вид бетона Коэффициент теплопроводности, Вт/(м*C)
Тяжелый армированный бетон 1,68- 2,04
Тяжелый бетон 1,29-1,52
Керамзитобетон (в зависимости от плотности) 0,14-0,66
Пенобетон (в зависимости от плотности) 0,08-0,37
Газобетон разной плотности 0,1-0,3
Фибробетон 0,52-0,75

Правильное проведение теплотехнических расчетов позволяет определить оптимальную толщину стен, что обеспечивает уменьшение расходов на отопление и комфортный микроклимат внутри здания.

Поделиться ссылкой:

Производим и предлагаем продукцию:

Читайте также:

  • Бетон для системы «теплый пол»
  • Плотность бетона: что это такое, на что влияет?
  • Влияние температуры на бетон
  • Водонепроницаемость бетона
  • Морозостойкость бетона

Виды утеплителей

Из утеплителей меньшей теплопроводностью обладают пенополистирол и экструдированный пенополиуретан. Это жесткие, хрупкие материалы, выпускающиеся в плитах, и имеющие ячеистую структуру. Но нужно учесть, что при увеличении плотности структуры материала, увеличивается и его способность пропускать тепло.

Минеральные утеплители кроме хорошей сохранности тепла, обладают отличными звукоизоляционными свойствами: они гасят звуки, не позволяя им проникнуть в помещение.

Производится минвата в виде плит или в рулонах. Плитами обкладываются стены, кровля, пол. Рулонный утеплитель пригоден для укрытия труб водоснабжения и отопления.

  • Таблица теплопроводности утеплителей
  • Утеплитель Басвул
  • Керамический кирпич — Теплопроводность

Коэффициент теплопроводности материалов.

Ниже в таблице приведены значения коэффициента теплопроводности для некоторых материалов применяемых в строительстве.

МатериалКоэфф. тепл. Вт/(м2*К)
Алебастровые плиты0,470
Алюминий230,0
Асбест (шифер)0,350
Асбест волокнистый0,150
Асбестоцемент1,760
Асбоцементные плиты0,350
Асфальт0,720
Асфальт в полах0,800
Бакелит0,230
Бетон на каменном щебне1,300
Бетон на песке0,700
Бетон пористый1,400
Бетон сплошной1,750
Бетон термоизоляционный0,180
Битум0,470
Бумага0,140
Вата минеральная легкая0,045
Вата минеральная тяжелая0,055
Вата хлопковая0,055
Вермикулитовые листы0,100
Войлок шерстяной0,045
Гипс строительный0,350
Глинозем2,330
Гравий (наполнитель)0,930
Гранит, базальт3,500
Грунт 10% воды1,750
Грунт 20% воды2,100
Грунт песчаный1,160
Грунт сухой0,400
Грунт утрамбованный1,050
Гудрон0,300
Древесина – доски0,150
Древесина – фанера0,150
Древесина твердых пород0,200
Древесно-стружечная плита ДСП0,200
Дюралюминий160,0
Железобетон1,700
Зола древесная0,150
Известняк1,700
Известь-песок раствор0,870
Ипорка (вспененная смола)0,038
Камень1,400
Картон строительный многослойный0,130
Каучук вспененный0,030
Каучук натуральный0,042
Каучук фторированный0,055
Керамзитобетон0,200
Кирпич кремнеземный0,150
Кирпич пустотелый0,440
Кирпич силикатный0,810
Кирпич сплошной0,670
Кирпич шлаковый0,580
Кремнезистые плиты0,070
Латунь110,0
Лед 0°С2,210
Лед -20°С2,440
Липа, береза, клен, дуб (15% влажности)0,150
Медь380,0
Мипора0,085
Опилки – засыпка0,095
Опилки древесные сухие0,065
ПВХ0,190
Пенобетон0,300
Пенопласт ПС-10,037
Пенопласт ПС-40,040
Пенопласт ПХВ-10,050
Пенопласт резопен ФРП0,045
Пенополистирол ПС-Б0,040
Пенополистирол ПС-БС0,040
Пенополиуретановые листы0,035
Пенополиуретановые панели0,025
Пеностекло легкое0,060
Пеностекло тяжелое0,080
Пергамин0,170
Перлит0,050
Перлито-цементные плиты0,080
Песок 0% влажности0,330
Песок 10% влажности0,970
Песок 20% влажности1,330
Песчаник обожженный1,500
Плитка облицовочная1,050
Плитка термоизоляционная ПМТБ-20,036
Полистирол0,082
Поролон0,040
Портландцемент раствор0,470
Пробковая плита0,043
Пробковые листы легкие0,035
Пробковые листы тяжелые0,050
Резина0,150
Рубероид0,170
Сланец2,100
Снег1,500
Сосна обыкновенная, ель, пихта (450…550 кг/куб.м, 15% влажности)0,150
Сосна смолистая (600…750 кг/куб.м, 15% влажности)0,230
Сталь52,0
Стекло1,150
Стекловата0,050
Стекловолокно0,036
Стеклотекстолит0,300
Стружки – набивка0,120
Тефлон0,250
Толь бумажный0,230
Цементные плиты1,920
Цемент-песок раствор1,200
Чугун56,0
Шлак гранулированный0,150
Шлак котельный0,290
Шлакобетон0,600
Штукатурка сухая0,210
Штукатурка цементная0,900
Эбонит0,160

Технологии укладки

Воздушные зазоры делаются в кирпичной кладке для уменьшения накопления влаги в стенах и снижения коэффициента теплоотдачи.

Прослойку воздуха в стенах правильно обеспечивают следующим образом:

  1. Раствором не заполняют воздушные зазоры толщиной до 10 мм между изделиями начиная с 1 ряда. 1 метр — распространенный шаг между зазорами.
  2. По типу фасада с вентиляцией зазор воздуха толщиной 25-30 мм оставляют по всей высоте кладки между теплоизолятором и кирпичом. При работе зимой отопительной системы температура в доме будет оставаться постоянной. Свойства стены сохранять тепло обеспечат постоянные воздушные потоки, которые будут проходить по предусмотренным воздушным каналам.

Постоянная циркуляция по каналам воздуха внутри кладки возможна, если она на последнем ряду не закрывается перекрытием из любых стройматериалов или стяжкой из раствора.

Для частного строительства важно, чтобы, не понеся больших расходов, добиться от кирпичной стены существенного снижения коэффициента λ.

Как рассчитать необходимую теплопроводимость?

Стены из газоблоков должны иметь достаточную ширину, чтобы в помещении сохранялось тепло. Если сделать их слишком тонкими, то здание будет выхолаживаться. Чтобы не столкнуться с такой проблемой, необходимо правильно выполнить расчеты. Не допустить ошибку помогают правила СНИП, которые имеются для каждого региона страны. Влажностный режим бывает 3 типов:

  • Влажный – 1.
  • Нормальный – 2.
  • Сухой – 3.

Понять, в каком регионе проживает человек, поможет специальная карта:

Чем выше уровень влажности воздуха в регионе проживания, тем толще и плотнее должны быть стены, так как сырость способствует быстрым теплопотерям.

Без учета коэффициента теплопроводности газобетонного блока невозможно правильно определить толщину стены строящегося здания. Чтобы точно высчитать толщину стен, прибегают к специальной формуле. Она выглядит следующим образом:

T=Rreg x λ, где:

  • T – это толщина стены.
  • Rreg – необходимое сопротивление по теплопередаче для разных городов РФ.
  • λ — это коэффициент теплопроводности для газоблока (зависит от его плотности).

Пользоваться этой формулой очень просто. Практический пример:

Rreg для Москвы – 3,28. λ для газоблока марки D500, 5% влажности – 0,14. Итого: Т= 3,28 x 0,147 = 0,48.

Значит, толщина стены в Москве с учетом теплопроводности выбранного газоблока должна составлять не менее 48 см.

Для примера приведена минимальная толщина стен из газоблоков марки D500 для разных городов России:

  • Москва – 35 см.
  • Новосибирск – 45 см.
  • Якутск – 65 см.

Чем выше показатели влажности в регионе и чем там холоднее, тем толще должны быть стены. В противном случае добиться качественной теплоизоляции не удастся.

Неопытные строители часто возводят слишком тонкие стены, руководствуясь рекомендациями производителей газоблоков, которые не учитывают множество факторов в виде мостиков холода, климатических особенностей региона и пр.

Специалисты в этом вопросе приходят к единому мнению: стена из газобетона не должна быть тоньше 350 мм.

Показатели влажности ячеистого бетона

Европейский и Международный комитеты по бетону, проходящие в 1977 году в Лондоне, в связи с существенными различиями в применении в строительстве и физико-техническими свойствами между бетонами на легких заполнителях и ячеистыми бетонами, создали рабочую группу по ячеистому бетону, которая выявила, что эксплуатационная влажность – его важнейший показатель. Значение влажности ячеистого бетона составляет 4-5% от его массы и устанавливается примерно через 2-3 года. Пределы значения отпускной влажности — 25 – 35%.

Способность внутренней влаги передавать тепло обуславливает основную теплопередачу. Ячеистый бетон имеет свойство линейно повышать теплопроводность, по мере увеличения такого показателя как сорбционное влагопотребление до 15%. Дальнейший рост этого показателя влияет уже несущественно.

Есть ряд особенностей эксплуатации ячеистого бетона для того, чтобы получать заявленную теплопроводность. Так, например, обязательно использовать грунтовку для предохранения стен от увлажнения. На наружных стенах грунтовка должна быт паропроницаемая.

Проектирование стен осуществляется в зависимости от климатической зоны и режима влажности помещений. Эти показатели определяются СНиПом II-3-79**. Норма для условий эксплуатации согласно СНиПу II-3-79**:

описание различных пород, необходимость таблицы коэффициентов теплопроводности

Древесина — экологически чистый и практичный материал. Дерево активно применяется для внутренней отделки помещений. Материал также используется в строительстве загородных домов и заведений для туристов, в которых большую роль играет экологичность здания. При строительстве важно учесть теплопроводность дерева и многие другие параметры. Внутренняя отделка тоже требует внимания к характеристикам, ведь породы по-разному реагируют на тепло и влагу.

Разновидности и использование древесины

В строительстве применяются разнообразные породы древесины, которые принято разделять на хвойные и лиственные. К хвойным относятся такие виды:

  1. Сосна. Прочный и практичный материал для выполнения строительных работ. В нем собрано большое количество смолы, за счет чего он справляется с излишней влагой, при этом не поддается коррозии при сушке.
  2. Ель и пихта. Довольно прочные, но сучковатые материалы. Имеют приятый оттенок и незначительное количество смолы. При строительстве применяются как материал для элементов второстепенной важности.
  3. Кедр. Невзирая на то, что материал мягкий, он довольно прочный.

Лиственные породы делятся на мягкие и твердые. Это такие виды:

  1. Дуб. Высококачественный материал, обладающей высокой прочностью и надежностью. У дуба натуральный и приятный для глаза цвет. Как правило, он применяется для изготовления мебели, при возведении лестничного марша. Наиболее роскошно выглядит настоящий мореный дуб (выдержанный в воде около двух лет).
  2. Береза. Не столь прочный материал, зато однородный, за счет чего имеет максимально четко выраженную структуру. Из этого вида древесины получается качественная фанера, которая легко окрашивается и полируется.
  3. Осина. Слишком мягкий, но при этом практически не имеющий сучков вид древесины. Легко поддается обработке, но мелкие детали из осины делать не стоит.
  4. Липа. Широко применяется в производстве мебели. Прекрасно сохраняет свой первозданный вид даже после сушки. Липа устойчива к влаге.
  5. Клен. Довольно практичный материал, но весьма быстро рушится под воздействием влаги и вредителей. Неплохо красится, обрабатывается и проклеивается. Широко применяется как в строительстве, так и в изготовлении мебели.
  6. К лиственному типу также относится красное дерево. Красивый, дорогой и прочный материал. Чаще всего используется для элитного мебельного производства.

Чтобы выбрать подходящую породу, важно изучить таблицу теплопроводности древесины.

Достоинства материала

Строительство с использованием древесины имеет свои преимущества и недостатки. Главными плюсами при выборе такого материала будут:

  1. Экологичность. Самый весомый аргумент в пользу древесины — экологическая чистота. Некоторые современные материалы могут выделять пары тяжелых металлов и прочих химических элементов, что пагубно повлияет на здоровье жильцов дома.
  2. Ремонтопригодность. Части, сделанные из древесины, будет довольно легко отремонтировать в случае поломки или износа.
  3. Прочность и устойчивость ко многим внешним факторам, что делает долгим срок службы изделий из древесины. При правильной обработке этот материал будет безотказно служить долгие годы.
  4. Простота обработки.
  5. Плохая теплопроводность.
  6. Хорошие звукоизоляционные свойства.

Довольно обширный список. При этом маленькое число недостатков:

  1. Сильная зависимость свойств материала от того, в каких условиях росло дерево. Выбрать из-за этого качественный экземпляр бывает трудно.
  2. Изменения размеров из-за воздействия влажности и сухости. Но этот недостаток легко поправим обработкой.
  3. Легкая воспламеняемость.

Нельзя не учитывать высокую стоимость, связанную со сложностью добычи высококачественной древесины.

Влияние теплопроводности

От коэффициента теплопроводности древесины напрямую зависит ее способность сохранять температуру в помещении. Лидирующую позицию по сбережению тепла занимает кедр. Немного отстают ель, лиственница и другие сосновые породы. Все зависит напрямую от размера бревна (его диаметра), влажности материала, подгонки и утепления стыков.

Строение из сосны толщиной всего в 10 см можно сравнить со стеной из кирпича шириной в 58 см или железобетонной — 113 см. Правильно возведенный из дерева дом будет довольно компактным и теплым. Поэтому при строительстве нужно учитывать таблицу теплопроводности дерева.

Максимально тяжелое хвойное дерево лиственница — победитель сосны по теплопроводности. Она имеет более низкий коэффициент.

Теплопроводность дерева, позволяющая сохранять тепло, — не единственное достоинство лиственницы. Структура этого материла устойчива к влаге и довольно красива.

Сосна — наиболее распространенное и часто применяемое для строительства дерево. Более того, с финансовой стороны вопроса это еще и максимально бюджетный вариант. Сосна легко поддается обработке, способна украсить дом или баню своим внешним видом.

Теплопроводность кирпичной стены

Теплопроводность – один из важнейших показателей, характеризующих качество возводимого сооружения. И это неудивительно: ведь от этого коэффициента зависят не только затраты на отопление помещений, но и степень комфортности проживания в доме. Также в строительных расчетах часто фигурирует коэффициент теплосопротивления (сопротивление теплоотдаче), обратный теплопроводности (чем выше первый, тем ниже второй, и наоборот).

Теплопроводность сооружения зависит от показателей используемого вида кирпича, от параметров раствора, типа кладки, применяемых строительных технологий и утепляющих материалов.

Коэффициент теплопроводности кирпичей

Данный коэффициент обозначается буквой λ и выражается в W/(m*K).

Показатель λ достаточно широко варьируется, в зависимости от типа кирпичей и способа их изготовления. В основном, на данный коэффициент влияют материал кирпича (клинкерный, силикатный, керамический) и относительное содержание пустот. До 13% пустотности кирпичи считаются полнотелыми, выше – пустотелыми. По уменьшению коэффициента λ линейка строительной продукции будет выглядеть следующим образом:

  1. Клинкерный кирпич λ= от 0,8 до 0,9. Этот тип стройматериалов не предназначен для строительства утеплённых стен и чаще используется для изготовления полов и мощёных дорог.
  2. Силикатный кирпич полнотелого типа λ= от 0,7 до 0,8. Чуть ниже, чем у предыдущего типа, но строительство стены с его использованием требует серьёзных мер по утеплению.
  3. Керамический кирпич полнотелый λ= от 0,5 до 0,8 (в зависимости от сорта).
  4. Силикатный, с техническими пустотами λ= 0,66.
  5. Керамический кирпич пустотелого исполнения λ= 0,57.
  6. Керамический кирпич щелевого типа λ= 0,4.
  7. Силикатный кирпич щелевого типа – показатель λ аналогичен керамическому щелевому (0,4).
  8. Керамический поризованный λ= 0,22.
  9. Тёплая керамика λ= 0,11. Имея отличные показатели теплосопротивления, тёплая керамика уступает прочим видам кирпичной продукции по прочности, и поэтому применение её ограничено.

Важно при расчёте также учитывать, что для различных климатических регионов сопротивление теплоотдаче материалов будут варьироваться, в достаточно широких пределах Информацию о соотнесении теплоотдачи с климатическими параметрами, можно почерпнуть в СНиПе 23-02-2003.

Теплопроводность кладки

Теплосопротивление кирпичей является важнейшим коэффициентом и в ряде случаев является определяющим параметром при проектировании здания и выбора кладки. Вместе с тем, сопротивление

теплоотдачи сооружения зависит не только от показателя λ используемых кирпичей, но и от применяемого строительного раствора.

Наиболее частым является случай, когда теплосопротивление раствора существенно ниже, чем сопротивление кирпича.

Так, коэффициент теплоотдачи раствора на основе цемента и песка равен 0,93 W/(m*K), а цементно-шлакового раствора – 0,64.

Путем суммирования коэффициентов сопротивления теплоотдаче кирпича и раствора разработаны специальные таблицы коэффициента теплопередачи, которые можно посмотреть в ГОСТе 530-2007. Ниже приведена выдержка из таблицы:

Таблица – Теплопроводность кладки

Тип кирпичаТип раствораТеплоотдача
ГлиняныйЦементно-песчаный0,81
Цементно-шлаковый0,76
Цементно-перлитовый0,7
СиликатныйЦементно-песчаный0,87
Керамический пустотный 1,4т/м3Цементно-песчаный0,64
Керамический пустотный 1,3т/м30,58
Керамический пустотный 1,0т/м30,52
Силикатный, 11-ти пустотныйЦементно-песчаный0,81
Силикатный, 14-ти пустотный0,76

Расчет стены

Для того, чтобы использовать коэффициент теплосопротивления кирпичной стенки на практике, необходимо воспользоваться следующей формулой:

r = (толщина кладки, м)/(теплоотдача, W/(m * K)),

где r – сопротивление теплоотдаче кирпичной стены. При расчетах также необходимо учитывать степень влажности помещения и климатический регион.

Уменьшение коэффициента теплоотдачи стены

В ряде случаев коэффициент λ оставляет желать много лучшего. К тому же нарушение технологии строительства может привести к изменению теплоотдачи в большую сторону. Если применять жидкий раствор при возведении стены из щелевого кирпича, то связующий материал проникнет в пустоты и отрицательно скажется на показателях теплосбережения (сопротивление теплопередаче уменьшится).

Что делать, чтобы увеличить сопротивление теплоотдаче?

Методы уменьшения теплопередачи стены:

  1. Применение более энергосберегающих материалов (кирпичей с большей степенью пустотности).
  2. При строительстве из щелевого кирпича применять густой раствор.
  3. Прокладывание во внутреннем слое теплоизолирующих материалов. На рынке представлен огромный выбор теплоизоляции. Из наиболее популярных можно назвать стекло- и минераловатные материалы, пенополистирол, керамзит и другие. При применении утеплителей необходимо обеспечить пароизоляцию стены, чтобы избежать разрушения материалов.
  4. Оштукатуривание поверхности.

Выбираем кирпич: о «теплых» и «холодных» стройматериалах

Кирпич обладает долговечностью, механической прочностью, морозостойкостью, хорошими звукоизоляционными свойствами и безопасен с точки зрения экологии. Все эти качества делают кирпич одним из самых востребованных стройматериалов на рынке. Но, есть и ещё одно важное свойство кирпича — его теплотехнические параметры. Ведь именно теплопроводность кирпича, из которого выложены стены, влияет на микроклимат помещения в этом здании.

Немного физики или от чего зависит теплопроводность кирпича

Теплопроводность — это способность материала проводить тепло через свой объём. Количественно выражается она коэффициентом теплопроводности (λ, «лямбда») и определяется в Вт/м². Проще говоря, чем меньше теряется энергии, тем лучше, а значит, чем меньше коэффициент λ, тем «теплее» материал. Фактически на теплопроводность влияет плотность кирпича. Чем она меньше, тем меньше теплопроводность. Самый прочный и тяжелый клинкерный кирпич имеет самый высокий коэффициент λ, а лёгкий и менее прочный керамический, соответственно, самый низкий коэффициент теплопроводности.

Виды кирпича и их коэффициент проводимости тепла

В строительстве могут быть использованы разные виды кирпича. Перед тем, как приступить к возведению дома, имеет смысл узнать, насколько «теплыми» или «холодными» являются наиболее востребованные виды этого керамического материала.

  • Клинкерный — самый прочный и тяжелый кирпич с высоким коэффициентом теплопроводности — 0,8-0,9.
  • Силикатный кирпич — легкий кирпич, имеет меньший коэффициент теплопроводности — 0,4.
  • С техническими пустотами — 0,66.
  • Полнотелый кирпич — 0,8.
  • Щелевой кирпич — 0,34-0,43;
  • Кирпич поризованный — 0,22;

Теплопроводность кирпича может меняться в зависимости от его объема, плотности и расположения пустот. Специалисты рекомендуют применять в строительстве для лучшего сохранения тепла материалы с низкой теплопроводностью. Для того чтобы уберечься от холода или спастись от жары, при строительстве вашего дома необходимо учитывать теплопроводность кирпича. Ведь мы строим наши дома для того, чтобы жить в нём с комфортом.

Понятие теплопроводности

Она является интенсивной физической величиной, то есть величиной, которая описывает свойство материи, не зависящей от количества последней. Интенсивными величинами также являются температура, давление, электропроводность, то есть эти характеристики одинаковы в любой точке одного и того же вещества. Другой группой физических величин являются экстенсивные, которые определяются количеством вещества, например, масса, объем, энергия и другие.

Противоположной величиной для теплопроводности является теплосопротивляемость, которая отражает способность материала препятствовать переносу проходящего через него тепла. Для изотропного материала, то есть материала, свойства которого одинаковы во всех пространственных направлениях, теплопроводность является скалярной величиной и определяется, как отношение потока тепла через единичную площадь за единицу времени к градиенту температуры. Так, теплопроводность, равная одному ватту на метр-Кельвин, означает, что тепловая энергия в один Джоуль переносится через материал:

  • за одну секунду;
  • через площадь один метр квадратный;
  • на расстояние один метр;
  • когда разница температур на поверхностях, находящихся на расстоянии один метр друг от друга в материале, равна один Кельвин.

Понятно, что чем больше значение теплопроводности, тем лучше материал проводит тепло, и наоборот. Например, значение этой величины для меди равно 380 Вт/(м*К), и этот металл в 10 000 раз лучше переносит тепло, чем полиуретан, теплопроводность которого составляет 0,035 Вт/(м*К).

Материалы из бетона с добавлением пористых заполнителей

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

  • Пенобетон. Производится с добавлением пенообразующих веществ, за счет которых характеризуется пористой структурой с плотностью 500-1000 кг/м3. При этом способность передавать тепло определяется значением 0,1-0,37Вт/м*К.
  • Керамзитобетон, показатели которого зависят от его вида. Полнотелые блоки не имеют пустот и отверстий. С пустотами внутри изготавливают пустотелые блоки, которые менее прочные, нежели первый вариант. Во втором случае теплопроводность будет ниже. Если рассматривать общие цифры, то плотность керамзитобетона составляет 500-1800кг/м3. Его показатель находится в интервале 0,14-0,65Вт/м*К.
  • Газобетон, внутри которого образуются поры размером 1-3 миллиметра. Такая структура определяет плотность материала (300-800кг/м3). За счет этого коэффициент достигает 0,1-0,3 Вт/м*К.

Что такое коэффициент теплопроводности

Физический смысл коэффициента теплопроводности — это количество тепла, которое проходит через образец единичного объема за одну секунду при разнице температур в один Кельвин (градус Цельсия). Единица измерения — Вт/(м °К), обозначение — λ, k, ϰ.

Чем выше значение коэффициента, тем большей способностью к передаче тепла обладает материал. В абсолютном вакууме λ=0, максимальный — у алмаза и графена, применяемого в наноразработках.

У бетона значение коэффициента теплопроводности находится в пределах 0,05 -2,02 Вт/(м °К) в зависимости от плотности и влажности материала. У ячеистого автоклавного бетона марки М150 λ=0,055 Вт/(м °К), а тяжелые бетоны М800-1000 характеризуются показателем 2,02 Вт/(м °К).

В строительстве при расчете конструкций на сопротивление теплопередаче используют таблицу с точными значениями коэффициента. Его указывают для трех состояний материала:

  • в сухом виде;
  • при нормальной влажности;
  • при повышенной влажности.

Теплотехнический расчет проводят в соответствии с условиями эксплуатации бетона.

От чего зависит величина коэффициента

Коэффициент теплопроводности бетона определяют опытным путем. Поскольку у материала неоднородная структура, то величина непостоянна и носит условный характер.

Параметры, от которых зависит показатель:

  • Плотность. Тепловую энергию передают друг другу частицы, поэтому чем ближе они расположены, тем быстрее этот процесс. Соответственно, рыхлые материалы с меньшей плотностью способны лучше противостоять теплопередаче.
  • Пористость материала. Тепловой поток перемещается сквозь толщу монолита, часть которого составляют воздушные пустоты. Теплопроводность воздуха очень мала — 0,02 Вт/(м °К). Чем больше занятый воздухом объем, тем коэффициент λ ниже.
  • Структура пор — размеры и замкнутость. Мелкие полости снижают скорость передачи энергии, в то время как в крупных сообщающихся отверстиях теплообмен совершается конвекционным путем, увеличивая тем самым общую теплопередачу.
  • Влажность. Коэффициент теплопроводности воды 0,6 Вт/м К, это достаточно большой показатель. Проникая в полости бетона, влага уменьшает способность материала сохранять тепло.
  • Температура. Чем она у вещества выше, тем быстрее движутся молекулы. Зависимость от температуры линейная, выражается формулой λ=λо х (1+b х t), где λ и λо — искомый и начальный коэффициенты теплопроводности, b — справочная величина, t — температура в градусах.

Коэффициенты теплопроводности строительных материалов в таблицах

 

Любое строительство независимо от его размера всегда начинается с разработки проекта. Его цель – спроектировать не только внешний вид будущего строения, еще и просчитать основные теплотехнические характеристики. Ведь основной задачей строительства считается сооружение прочных, долговечных зданий, способных поддерживать здоровый и комфортный микроклимат, без лишних затрат на отопление. Несомненную помощь при выборе сырья, используемого для возведения постройки, окажет таблица теплопроводности строительных материалов: коэффициенты.

Тепло в доме напрямую зависит от коэффициента теплопроводности строительных материалов.

Блок: 1/6 | Кол-во символов: 628
Источник: http://remoo.ru/materialy/osnovnaya-tablitsa-teploprovodnosti-stroitelnyih-materialov

Разделы статьи

Теплопроводность: понятие и теория

Теплопроводность представляет собой процесс перемещения тепловой энергии от прогретых частей к холодным. Обменные процессы происходят до полного равновесия температурного значения.

Комфортный микроклимат в доме зависит от качественной теплоизоляции всех поверхностей

Процесс теплопередачи характеризуется промежутком времени, в течение которого выравниваются температурные значения. Чем больше времени проходит, тем ниже теплопроводность строительных материалов, свойства которых отображает таблица. Для определения данного показателя применяется такое понятие как коэффициент теплопроводности. Он определяет, какое количество тепловой энергии проходит через единицу площади определенной поверхности. Чем данный показатель больше, тем с большей скоростью будет остывать здание. Таблица теплопроводности нужна при проектировании защиты постройки от теплопотерь. При этом можно снизить эксплуатационный бюджет.

Потери тепла на разных участках постройки будут отличаться

Полезный совет! При постройке домов стоит использовать сырье с минимальной проводимостью тепла.

Блок: 2/6 | Кол-во символов: 1095
Источник: https://HomeMyHome.ru/teploprovodnost-stroitelnykh-materialov-tablica.html

Что такое теплопроводность и термическое сопротивление

При выборе строительных материалов для строительства необходимо обращать внимание на характеристики материалов. Одна из ключевых позиций — теплопроводность. Она отображается коэффициентом теплопроводности. Это количество тепла, которое может провести тот или иной материал за единицу времени. То есть, чем меньше этот коэффициент, тем хуже материал проводит тепло. И наоборот, чем выше цифра, тем тепло отводится лучше.

Диаграмма, которая иллюстрирует разницу в теплопроводности материалов

Материалы с низкой теплопроводностью используются для утепления, с высокой — для переноса или отвода тепла. Например, радиаторы делают из алюминия, меди или стали, так как они хорошо передают тепло, то есть имеют высокий коэффициент теплопроводности. Для утепления используются материалы с низким коэффициентом теплопроводности — они лучше сохраняют тепло. В случае если объект состоит из нескольких слоев материала, его теплопроводность определяется как сумма коэффициентов всех материалов. При расчетах, рассчитывается теплопроводность каждой из составляющих «пирога», найденные величины суммируются. В общем получаем теплоизоляцонную способность ограждающей конструкции (стен, пола, потолка).

Теплопроводность строительных материалов показывает количество тепла, которое он пропускает за единицу времени

Есть еще такое понятие как тепловое сопротивление. Оно отображает способность материала препятствовать прохождению по нему тепла. То есть, это обратная величина по отношению к теплопроводности. И, если вы видите материал с высоким тепловым сопротивлением, его можно использовать для теплоизоляции. Примером теплоизоляционных материалов может случить популярная минеральная или базальтовая вата, пенопласт и т.д. Материалы с низким тепловых сопротивлением нужны для отведения или переноса тепла. Например, алюминиевые или стальные радиаторы используют для отопления, так как они хорошо отдают тепло.

Блок: 2/5 | Кол-во символов: 1952
Источник: https://stroychik.ru/strojmaterialy-i-tehnologii/teploprovodnost-stroitelnyh-materialov

Таблица теплопроводности теплоизоляционных материалов

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

Коэффициент теплопередачи материалов современных строительных материалов для ограждающих конструкций

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

Наименование материала /Коэффициент теплопроводности Вт/(м·°C)

В сухом состоянииПри нормальной влажностиПри повышенной влажности
Войлок шерстяной0,036-0,0410,038-0,0440,044-0,050
Каменная минеральная вата 25-50 кг/м30,0360,0420,,045
Каменная минеральная вата 40-60 кг/м30,0350,0410,044
Каменная минеральная вата 80-125 кг/м30,0360,0420,045
Каменная минеральная вата 140-175 кг/м30,0370,0430,0456
Каменная минеральная вата 180 кг/м30,0380,0450,048
Стекловата 15 кг/м30,0460,0490,055
Стекловата 17 кг/м30,0440,0470,053
Стекловата 20 кг/м30,040,0430,048
Стекловата 30 кг/м30,040,0420,046
Стекловата 35 кг/м30,0390,0410,046
Стекловата 45 кг/м30,0390,0410,045
Стекловата 60 кг/м30,0380,0400,045
Стекловата 75 кг/м30,040,0420,047
Стекловата 85 кг/м30,0440,0460,050
Пенополистирол (пенопласт, ППС)0,036-0,0410,038-0,0440,044-0,050
Экструдированный пенополистирол (ЭППС, XPS)0,0290,0300,031
Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 600 кг/м30,140,220,26
Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 400 кг/м30,110,140,15
Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 600 кг/м30,150,280,34
Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 400 кг/м30,130,220,28
Пеностекло, крошка, 100 — 150 кг/м30,043-0,06
Пеностекло, крошка, 151 — 200 кг/м30,06-0,063
Пеностекло, крошка, 201 — 250 кг/м30,066-0,073
Пеностекло, крошка, 251 — 400 кг/м30,085-0,1
Пеноблок 100 — 120 кг/м30,043-0,045
Пеноблок 121- 170 кг/м30,05-0,062
Пеноблок 171 — 220 кг/м30,057-0,063
Пеноблок 221 — 270 кг/м30,073
Эковата0,037-0,042
Пенополиуретан (ППУ) 40 кг/м30,0290,0310,05
Пенополиуретан (ППУ) 60 кг/м30,0350,0360,041
Пенополиуретан (ППУ) 80 кг/м30,0410,0420,04
Пенополиэтилен сшитый0,031-0,038
Вакуум0
Воздух +27°C. 1 атм0,026
Ксенон0,0057
Аргон0,0177
Аэрогель (Aspen aerogels)0,014-0,021
Шлаковата0,05
Вермикулит0,064-0,074
Вспененный каучук0,033
Пробка листы 220 кг/м30,035
Пробка листы 260 кг/м30,05
Базальтовые маты, холсты0,03-0,04
Пакля0,05
Перлит, 200 кг/м30,05
Перлит вспученный, 100 кг/м30,06
Плиты льняные изоляционные, 250 кг/м30,054
Полистиролбетон, 150-500 кг/м30,052-0,145
Пробка гранулированная, 45 кг/м30,038
Пробка минеральная на битумной основе, 270-350 кг/м30,076-0,096
Пробковое покрытие для пола, 540 кг/м30,078
Пробка техническая, 50 кг/м30,037

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

Блок: 3/5 | Кол-во символов: 3533
Источник: https://stroychik.ru/strojmaterialy-i-tehnologii/teploprovodnost-stroitelnyh-materialov

Применение показателя теплопроводности на практике

В строительстве все материалы условно подразделяются на теплоизоляционные и конструкционные. Конструкционное сырье отличается наибольшими показателями теплопроводности, но именно его применяют для постройки стен, перекрытий, прочих ограждений. Согласно таблице теплопроводности строительных материалов, при возведении стен из железобетона, для низкого теплообмена с окружающей средой толщина конструкции должна быть около 6 метров. В таком случае строение получится огромным, громоздким и потребует немалых затрат.

Наглядный пример — при какой толщине различных материалов их коэффициент теплопроводности будет одинаковым

Поэтому при возведении постройки следует отдельное внимание уделять дополнительным теплоизолирующим материалам. Слой теплоизоляции может не понадобиться только для построек из дерева или пенобетона, но даже при использовании подобного низкопроводного сырья толщина конструкции должна быть не менее 50 см.

Нужно знать! У теплоизоляционных материалов значения показателя теплопроводности минимальны.

Блок: 4/6 | Кол-во символов: 1066
Источник: http://remoo.ru/materialy/osnovnaya-tablitsa-teploprovodnosti-stroitelnyih-materialov

Эффективность многослойных конструкций

Плотность и теплопроводность

В настоящее время нет такого строительного материала, высокая несущая способность которого сочеталась бы с низкой теплопроводностью. Строительство зданий по принципу многослойных конструкций позволяет:

  • соответствовать расчётным нормам строительства и энергосбережения;
  • оставлять размеры ограждающих конструкций в пределах разумного;
  • уменьшить материальные затраты на строительство объекта и его обслуживание;
  • добиться долговечности и ремонтопригодности (например, при замене одного листа минеральной ваты).

Комбинация конструкционного материала и теплоизоляционного позволяет обеспечить прочность и снизить потерю тепловой энергии до оптимального уровня. Поэтому при проектировании стен при расчётах учитывается каждый слой будущей ограждающей конструкции.

Важно также учитывать плотность при строительстве дома и при его утеплении.

Плотность вещества – фактор, влияющий на его теплопроводность, способность задерживать в себе основной теплоизолятор – воздух.

Расчёт толщины стен и утеплителя

Расчёт толщины стены зависит от следующих показателей:

  • плотности;
  • расчётной теплопроводности;
  • коэффициента сопротивления теплопередачи.

Согласно установленных норм, значение показателя сопротивления теплопередачи наружных стен должно быть не менее 3,2λ Вт/м •°С.

 

Значения таблиц теплопроводности строительных материалов применяются при расчётах:

  • теплоизоляции фасадов;
  • общестроительной изоляции;
  • изоляционных материалов при устройстве кровли;
  • технической изоляции.

Задача выбора оптимальных материалов для строительства, конечно же, подразумевает более комплексный подход. Однако даже такие простые расчёты уже на первых этапах проектирования позволяют определить наиболее подходящие материалы и их количество.

Блок: 4/4 | Кол-во символов: 2577
Источник: https://kotel.guru/uteplenie/dom/koefficienty-teploprovodnosti-stroitelnyh-materialov-v-tablicah.html

Коэффициент теплопроводности строительных материалов: как применяется на практике и таблица

Практические значение коэффициента – это правильно проведенный расчет толщины несущих конструкций с учетом используемых утеплителей. Необходимо отметить, что возводимое здание – это несколько ограждающих конструкций, через которые происходит утечка тепла. И у каждой их них свой процент теплопотерь.

  • через стены уходит до 30% тепловой энергии общего расхода.
  • Через полы – 10%.
  • Через окна и двери – 20%.
  • Через крышу – 30%.

Теплопотери дома

То есть, получается так, что если неправильно рассчитать теплопроводность всех ограждений, то проживающим в таком доме людям придется довольствоваться лишь 10% тепловой энергии, которое выделяет отопительная система. 90% – это, как говорят, выброшенные на ветер деньги.

 

 

“Идеальный дом должен быть построен из теплоизоляционных материалов, в котором все 100% тепла будут оставаться внутри. Но по таблице теплопроводности материалов и утеплителей вы не найдете тот идеальный стройматериал, из которого можно было бы возвести такое сооружение. Потому что пористая структура – это низкие несущие способности конструкции. Исключением может быть древесина, но и она не идеал.”

Стена из бревен – одна из самых утепленных

Поэтому при строительстве домов стараются использовать разные строительные материалы, дополняющие друг друга по теплопроводности. При этом очень важно соотносить толщину каждого элемента в общей строительной конструкции. В этом плане идеальным домом можно считать каркасный. У него деревянная основа, уже можно говорить о теплом доме, и утеплители, которые закладываются между элементами каркасной постройки. Конечно, с учетом средней температуры региона придется точно рассчитать толщину стен и других ограждающих элементов. Но, как показывает практика, вносимые изменения не столь значительны, чтобы можно было бы говорить о больших капитальных вложениях.

Устройство каркасного дома в плане его утепления

Рассмотрим несколько часто используемых строительных материалов и проведем сравнение их теплопроводность по толщине.

Теплопроводность кирпича: таблица по разновидностям

ФотоВид кирпичаТеплопроводность, Вт/м*К

Керамический полнотелый0,5-0,8
Керамический щелевой0,34-0,43
Поризованный0,22
Силикатный полнотелый0,7-0,8
Силикатный щелевой0,4
Клинкерный0,8-0,9

Тепловая проводимость кирпичной кладки при разнице температуры в 10°С

Теплопроводность дерева: таблица по породам

Порода дереваБерезаДуб поперек волоконДуб вдоль волоконЕльКедрКленЛиственница

Теплопроводность, Вт/м С0,150,20,40,110,0950,190,13

Порода дереваЛипаПихтаПробковое деревоСосна поперек волоконСосна вдоль волоконТополь

Теплопроводность, Вт/м С0,150,150,0450,150,40,17

Коэффициент теплопроводности пробкового дерева самый низкий из всех пород древесины. Именно пробка часто используется в качестве теплоизоляционного материала при проведении утеплительных мероприятий.

У древесины теплопроводность ниже, чем у бетона и кирпича

Теплопроводность металлов: таблица

Данный показатель у металлов изменяется с изменением температуры, в которой они применяются. И здесь соотношение такое – чем выше температура, тем ниже коэффициент. В таблице покажем металлы, которые используются в строительной сфере.

Вид металлаСтальЧугунАлюминийМедь

Теплопроводность, Вт/м С4762236328

Теперь, что касается соотношения с температурой.

  • У алюминия при температуре -100°С теплопроводность составляет 245 Вт/м*К. А при температуре 0°С – 238. При +100°С – 230, при +700°С – 0,9.
  • У меди: при -100°С –405, при 0°С – 385, при +100°С – 380, а при +700°С – 350.

Тепловая проводимость у меди выше, чем у стали почти в семь раз

Таблица теплопроводности других материалов

В основном нас будет интересовать таблица теплопроводности изоляционных материалов. Необходимо отметить, что если у металлов данный параметр зависит от температуры, то у утеплителей от их плотности. Поэтому в таблице будут расставлены показатели с учетом плотности материалом.

Теплоизоляционный материалПлотность, кг/м³Теплопроводность, Вт/м*К

Минеральная вата (базальтовая)500,048
1000,056
2000,07
Стекловата1550,041
2000,044
Пенополистирол400,038
1000,041
1500,05
Пенополистирол экструдированный330,031
Пенополиуретан320,023
400,029
600,035
800,041

И таблица теплоизоляционных свойств строительных материалов. Основные из них уже рассмотрены, обозначим те, которые в таблицы не вошли, и которые относятся к категории часто используемых.

Строительный материалПлотность, кг/м³Теплопроводность, Вт/м*К

Бетон24001,51
Железобетон25001,69
Керамзитобетон5000,14
Керамзитобетон18000,66
Пенобетон3000,08
Пеностекло4000,11

Коэффициент теплопроводности воздушной прослойки

Всем известно, что воздух, если его оставить внутри строительного материала или между слоями стройматериалов, это великолепный утеплитель. Почему так происходит, ведь сам воздух, как таковой, не может сдерживать тепло. Для этого надо рассмотреть саму воздушную прослойку, огражденную двумя слоями стройматериалов. Один из них соприкасается с зоной положительных температур, другой с зоной отрицательный.

Воздушная прослойка между внешней облицовкой и теплоизоляционным слоем

Тепловая энергия движется от плюса к минусу, и встречает на своем пути слой воздуха. Что происходит внутри:

  1. Конвекция теплого воздуха внутри прослойки.
  2. Тепловое излучение от материала с плюсовой температурой.

Поэтому сам тепловой поток – это сумма двух факторов с добавлением теплопроводности первого материала. Необходимо сразу отметить, что излучение занимает большую часть теплового потока. Сегодня все расчеты теплосопротивления стен и других несущих ограждающих конструкций проводят на онлайн-калькуляторах. Что касается воздушной прослойки, то такие расчеты провести сложно, поэтому берутся значения, которые в 50-х годах прошлого столетия были получены лабораторными исследованиями.

Воздушная прослойка внутри стены

В них четко оговаривается, что если разница температур стен, ограниченных воздухом, составляет 5°С, то излучение возрастает с 60% до 80%, если увеличить толщину прослойки с 10 до 200 мм. То есть, общий объем теплового потока остается тот же, излучение вырастает, а значит, теплопроводность стены падает. И разница значительная: с 38% до 2%. Правда, возрастает конвекция с 2% до 28%. Но так как пространство замкнутое, то движение воздуха внутри него никак не действует на внешние факторы.

Блок: 5/6 | Кол-во символов: 6383
Источник: https://seti.guru/tablitsyi-teploprovodnosti-raznyih-stroitelnyih-materialov

Особенности теплопроводности готового строения

Планируя проект будущего дома, нужно обязательно учесть возможные потери тепловой энергии. Большая часть тепла уходит через двери, окна, стены, крышу и полы.

В многоквартирных домах потери тепла будут отличаться по сравнению с частным строением

Если не выполнять расчеты по теплосбережению дома, то в помещении будет прохладно. Рекомендуется постройки из кирпича, бетона и камня дополнительно утеплять.

Утепление построек из бетона или камня повышает комфортные условия внутри здания

Полезный совет! Перед тем как утеплять жилище, необходимо продумать качественную гидроизоляцию. При этом даже повышенная влажность не повлияет на особенности теплоизоляции в помещении.

Разновидности утепления конструкций

Теплое здание получится при оптимальном сочетании конструкции из прочных материалов и качественного теплоизолирующего слоя. К подобным сооружениям можно отнести следующие:

Монтажные работы по утеплению каркасного сооружения требуют использования дополнительных конструктивных элементов

  • здание из стандартных материалов: шлакоблоков или кирпича. При этом утепление часто проводится по наружной стороне.

Особенности монтажа теплоизолирующего материала с внутренней стороны

Блок: 5/6 | Кол-во символов: 1212
Источник: https://HomeMyHome.ru/teploprovodnost-stroitelnykh-materialov-tablica.html

Расчет толщины стены по теплопроводности вручную по формулам или калькулятором

Рассчитать толщину стены не так просто. Для этого нужно сложить все коэффициенты теплопроводности материалов, которые были использованы для сооружения стены. К примеру, кирпич, штукатурный раствор снаружи, плюс наружная облицовка, если такая будет использоваться. Внутренние выравнивающие материалы, это может быть все та же штукатурка или гипсокартонные листы, другие плитные или панельные покрытия. Если есть воздушная прослойка, то учитывают и ее.

Толщина стен из разных стройматериалов с одинаковым тепловым сопротивлением

Есть так называемая удельная теплопроводность по регионам, которую берут за основу. Так вот расчетная величина не должна быть больше удельной. В таблице ниже по городам дана удельная тепловая проводимость.

РегионМоскваСанкт-ПетербургРостовСочи

Теплопроводность3,143,182,752,1

То есть, чем южнее, тем общая теплопроводность материалов должна быть меньше. Соответственно, можно уменьшать и толщину стены. Что касается онлайн-калькулятора, то предлагаем ниже посмотреть видео, на котором разбирается, как правильно пользоваться таким расчетным сервисом.

 

Блок: 6/6 | Кол-во символов: 1313
Источник: https://seti.guru/tablitsyi-teploprovodnosti-raznyih-stroitelnyih-materialov

Кол-во блоков: 10 | Общее кол-во символов: 19759
Количество использованных доноров: 5
Информация по каждому донору:

  1. https://stroychik.ru/strojmaterialy-i-tehnologii/teploprovodnost-stroitelnyh-materialov: использовано 2 блоков из 5, кол-во символов 5485 (28%)
  2. https://seti.guru/tablitsyi-teploprovodnosti-raznyih-stroitelnyih-materialov: использовано 2 блоков из 6, кол-во символов 7696 (39%)
  3. https://kotel.guru/uteplenie/dom/koefficienty-teploprovodnosti-stroitelnyh-materialov-v-tablicah.html: использовано 1 блоков из 4, кол-во символов 2577 (13%)
  4. https://HomeMyHome.ru/teploprovodnost-stroitelnykh-materialov-tablica.html: использовано 2 блоков из 6, кол-во символов 2307 (12%)
  5. http://remoo.ru/materialy/osnovnaya-tablitsa-teploprovodnosti-stroitelnyih-materialov: использовано 2 блоков из 6, кол-во символов 1694 (9%)

удельная теплоемкость сухого цемента и глины, коэффициент для кварцевого кирпича и воды

Песок считается самым распространенным материалом, который используется во всех сферах жизнедеятельности человека особенно в строительстве. Вряд ли найдется современное здание, где бы ни применялся песок, как составляющий материал. Его используют для бетонной смеси или обычного раствора для кладки кирпичной стены. О теплоемкости песка пойдет речь в статье.

Достоинства

Песок обладает рядом достоинств, благодаря которым здание эксплуатируется долгие годы. К основным можно отнести:

  • сейсмоустойчивость;
  • хорошо переносит резкие перепады температур, от сильных морозов до жаркого климата;
  • низкое сжатие материала, помогает размещать на нем тяжелое основание, а заодно дополнительно амортизировать всю постройку. Это особо актуально в районах с частыми землетрясениями;
  • водопроницаемость, которая позволяет проводить очистку многих жидкостей;
  • широкий спектр применения в других областях.

Не зря песок гост 8736 используют при установке фильтров. Если песок достаточно слежался, то вода не будет проходить сквозь него на большую глубину.

Но прежде чем начинать работать с песком, стоит ознакомиться и с другими его свойствами, например с коэффициентом фильтрации, уплотнения, насыпной плотностью, удельным весом и теплоемкостью песка.

Этот важный критерий необходим при проектировании будущего строения. Есть множество факторов, которые влияют на теплоемкость.

Стоит сразу подчеркнуть, что теплоемкость и теплопроводность два разных качества, имеющие разные обозначения и цифровые выражения. Ниже вы сможете самостоятельно ознакомиться с таблицей, где приведены параметры этих обоих коэффициентов для песка.

Свойства

Областей применения песка много и любое строительство обязательно использует песок для составляющих частей постройки:

Изготовление фундаментной основы

  • бетонные перекрытия, плиты или колонны и т.д;

Бетонные перекрытия

  • применяют при изготовлении фильтров, например под бетонную конструкцию;
  • даже для изготовления стекла.

Разновидностей песка тоже много, а следовательно различны и свойства каждого.

Химический состав позволяет применять любой из видов в определенных работах, чтобы добиться лучшего результата и повысить некоторые эксплуатационные характеристики готового здания.

Есть пески, которые образуются:

  • природным способом;

Природный

  • при искусственной обработке.

Они различаются составом, размером и даже обработкой. В природе песок получается благодаря естественному разрушению более крупных пород минералов на мелкие песчинки. Но на это уходит много времени.

Ускорить процесс можно благодаря современным методам добычи.

Берутся крупные кристаллы или минералы и под механическим воздействием расщепляются на более мелкие практически одинаковые песчинки.

После в песок в различных пропорциях добавляются и другие составляющие, придающие дополнительные свойства готовому песочному материалу.

Виды

Вот основные виды песков, которые применяются в строительстве.

Речной – без примесей и глины

Речной песок имеет природно-естественное происхождение. Его чаще всего применяет в строительстве. Также важным свойством считается его состав, в котором нет посторонних примесей, вроде глины или органических материалов.

Речной

Обычно имеет серый или желтоватый оттенок. Речной песок считается наиболее чистым в отличие от карьерного песка. Его добывают из русел рек, но требуются серьезные затраты и техническое обеспечение. Отсюда и высокая стоимость материала.

Карьерный

Карьерный песок отличается в первую очередь составом, потому что содержит ряд ненужных примесей, типа глины, органики, пыль, кварцевые кристаллы и требует дополнительной очистки от них.

Карьерный

Если применять неочищенный карьерный песок, то готовая конструкция может серьезно пострадать, так как примеси содержащиеся в составе песка, могут дать серьезные негативные последствия.

Песчинки в карьерном песке значительно меньше и стоимость этого вида ниже, чем речного.

Искусственный

Песок, имеющий искусственное происхождение.

Искусственный

Название говорит за себя его не существует в природе. Он производится из дробления различных минералов:

Шлак

Гранит

Мрамор

Известняк

Этот тяжелый песок применяют лишь для отделки стен постройки или стяжки пола, или в декоративных растворах.

Кварцевый

Кварцевый песок редко используется в строительных работах и является искусственно созданным материалом. Главный его плюс в полном отсутствии посторонних примесей, ведь он производится путем измельчения кристаллов белого кварца.

Кварцевый

Особо эффективно применять этот вид песка в создании фильтров потому, что его главным свойством является высокая грязеемкость.

Одним из важных свойств песка, который обязательно учитывается еще в процессе проектирования застройки, является теплоемкость.

Что собой представляет теплоемкость – общая и удельная

Понятие теплоемкости – это способность любого материала нагреваться. И хотя в обычной жизни мы мало придаем значение подобным свойствам предметов, при строительстве данный коэффициент общей теплоемкости обязательно учитывается, это в первую очередь касается выбранных материалов. Особенно при планировании теплоизоляции.

Способность проводить тепло и сохранять на длительное время – это важный фактор и обязателен при учете, если планируется постройка жилого дома. Есть разница между общей и удельной теплоемкостью песка. Также отличными считаются понятия:

  • способность воспринимать, удержать и накопить энергию тепла;
  • изначальная физическая характеристика теплоемкости минерала, входящего в состав песка.


Главным нюансом, который необходимо учитывать при расчетах теплоемкости является не только дополнительные наполнители песка или молекулярная структура, но и его масса. Из-за прямой зависимости количества песка от состава, цифровой показатель теплоемкости постоянно плавает.

Бетон является самой распространенной смесью, которая используется строителями, при ее изготовлении следует правильно рассчитать пропорции цемента и песка. Тут узнаете о расходе цемента на 1 куб бетона.

Самым распространенным и популярным отделочным материалом в строительстве по праву является штукатурка Ротбанд. Здесь все его необходимые технические характеристики.

Ремонт кухни требует определенных материальных затрат и подходить к нему необходимо с большой ответственностью. Перейдя по ссылке ознакомитесь со стеновыми панелями из пластика.

Итоговый параметр учитывает теплофизические характеристики песчаного материала, и привязывается к конкретному количеству песка.

Поэтому, когда в процессе строительства меняется количество песочного материала в растворе, срезу же меняется и коэффициент теплоемкости. Так что для удобства расчетов существует обозначение – удельная теплоемкость песка.

При этом из расчетов практически исключается объем материала, а точнее используется лишь минимальное его значение, 1 кг мытой песчаной смеси.

Для удобства определения теплоемкости материала, в данном случае песка, используются готовые таблицы, в которых приведены расчеты. Их и применяют строители для проведения вычислений.

Теплопроводность также является важным значением, учитываемым при планировании теплоизоляционных работ. Подбор правильного материала очень важен, от него зависит, какое количество тепловой энергии вам придется затрачивать на обогрев готового помещения.

Главная проблема, это низкая теплоемкость песочного материала и готовое помещение, особенно если это жилой дом, требует дополнительной теплоизоляции. Теплопроводность зависит от плотности самого материала. Еще одним важным моментом является влажность песка.

Как указано в таблице ниже, при ее повышении увеличивается и теплопроводность песочного материала.

Таблица – выражение основных параметров теплопроводности песка

Данная таблица поможет как начинающим строителям, так и тем, кто не новичок в этом деле, быстро и точно рассчитать необходимое количество песочного материала для будущей застройки.

 

Таблица теплопроводности

Если используется строительный вид песка стандартного ГОСТ образца, то при массе 1600 кгм3 теплопроводность будет составлять 0,35 Вт м*град., а теплоемкость 840 Джкг*град.

Если используется влажный речной песок, то параметры будут такие: масса от 1900 кгм3 имеет теплопроводность 0,814 Вт м*град, а теплоемкость 2090 Джкг*град.

Все эти данные взяты из различных пособий о физических величинах и теплотехнических таблиц, где приведены многие показатели именно для строительных материалов. Так что полезным будет иметь такую книжечку у себя.

Какой песок лучше всего использовать для изготовления бетона?

Повсеместное использование песка в строительных работах позволяет расширить круг применения. Он является универсальным средством для приготовления различного вида раствора:

Перечислять можно еще, главное понять суть. Но при возведении различного рода конструкций используется песок с различным составом и свойствами.

Уникальное свойство, перехода из рыхлого состояния в плотное. Позволяет использовать этот материал для защитной и естественной амортизации основы строения.

Если выделять производственную составляющую бетона, то здесь строительные организации да и частные строители отдают предпочтение именно речному песку. Его свойства позволяют начать использование без дополнительных манипуляций вроде промывки, как например карьерного.

Самым чистым среди добываемых песков является тот, который добывается со дна действующих рек. Он проходит дополнительный промывочную обработку и может сразу же использоваться по назначению. Однородная масса и отсутствие лишних примесей делают этот вид песка самым востребованным, несмотря на стоимость.

Бетон – особенный материал и требует точного расчета пропорций составляющих, а его качество зависит от наличия глинистых пород в песке. Ведь свойства глины в обволакивании песчинок добытого материала, что напрямую воздействует на качественное сцепление песка с другими составляющими бетонной смеси, в числе которых цемент.

По характеристикам песок еще делится на классы:

  • первый класс;
  • второй класс;
  • специальные пески.

Каждая из перечисленных групп используется для применения бетонных изделий, но только для узкого круга. Так, например, первый класс используется для отливки бетона, чьими основными характеристиками является:

  • качество;
  • высокая сопротивляемость к внешним воздействиям;
  • резкие перепады температуры, в числе которых морозостойкость.

Пески, относящиеся ко второму классу, применяются лишь для изготовления материалов, не требующих повышенной влагостойкости, например для плитки или облицовочных конструкций.

Специальные песчаные смеси необходимы при возведении бетонных или железобетонных конструкций. Подобные смеси позволяют усилить ряд показателей на сжатие и устойчивость к перепадам атмосферных сред.

Более подробно о свойствах и применении песка смотрите на видео:

Заключение

Песок – это уникальный природный материал, который помогает решать многие строительные вопросы. Свойства данного материала позволяют использовать его при возведении сложнейших конструкций.

А благодаря низкой теплоемкости этот материал идеально подходит для возведения помещений, где требуется поддерживать низкие температуры без резких перепадов.

Испокон веков песок использовался человеком, и считался самым надежным строительным материалом, который создала природа. Многообразие видов и сфер применения, помогает заранее продумать, какими свойствами будет обладать построенное здание.

Тепловая масса — Energy Education

Рис. 1. Схема стены с тромбом, эта установка будет использовать тепловую массу на дальней правой стене для улавливания тепла. [1]

Термическая масса относится к материалу внутри здания, который может помочь уменьшить колебания температуры в течение дня; Таким образом, снижается потребность самого здания в отоплении и охлаждении. Термомассы достигают этого эффекта, поглощая тепло в периоды высокой солнечной инсоляции и выделяя тепло, когда окружающий воздух начинает охлаждаться.При использовании в технологиях пассивного солнечного нагрева и охлаждения тепловая масса может сыграть большую роль в сокращении энергопотребления здания.

Свойства термической массы

Идеальный материал для термической массы будет иметь:

Теплоемкость вещества — это количество тепловой энергии, необходимое для изменения температуры объекта на заданную величину. Единица СИ для теплоемкости — Джоуль на Кельвин ( Дж / К ). Общее количество энергии, запасенной системой тепловой массы, пропорционально размеру системы или материала, поэтому удельная теплоемкость ( Дж / м 2 K ), теплоемкость на единицу массы и объемная теплоемкость ( Дж / м 3 K ), теплоемкость на единицу объема, являются общими показателями, используемыми для определения материала с хорошей теплоемкостью.

Термомассовые материалы

Ниже приведена таблица стандартных строительных материалов, их теплоемкости, плотности и удельной теплоемкости. Как упоминалось ранее, хороший материал для термической массы должен иметь высокую объемную теплоемкость.

Выбранная теплоемкость различных материалов [2]
Материал Теплоемкость ( Дж / К ) Плотность ( кг / м 3 ) Объемная теплоемкость
Мощность ( МДж / м 3 K )
Вода 4.18 1000 4,18
Гипс 1,09 1602 1,746
Воздух 1,0035 1,204 0,0012
Бетон 0,88 2371 2,086
Кирпич 0,84 2301 2,018
Известняк 0,84 2611 2.193
Гранит 0,79 2691 2,125
Дерево 0,42 550 0,231

Вода имеет очень привлекательные термомассовые свойства и может быть привлекательным материалом для пассивных солнечных элементов; однако потенциальные проблемы с утечкой воды и повреждениями не позволяют его широко использовать в качестве носителя для хранения тепла. Бетон и кирпич обладают относительно высокой объемной теплоемкостью и являются обычными строительными материалами.При правильном использовании с солнечной стеной или стеной с тромбом потребление энергии для отопления и охлаждения здания может быть значительно снижено.

Материалы фазового перехода

В традиционных материалах с термальной массой используется физическое тепло для хранения и выделения пассивной энергии солнечного излучения. В материалах с фазовым переходом используется скрытый накопитель тепла, и они могут поглощать такое же количество солнечной энергии, используя гораздо меньший объем материала. [3] При повышении температуры материал меняет фазы с твердой на жидкую, это эндотермическая реакция, поэтому он поглощает тепло.Когда окружающая среда остывает (ночью), материал превращается из жидкого в твердое в результате экзотермической реакции, выделяющей накопленное тепло в здание. Использование материалов с фазовым переходом — относительно новая концепция в строительной науке, существует множество различных материалов, используемых для самых разных целей.

Термическая масса и климат

В теплую погоду тепловая масса может поглощать тепло, полученное от солнечного света. Это сделает внутреннее пространство более комфортным и значительно снизит потребность в охлаждении и стоимость кондиционирования воздуха.Ночью, когда здание охлаждается, накопленная тепловая энергия затем выделяется во внутреннее пространство здания, что снижает потребность в тепле. Тепловая масса наиболее выгодна в климате, где есть большие колебания между дневной и ночной температурой окружающей среды. В районах с высокими ночными температурами все еще можно использовать тепловую массу, тогда здание необходимо проветривать ночью более прохладным ночным воздухом для отвода накопленной тепловой энергии. [4]

Список литературы

  1. ↑ Wikimedia Commons.(6 августа 2015 г.). Стена для тромба [Онлайн]. Доступно: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3d/Illust_passive_solar_d2_319pxW.gif
  2. ↑ Построй Зеленую Канаду. (28 августа 2015 г.). Объяснение тепловой массы [Online]. Доступно: http://www.buildgreen.ca/2008/09/an-explanation-of-thermal-mass/
  3. ↑ Ф. Кузник, Д. Давид, К. Йоханнес и Ж.-Ж. Ру, «Обзор материалов с фазовым переходом, интегрированных в стены зданий», Renew. Поддерживать. Энергия Rev., т. 15, вып. 1. С. 379–391, январь 2011 г.
  4. ↑ Г. П. Хенце, Т. Х. Ле, А. Р. Флорита и К. Фельсманн, «Анализ чувствительности оптимального контроля тепловой массы здания», J. Sol. Energy Eng., Т. 129, нет. 4, стр. 473, 2007. 129, вып. 4, стр. 473, 2007.

Тепловые свойства строительных материалов

Предыдущие колонки технических данных охватывали тепловые свойства многих материалов, которые являются общими для упаковки электроники. Технические данные по этому вопросу шире по объему и касаются обычных строительных материалов, некоторые из которых используются в лабораторных условиях теплопередачи в дополнение к их обычным строительным применениям.Знание теплопроводности и теплоемкости элементов, используемых для создания или поддержки испытательного набора, часто требуется для понимания и интерпретации результатов (или, по крайней мере, для понимания того, почему для достижения теплового равновесия требуется так много времени).

В таблице 1 перечислены некоторые строительные материалы и их термические свойства при номинальной комнатной температуре. Металлы и сплавы не были включены, потому что они были рассмотрены ранее. Следует отметить, что эти значения являются приблизительными и репрезентативны для конкретного типа материала.Некоторые материалы поглощают воду, которая, в свою очередь, меняет их свойства. Например, теплопроводность древесины во влажном состоянии может увеличиваться на 15%. Материалы, используемые в качестве изоляторов, которые полагаются на воздух, такие как одеяла из стекловолокна, демонстрируют большее изменение свойств во влажном состоянии. Следует отметить, что диапазон значений теплопроводности для этих материалов довольно скромный (около двух порядков).

Таблица 1. Тепловые свойства конструкционного материала при комнатной температуре [1-4]

Материал Теплопроводность
(Вт / м · К) при ~ 300 К
Удельная теплоемкость
(Дж / кг · К)
Плотность
(кг / м 3)
Кирпич 0.7 840 1600
Бетон — плотный 1,4 840 2100
Бетон — легкое литье 0,4 1000 1200
Гранит 1,7 — 3,9 820 2600
Стекло (окно) 0,8 880 2700
Твердая древесина (дуб) 0.16 1250 720
Хвойные породы (сосна) 0,12 1350 510
Поливинилхлорид 0,12 — 0,25 1250 1400
Бумага 0,04 1300 930
Акустическая плитка 0,06 1340 290
ДСП (низкой плотности) 0.08 1300 590
ДСП (высокой плотности) 0,17 1300 1000
Стекловолокно 0,04 700 150
Пенополистирол 0,03 1200 50

Рост затрат на электроэнергию и осознание того, что минимизация нежелательной теплопередачи является выгодной, продолжает создавать стимулы для использования строительных методов и материалов с меньшим энергопотреблением.Преимущества эффективного терморегулирования внутренней электроники также должны сочетаться с термически эффективной конструкцией помещения. Использование изолирующих материалов (с низкой теплопроводностью) может быть желательным, но природа не обеспечила настоящих теплоизоляционных материалов, по крайней мере, по сравнению с диапазоном выбора материалов для электропроводности. Исследование термических свойств этих типов материалов приведет к получению данных со значительными отклонениями из-за различий в составе и различных условий испытаний.

Для многих материалов данные могут быть найдены в виде значения R. Значение R представляет собой обратную величину теплопроводности и имеет единицы измерения ft 2 ��F�h / Btu (иногда данные отображаются в единицах СИ, равных 2 / Вт, и обычно обозначается как RSI). Более высокое значение R указывает на более ограниченный путь теплового потока. При условии, что указана толщина, можно получить приблизительную теплопроводность. Однако путаница и разногласия по поводу экстраполяции значений R на значение толщины и тот факт, что большинство этих материалов используются в средах с влажностью и движущимся воздухом и подвержены старению, вынудили стандарты в отношении того, как их следует измерять, сообщать и рекламировать. [5,6].Если требуются более чем приблизительные значения, обычно требуется дальнейшее тестирование.

Список литературы
  1. Incropera, F., De Witt, D., Introduction to Heat Transfer, 2nd Edition, John Wiley and Sons, 1990.
  2. www.goodfellows.com
  3. Веб-сайт удобной низкоэнергетической архитектуры (http://www.learn.londonmet.ac.uk/packages/clear/index.html)
  4. www.coloradoenergy.org/procorner/stuff/r-values.htm
  5. ASTM C1303, «Стандартный метод испытаний для оценки долгосрочного изменения термического сопротивления необработанных жестких пенопластов с закрытыми порами путем разрезания и масштабирования в лабораторных условиях.”
  6. Федеральная торговая комиссия «Маркировка и реклама теплоизоляции домов 16CFR460», {www.ftc .gov / bcp / rulemaking / rvalue / 16cfr460.shtm # content # content}

Тепловая емкость — обзор

2.2.2 Взаимодействие частиц и образование элементов

Тепловая емкость излучения намного больше, чем у материи. В очень ранние времена до разъединения температуры вещества и излучения были одинаковыми (потому что они находились в равновесии друг с другом), масштабируясь как 1/ S ( t ) (ур.(6)). Ранняя Вселенная превышала любую температуру, которая когда-либо могла быть достигнута на Земле или даже в центре Солнца; когда оно упало до нынешнего значения 3 К, последовали последовательные физические реакции, которые определили природу материи, которую мы видим сегодня вокруг нас. В очень ранние времена и при высоких температурах выжить могут только элементарные частицы, и даже нейтрино имели очень маленькую длину свободного пробега; когда Вселенная остыла, нейтрино отделились от материи и свободно текли в космосе.В это время в расширении Вселенной преобладала радиация, и тогда мы можем аппроксимировать Вселенную с помощью моделей с { k = 0, w = 1/3, Λ = 0}, что дает простое решение (14) однозначно связывающее время с температурой:

(19) S (t) = S0t1 / 2, t = 1,92 сек [T1010K] −2.

(В последнем уравнении нет свободных констант).

В очень ранние времена даже нейтрино были тесно связаны и находились в равновесии с излучением; они развязывались примерно при 10 10 К [Dodelson, 2003, стр.44-46], в результате чего плотность реликтового нейтринного фона во Вселенной сегодня составляет около Ω v 0 ⋍ 10 −5 , если они безмассовые (но она может быть выше в зависимости от их масс). Ключевые события в ранней Вселенной связаны с явлениями вне равновесия [Dodelson, 2003, p. 58]. Важным событием стала эпоха нуклеосинтеза , время образования легких элементов. Выше примерно 10 9 К ядра не могли существовать, потому что излучение было настолько энергичным, что, как только они образовались, они распадались на свои составные части (протоны и нейтроны).Однако ниже этой температуры, если частицы сталкиваются друг с другом с достаточной энергией для ядерных реакций, образующиеся ядра остаются нетронутыми (излучение менее энергично, чем их энергия связи и, следовательно, не может их разрушить). Таким образом, ядра легких элементов — дейтерия, трития, гелия и лития — были созданы путем захвата нейтронов. Этот процесс прекратился, когда температура упала ниже примерно 10 8 К (порог ядерной реакции). Таким образом были определены пропорции этих легких элементов в конце нуклеосинтеза; с тех пор они практически не изменились.Скорость реакции была чрезвычайно высокой; все это произошло в течение первых трех минут расширения Вселенной. Одним из главных достижений теории Большого взрыва является то, что теория и наблюдения прекрасно согласуются при условии низкой плотности барионов: Ом бар 0 ≃ 0,044. Тогда предсказанное содержание этих элементов (25%, гелий по весу, 75% водорода, остальные менее 1%) очень хорошо согласуется с наблюдаемыми содержаниями. Таким образом, стандартная модель объясняет происхождение легких элементов в терминах известных ядерных реакций, происходящих в ранней Вселенной [Schramm and Turner, 1998]. Однако более тяжелые элементы не могут образоваться за отведенное время (около 3 минут).

Аналогичным образом физические процессы в очень ранней Вселенной (до нуклеосинтеза) могут быть использованы для объяснения соотношения материи и антиматерии в современной Вселенной: должен быть создан небольшой избыток материи над антиматерией. затем в процессе бариосинтеза , без которого мы не могли бы существовать сегодня (если бы не было такого избытка, материя и антивещество аннигилировали, давая просто излучение [Silk, 2005]).Однако другие величины (такие как электрический заряд), как полагают, сохранялись даже в экстремальных условиях ранней Вселенной, поэтому их нынешние значения являются результатом заданных начальных условий в начале Вселенной, а не физических процессов, происходящих при ее возникновении. эволюционировал. В случае электрического заряда общая сохраняемая величина оказывается равной нулю: после того, как кварки образуют протоны и нейтроны во время бариосинтеза, имеется равное количество положительно заряженных протонов и отрицательно заряженных электронов, так что во время разделения было ровно столько электронов, чтобы объединиться с ядрами и сформировать незаряженные атомы (похоже, нет чистого электрического заряда на астрономических телах, таких как наша Галактика; если бы это было не так, в космологии преобладали бы электромагнитные силы, а не гравитация).

После разделения материя образовала крупномасштабные структуры из-за гравитационной нестабильности [Bothun, 1998, стр. 183-222], что в конечном итоге привело к образованию первого поколения звезд [Silk, 2005] и, вероятно, связано с реионизацией материи. [Додельсон, 2003, с. 73]. Однако в то время планеты не могли образоваться по очень важной причине: во Вселенной не было тяжелых элементов. Первые звезды собирали материю вместе посредством гравитационного притяжения, материя нагревалась по мере того, как становилась все более и более концентрированной, пока ее температура не превысила точку термоядерного воспламенения, и ядерные реакции не начали сжигать водород с образованием гелия.Со временем в концентрических сферах вокруг центра начались более сложные ядерные реакции, которые привели к накоплению тяжелых элементов (например, углерода, азота, кислорода), вплоть до железа. Эти элементы могут образовываться в звездах, потому что существует достаточно долгое время (миллионы лет) для прохождения реакций. Массивные звезды горят относительно быстро, и в конечном итоге у них заканчивается ядерное топливо. Звезда становится нестабильной, и ее ядро ​​быстро коллапсирует из-за гравитационного притяжения. Последующее повышение температуры разносит его на части в виде гигантского взрыва, во время которого происходят новые реакции, в результате которых образуются элементы тяжелее железа; этот взрыв рассматривается нами как Сверхновая («Новая звезда»), внезапно вспыхивающая в небе там, где раньше была обычная звезда.Такие взрывы уносят в космос тяжелые элементы, которые накапливались внутри звезды, образуя огромные волокна пыли вокруг остатка звезды. Именно этот материал может позже накапливаться во время формирования звезд второго поколения для формирования планетных систем вокруг этих звезд. Таким образом, элементов, из которых мы сделаны, ( ядра углерода, азота, кислорода и железа, например, ), были созданы в условиях сильной жары звездных недр и стали доступными для нашего использования при взрывах сверхновых. Без этих взрывов мы не могли бы существовать.

Удельная теплоемкость твердых тел

Удельная теплоемкость обычно используемых твердых тел приведена в таблице ниже.

Для преобразования единиц используйте онлайн-конвертер единиц удельной теплоемкости.

См. Также табличные значения удельной теплоемкости газов, пищевых продуктов и продуктов питания, металлов и полуметаллов, обычных жидкостей и жидкостей и других обычных веществ, а также значения молярной теплоемкости обычных органических и неорганических веществ.

Висмут
Продукт Удельная теплоемкость
c p
(БТЕ / (фунт м o F))
(ккал / (кг o C) ))
(кДж / (кг · К))
Агат 0,19 0,80
Алюминиевая бронза 0,10 0,44
Алюминий, 0 o С 0.21 0,87
Сурьма 0,05 0,21
Апатит 0,2 0,84
Мышьяк 0,083 0,35
Искусственная вата 0,32
Асбестоцементная плита 0,2 0,84
Асбестовая плита 0,2 0,84
Зола 0.2 0,84
Асфальтобетон (с заполнителем) 0,22 0,92
Augite 0,19 0,80
Бакелит. древесный наполнитель 0,33 1,38
Бакелит. асбестовый наполнитель 0,38 1,59
Барит 0,11 0,46
Барий 0,07 0.29
Базальтовая порода 0,2 0,84
Пчелиный воск 0,82 3,40
Берил 0,2 0,84
Бериллий 0,24 1,02
0,03 0,13
Шкала кипения 0,19 0,80
Кость 0.11 0,44
Бура 0,24 1,0
Бор 0,31 1,3
Латунь 0,09 0,38
Кирпич обычный 0,22 0,9
Кирпич твердый 0,24 1
Бронза, люминофор 0,09 0,38
Кадмий 0.06 0,25
Кальцит 32 — 100F 0,19 0,8
Кальцит 32 — 212F 0,2 0,84
Кальций 0,15 0,63
Карбонат кальция 0,18 0,76
Сульфат кальция 0,27 1,1
Углерод, алмаз 0,12 0.52
Углерод, графит 0,17 0,71
Карборунд 0,16 0,67
Касситерит 0,09 0,38
Сухой цемент 0,37
Цементный порошок 0,2 0,84
Целлюлоза 0,37 1,6
Целлулоид 0.36 1,5
Древесный уголь 0,24 1
Мел 0,22 0,9
Халькопирит 0,13 0,54
Древесный уголь 0,24
Хром 0,12 0,5
Глина 0,22 0,92
Уголь, антрацит 0.3 1,26
Уголь битуминозный 0,33 1,38
Кобальт 0,11 0,46
Кокс 0,2 0,85
Бетон, камень 0,18 900 0,75
Бетон светлый 0,23 0,96
Константан 0,098 0,41
Медь 0.09 0,39
Пробка, пробковая плита 0,45 1,9
Корунд 0,1 0,42
Хлопок 0,32 1,34
Алмаз 0,15 0,63
Доломитовая порода 0,22 0,92
Дуралий 0,22 0,92
Земля, сухая 0.3 1,26
Электрон 0,24 1,00
Наждак 0,23 0,96
Жиры 0,46 1,93
2,5 ДВП светлый 0,6
ДВП 0,5 2,1
Огненный кирпич 0,25 1,05
Флюорит 0.22 0,92
Плавиковый шпат 0,21 0,88
Галена 0,05 0,21
Гранат 0,18 0,75
Стекло 0,2 0,84
Стекло, хрусталь 0,12 0,5
Стекло, пластина 0,12 0,5
Стекло, Pyrex 0.18 0,75
Стекло, окно 0,2 0,84
Стекловата 0,16 0,67
Золото 0,03 0,13
Гранит 0,19 0,79
Графит 0,17 0,71
Гипс 0,26 1,09
Волокно 0.5 2,1
Hermatite 0,16 0,67
Роговая обманка 0,2 0,84
Hypersthene 0,19 0,8
Ice -112 o F 0,35 1,47
Лед -40 o F 0,43 1,8
Лед -4 o F 0,47 1.97
Ice 32 o F (0 o C) 0,49 2,09
Индийская резина мин. 0,27 1,13
Индийская резина макс. 0,98 4,1
Слиток железа 0,12 0,49
Йод 0,052 0,218
Иридий 0,03 0,13
Железо, 20 o C 0.11 0,46
Лабрадорит 0,19 0,8
Лава 0,2 0,84
Известняк 0,217 0,91
Litharge 0,21
Свинец 0,03 0,13
Кожа, сухая 0,36 1,5
Литий 0.86 3,58
Магнетит 0,16 0,67
Малахит 0,18 0,75
Марганец 0,11 0,46
Магнезия (85%) 0,25 Магнезия (85%) 0,84
Магний 0,25 1,05
Мрамор, слюда 0,21 0,88
Меркурий 0.03 0,14
Слюда 0,12 0,5
Одеяло из минеральной ваты 0,2 0,84
Молибден 0,065 0,27
Никель 0,11
Олиглокоза 0,21 0,88
Orthoclose 0,19 0,8
Осмий 0.03 0,13
Оксид хрома 0,18 0,75
Бумага 0,33 1,34
Парафиновый воск 0,7 2,9
Торф 0,45 1,88
Фосфорбронза 0,086 0,36
Фосфор 0,19 0,80
Чугун белый 0.13 0,54
Пинчбек 0,09 0,38
Каменный уголь 0,24 1,02
Штукатурка светлая 0,24 1
Штукатурка песочная 0,22 0,9
Пластмассы, пена 0,3 1,3
Пластмассы, твердые 0,4 1,67
Платина, 0 o C 0.032 0,13
Фарфор 0,26 1,07
Калий 0,13 0,54
Стекло пирекс 0,2 0,84
Пиролюзит 0,16
Пироксилиновые пластмассы 0,36 1,51
Кварц минеральный 55-212 o F 0,19 0.8
Кварц минеральный 32 o F (0 o C) 0,17 0,71
Красный свинец 0,022 0,09
Красный металл 0,09 0,38
Рений 0,033 0,14
Родий 0,057 0,24
Каменная соль 0,22 0,92
Канифоль 0.31 1,30
Резина 0,48 2,01
Рубидий 0,079 0,33
Соль 0,21 0,88
Песок сухой 0,19 0,80
Песчаник 0,22 0,92
Опилки 0,21 0,9
Селен 0.078 0,33
Серпентин 0,26 1,09
Аэрогель кремнезема 0,2 0,84
Кремний 0,18 0,75
Кремний, карбид 0,67
Шелк 0,33 1,38
Серебро, 20 o C 0,056 0,23
Сланец 0.18 0,76
Натрий 0,3 1,26
Сухая почва 0,19 0,80
Почва влажная 0,35 1,48
Стеатит 0,2 0,83
Сталь 0,12 0,49
Камень 0,2 0,84
Керамогранит 0.19 0,8
Сера, сера 0,17 0,71
Тантал 0,033 0,14
Смола 0,35 1,47
Теллур 0,05
Торий 0,033 0,14
Плитка пустотелая 0,15 0,63
Древесина, см. Дерево
Олово 0.057 0,24
Титан 0,11 0,47
Топаз 0,21 0,88
Вольфрам 0,03 0,134
Уран 0,028
Ванадий 0,12 0,5
Вермикулит 0,2 0,84
Вулканит 0.33 1,38
Воск 0,82 3,43
Сварочный утюг 0,12 0,52
Белый металл 0,035 0,15
Дерево, бальза 0,7 2,9
Дерево дуб 0,48 2
Дерево сосна белая 0,6 2,5
Шерсть рыхлая 0.3 1,26
Шерсть, войлок 0,33 1,38
Цинк 0,09 0,38
  • 1 ​​BTU / фунт м o F = 4,187 кг K = 1 ккал / кг o C
  • T ( o C) = 5/9 [T ( o F) — 32]
  • T ( o F) = [ T ( o C)] (9/5) + 32

Для преобразования единиц используйте онлайн-конвертер единиц удельной теплоемкости.

См. Также табличные значения удельной теплоемкости газов, пищевых продуктов и продуктов питания, металлов и полуметаллов, обычных жидкостей и жидкостей и других обычных веществ, а также значения молярной теплоемкости обычных органических и неорганических веществ.

Энергия нагрева

Энергия, необходимая для нагрева продукта, может быть рассчитана как

q = c p m dt (1)

где

q = требуемое количество тепла (кДж)

c p = удельная теплоемкость (кДж / кг K, кДж / кг o C)

dt = разница температур (K, o C)

Пример — Требуемое тепло для повышения температуры в Кусок дуба

Если 10 кг дуба нагревается от 20 o C до 50 o C — разница температур 30 o C (K), необходимое тепло может рассчитывается как

q = (2 кДж / кг K) ( 10 кг ) (30 o C)

= 600 кДж

Если один час (3600 с) используется для топить дуб — мощность требуется ired можно рассчитать с помощью уравнения

P = q / t (2)

где

P = мощность (кДж / с, кВт)

t = время (с)

Со значениями:

P = (600 кДж) / (3600 с)

= 0.17 кВт

Удельная теплоемкость некоторых распространенных веществ

Удельная теплоемкость некоторых обычных продуктов приведена в таблице ниже.

См. Также табличные значения для газов, пищевых продуктов и продуктов питания, металлов и полуметаллов, обычных жидкостей и жидкостей и обычных твердых веществ, а также значения молярной удельной теплоемкости для обычных органических и неорганических веществ.

10562057 10562057 Фенол -формальдегидный формовочный ком фунтов Поливинилхлорид ПВХ 700 карбид кремния 90 034
Вещество Удельная теплоемкость
c p
(Дж / кг C °)

Ацетали 1460
Воздух, сухой (морской уровень) 1005
Агат 800
Спирт этиловый 2440
Спирт, метиловое дерево) 2530
Алюминий 897
Алюминиевая бронза 436
Глинозем, AL 2 O 3 718
Аммиак, жидкий 4700
Аммиак, газ 2060
Сурьма 209
Аргон 520
Мышьяк 348
Artifi циальная вата 1357
Асбест 816
Асфальтобетон (с заполнителем) 920
Барий 290
Бариты 460
Бериллий
Висмут 130
Котловая шкала 800
Кость 440
Бор 960
Нитрид бора 720
Латунь
Кирпич 840
Бронза 370
Коричневая железная руда 670
Кадмий 234
Кальций 532
Кальций Силикат кальция 3 900 57 710
Целлюлоза, хлопок, древесная масса и регенерированная 1300 — 1500
Ацетат целлюлозы, формованный 1260 — 1800
Ацетат целлюлозы, лист 1260 — 2100
Нитрат целлюлозы, целлулоид 1300-1700
Мел 750
Древесный уголь 840
Хром 452
Оксид хрома 750
Глина, песок 1381
Кобальт 435
Кокс 840
Бетон 880
Константан 410
Медь 385
Пробка
Алмаз (карбон) 516
Дуралий 920
Наждак 960
Эпоксидные литые смолы 1000
Огненный кирпич 880
Плавиковый шпат CaF 2 57
Дихлордифторметан R12, жидкость 871
Дихлордифторметан R12, пар 595
Лед (0 o C) 2093
Индия каучук 1250 Индия каучук Стекло, корона 670
Стекло, пирекс 753
Стекловата 840
Золото 129
Гранит 790
Графит (углерод) 717
Гипс 9005 7 1090
Гелий 5193
Водород 14304
Лед, снег (-5 o C) 2090
Слиток железа 490
Йод 218
Иридий 134
Железо 449
Свинец 129
Кожа 1500
Известняк 909
Литий 3582
Люцит 1460
Магнезия (оксид марганца), MgO 874
Магний 1050
Магниевый сплав 1010
Марганец
Мрамор 880 90 057
Меркурий 140
Слюда 880
Молибден 272
Неон 1030
Никель 461
Азот
Нейлон-6 1600
Нейлон-66 1700
Оливковое масло 1790
Осмий 130
Кислород 918
Палладий 240
Бумага 1336
Парафин 3260
Торф 1900
Перлит 387
Фенольные литые смолы 1250-1670
2500 — 6000
Фосфорбонза 360
Фосфор 800
Пинчбек 380
Каменный уголь 1020
Платин 13334 Плутоний 140
Поликарбонаты 1170-1250
Полиэтилентерефталат 1250
Полиимидные ароматические углеводороды 1120
Полиизопреновый каучук 1880 твердый Полиизопрен натуральный каучук 1880 1380
Полиметилметакрилат 1500

Полипропилен

1920
Полистирол 1300-1500
Пленка из политетрафторэтилена компаунд 1000
Политетрафторэтилен (ПТФЭ) 1172
Жидкий полиуретановый литой 1800
Полиуретановый эластомер 1800
840 — 11111 Поливинилхлорид ПВХ 840-11 Фарфор 1085
Калий 1000
Хлорид калия 680
Пирокерам 710
Кварц, SiO 2 730
Кварцевое стекло
Красный металл381
Рений 140
Родий 240
Канифоль 1300
Рубидий 330
Соль, NaCl 880
Песок, кварц 830
Песчаник 710
Скандий 568
Селен 330
Кремний 705
Кремний 705
670
Серебро 235
Сланец 760
Натрий 1260
Почва, сухая 800
Почва влажная 1480
Сажа 840
Снег 2090
Стеатит 830
Сталь 490
Сера кристаллическая 700
Тантал 700
Тантал
Теллури мкм 201
Торий 140
Древесина, ольха 1400
Древесина, ясень 1600
Древесина, береза ​​ 1900
Древесина, лиственница 1400
Древесина, клен 1600
Древесина, дуб 2400
Древесина, осина 1300
Древесина, ось 2500
Древесина, красный бук 1300
Древесина, красная сосна 1500
Древесина, белая сосна 1500
Древесина, орех 1400
Олово 228
Титан 523
Вольфрам 132
Карбид вольфрама 171
Уран 116
Ванадий 500
Вода, чистая жидкость (20 o C) 4182
Вода, пар (27 o C) 1864
Мокрая грязь 2512
Дерево 1300-2400
Цинк388
  • 1 ​​калория = 4.186 джоулей = 0,001 БТЕ / фунт м o F
  • 1 ​​кал / грамм C o = 4186 Дж / кг o C
  • 1 ​​Дж / кг C o = 10 -3 кДж / кг K = 10 -3 Дж / г C o = 10 -6 кДж / г C o = 2,389×10 -4 Btu / (фунт м o F)

Для преобразования единиц используйте онлайн-конвертер единиц удельной теплоемкости.

См. Также табличные значения для газов, пищевых продуктов и продуктов питания, металлов и полуметаллов, обычных жидкостей и жидкостей и обычных твердых веществ, а также значения молярной удельной теплоемкости для обычных органических и неорганических веществ.

Удельная теплоемкость материалов

Таблица удельной теплоемкости

Удельная теплоемкость материалов от воды до урана указана ниже в алфавитном порядке.
Под этой таблицей представлена ​​версия изображения для просмотра в автономном режиме.

Материал Дж / кг. · K британских тепловых единиц / фунт ° F Дж / кг. ° C кДж / кг.K
Алюминий 887 0,212 887 0.887
Асфальт 915 0,21854 915 0,915
Кость 440 0,105 440 0,44
Бор 1106 0,264 1106 1,106
Латунь 920 0,220 920 0,92
Кирпич 841 0.201 841 0,841
Чугун 554 0,132 554 0,554
Глина 878 0,210 878 0,878
Уголь 1262 0,301 1262 1,262
Кобальт 420 0,100 420 0,42
Бетон 879 0.210 879 0,879
Медь 385 0,092 385 0,385
Стекло 792 0,189 792 0,792
Золото 130 0,031 130 0,13
Гранит 774 0,185 774 0,774
Гипс 1090 0.260 1090 1,09
Гелий 5192 1,240 5192 5,192
Водород 14300 3,415 14300 14,3
Лед 2090 0,499 2090 2,09
Утюг 462 0,110 462 0,462
Свинец 130 0.031 130 0,13
Известняк 806 0,193 806 0,806
Литий 3580 0,855 3580 3,58
Магний 1024 0,245 1024 1.024
Мрамор 832 0,199 832 0,832
Меркурий 126 0.030 126 0,126
Азот 1040 0,248 1040 1,04
Дуб 2380 0,568 2380 2,38
Кислород 919 0,219 919 0,919
Платина 150 0,036 150 0,15
Плутоний 140 0.033 140 0,14
Кварцит 1100 0,263 1100 1,1
Резина 2005 0,479 2005 2,005
Соль 881 0,210 881 0,881
Песок 780 0,186 780 0,78
Песчаник 740 0.177 740 0,74
Кремний 710 0,170 710 0,71
Серебро 236 0,056 236 0,236
Почва 1810 0,432 1810 1,81
Нержавеющая сталь 316 468 0,112 468 0,468
Пар 2094 0.500 2094 2,094
сера 706 0,169 706 0,706
торий 118 0,028 118 0,118
Олово 226 0,054 226 0,226
Титан 521 0,124 521 0,521
Вольфрам 133 0.032 133 0,133
Уран 115 0,027 115 0,115
Вандий 490 0,117 490 0,49
Вода 4187 1.000 4187 4,187
цинк 389 0,093 389 0,389

Таблицы удельной теплоемкости обычных материалов [/ caption]

Предыдущая статьяЦель градиренСледующая статьяЧто сейчас? Основы электричества

Роль теплоизоляции и аккумулирования тепла в энергоэффективности стеновых материалов: исследование с помощью моделирования

Abstract

Высококачественная оболочка является предпосылкой и фундаментом для здания с нулевым потреблением энергии.Теплопроводность и объемная теплоемкость стены — это два теплофизических свойства, которые сильно влияют на энергетические характеристики. Хотя было проведено множество тематических исследований, результаты не смогли дать полной картины роли этих свойств в энергетических характеристиках активного здания. В этой работе впервые было проведено сквозное исследование энергоэффективности стандартной комнаты со всеми возможными материалами стен. Выявлено, что для наружных стен подходят как теплоаккумулирующие, так и изоляционные материалы.Однако важность этих материалов различна в разных ситуациях: аккумулирование тепла играет основную роль, когда теплопроводность материала относительно высока, но эффект теплоизоляции преобладает при относительно низкой проводимости. Что касается внутренних стен, то они менее важны для энергетических характеристик, чем внешние, и им нужны исключительно теплоаккумулирующие материалы с высокой теплопроводностью. Эти требования к материалам одинаковы в различных климатических условиях.Это исследование может предоставить дорожную карту для материаловедов, заинтересованных в разработке высококачественных стеновых материалов.

Общее конечное потребление энергии во всем мире увеличилось с 4672 Мтнэ (миллион тонн нефтяного эквивалента, 1 Мтнэ = 4,1868 × 10 4 триллиона джоулей) до 8979 Мтнэ в период с 1973 по 2012 год. На Китай приходилось 7,9% от общего мирового потребления в 1973 г., а в 2012 г. эта доля увеличилась до 19,1% (данные из Key World Energy Statistics 2014, , опубликованного Международным энергетическим агентством).В 2011 году коэффициент энергопотребления зданий и страны в целом составил 19,74% в Китае 1 . Применение зданий с нулевым потреблением энергии (ZEB) было воспринято как многообещающий способ снизить потребление энергии и выбросы углекислого газа 2 , 3 , 4 , 5 . По сути, ZEB — это современное здание, эксплуатационная энергия которого незначительна или может быть компенсирована выработкой возобновляемой энергии, обеспечивая при этом удовлетворительную степень теплового комфорта.Несмотря на то, что точное определение ZEB все еще неоднозначно 6 , высокопроизводительная оболочка здания является предпосылкой и основой для ZEB 7 .

Оболочка здания обычно состоит из двух частей: прозрачной и непрозрачной. Прозрачные части оболочки здания обычно оптимизированы с точки зрения их радиационных свойств 8 и теплоизоляционных характеристик 9 . Непрозрачные части оболочки можно разделить на два типа: внешние, непосредственно контактирующие с окружающей средой (включая солнечное излучение, наружный воздух и т. Д.).) и внутренние. Широко исследуемые стратегии оптимизации непрозрачной оболочки заключаются в повышении их способности аккумулировать тепло, а также эффективности теплоизоляции 10 , 11 , 12 .

Cabeza et al ., Например, провели серию экспериментов для подтверждения высокой внутренней тепловой инерции в средиземноморском климате 13 , 14 и Stazi et al . подчеркнули эффективность внешней изоляции в том же климате 15 , 16 , 17 , 18 .Большинство этих исследований проводилось экспериментально или численно с использованием метода тематических исследований, которые эффективны для прямого сравнения отдельных случаев. Однако смысл результатов неизбежно ограничен: только несколько типов материалов или конфигураций стен можно сравнивать и оценивать. При таких ограниченных результатах влияние теплоизоляции и аккумулирования тепла на энергоэффективность трудно исследовать всесторонне, и всегда отсутствует полная картина общей картины.

В отличие от вышеупомянутых тематических исследований, Чжан и его группа предоставили метод обратной задачи 11 , 19 , 20 , 21 , 22 и метод оптимизации, основанный на концепции энтрансии 23 для определения идеальных теплофизических свойств стен. Тем не менее, эти методы, сопровождаемые множеством математических выводов, относительно сложны, и с их помощью невозможно установить общую взаимосвязь между потреблением энергии и различными материалами стен.

В связи с тем, что теплоизоляция и аккумулирование тепла являются неотъемлемой частью конвертов, и сопутствующие им возможности, остаются нерешенными некоторые вопросы. Как эти характеристики стены влияют на энергоэффективность здания? Существует ли взаимодействие между этими возможностями? Как можно разнообразить результаты для внешних и внутренних стен? Чтобы ответить на эти вопросы, необходимо иметь общее представление о роли теплоизоляции и аккумулирования тепла в энергетических характеристиках оболочки.

Создание такой большой картины стеновых материалов подразумевает, что необходимо тщательное исследование зданий. Однако здание состоит из огромного количества конфигураций, включая размер, ориентацию, тип окна, отношение окна к стене, внутренние нагрузки, график и т.д. С другой стороны, любые стены в разных конфигурациях могут быть сгруппированы на внешние и внутренние в зависимости от того, подвергаются ли они непосредственному воздействию внешней среды.В результате, несмотря на разнообразную конфигурацию зданий, комната с внешними и внутренними стенами является рациональным и типичным физическим представлением здания для исследования общего воздействия материалов стен. Сначала были исключены окна и внутреннее тепловыделение стандартного помещения, чтобы сосредоточиться на непрозрачной части ограждающих конструкций здания, а также для дальнейшего упрощения модели. Хотя исследование такой особой комнаты имеет значение для непрозрачных конвертов, влияние окон и притока тепла все же будет включено позже, чтобы изучить универсальность исследования.Климатические условия также могут влиять на результаты исследования, поэтому рассматриваются три типа климата (климат жаркого лета и холодной зимы, климат холодного климата и климат жаркого лета и теплой зимы).

В этой работе мы стремимся впервые провести сквозное исследование энергетических характеристик стандартного помещения со всеми возможными материалами стен. Однако как мы можем маркировать различные материалы, а затем узнавать все возможные материалы? С точки зрения инженерной теплофизики материал стены может быть охарактеризован теплофизическими свойствами, такими как теплопроводность, k , массовая плотность, ρ и удельная теплоемкость, c p , и эти параметры равны естественно интереса.Как уже известно, k измеряет способность материала проводить тепловую энергию. Два других параметра, ρ и c p , всегда умножаются вместе в уравнениях баланса энергии (см. Дополнительную информацию), поэтому они могут быть интегрированы в один параметр: объемная теплоемкость, C V , который измеряет теплоемкость материала на единицу объема. Чтобы облегчить всестороннее исследование, которое включает все возможные материалы стен, k от 0.Было рассмотрено от 001 до 5 Вт / (м · К) и C V от 50 до 5000 кДж / (м 3 · K), в результате было получено 2160 типов материалов с различными комбинациями k и C В . Энергетические характеристики непрозрачных оболочек из каждого материала были рассчитаны с помощью инструмента моделирования BuildingEnergy.

Результаты

Материалы для внешних стен

Все возможные материалы k и C V в пределах вышеупомянутых диапазонов были рассчитаны в BuildingEnergy как внешние или внутренние стены.Предполагалось, что помещение будет располагаться в Хэфэе, Китай, где сезон охлаждения / лета длится с 15 июня по 5 сентября, а сезон отопления / зимы — с 5 декабря по 5 марта следующего года. Климатические данные, используемые в BuildingEnergy, были типичными ежегодными метеорологическими данными, предоставленными Китайскими наборами метеорологических данных для анализа температурной среды. Толщина внешней и внутренней стенок была установлена ​​равной 240 и 100 мм, соответственно, и другие толщины стенки могут быть эквивалентно преобразованы в эти значения с помощью обработки, описанной в дополнительной информации.Благодаря такой обработке выводы из фиксированных толщин будут универсальными для всех значений толщин.

показывает контуры энергопотребления для внешних стен из различных материалов, в которых материалы внутренних стен закреплены как обычные кирпичи. Теплофизические свойства кирпича приведены в. Как показано, как теплопроводность, так и объемная теплоемкость материалов наружных стенок оказывают значительное влияние на энергетические характеристики, а потребление энергии сильно варьируется вместе с k и C V .Нулевое значение может быть достигнуто для чрезвычайно низкого k из-за отсутствия окна и внутреннего источника тепла.

Контуры потребления энергии по внешним стенам.

Когда материалы наружной стены различаются по теплопроводности и объемной теплоемкости, материалы внутренних стен остаются неизменными. ( a ) Результаты для лета в Хэфэе и ( b ) для зимы в Хэфэе. Несколько распространенных строительных материалов также расположены на рисунках в соответствии с их свойствами.

Таблица 1

Теплофизические свойства типовых строительных материалов.

Материалы Теплопроводность [Вт / м · K] Объемная теплоемкость [кДж / м 3 · K] Удельная теплоемкость [Дж / кг · K] Массовая плотность [ кг / м 3 ]
Полистирол a 0,027 66,55 1210 55
Твердая древесина a 0.16 903,6 1255 720
Кирпич обыкновенный b 0,58 1470 1050 1400
Цементный раствор b 1800
Железобетон b 1,74 2300 920 2500
Гранит, Барре а 2.79 2038,25 775 2630
Marble, Halston a 2,80 2224,4 830 2680

Для летнего применения (как правило, уменьшение) теплопроводность или увеличение объемной теплоемкости материалов приводит к снижению энергопотребления помещения. Низкий k и высокий C V подразумевают небольшой коэффициент температуропроводности α , который определяется как k / C V или k / ( ρc p ). α влияет на переходный процесс теплопроводности через стену: в материалах с малым α тепло передается медленно, и, таким образом, внешняя среда оказывает меньшее влияние на внутреннюю среду, чем ситуация с материалами с большим α. В дополнение к замедлению теплопроводности внутри стены через небольшой α , низкий k также способствует блокированию теплопередачи через границу внешней стены. Если значение k достаточно низкое, тепло может редко достигать внутренней поверхности из внешней среды, поэтому C V не может оказывать свое влияние на процесс теплопередачи внутри помещения.Как следствие, когда k ниже 0,25 Вт / (м · K) дюйм, контурные линии почти горизонтальны, что означает, что C V оказывает незначительное влияние на энергетические характеристики и что низкий k имеет приоритет над отличным C V .

По мере увеличения k наклоны контурных линий также увеличиваются, а именно, значение C V увеличивается. Когда k больше 3.0 Вт / (м · К) линии почти вертикальные, что означает, что на энергетические характеристики почти исключительно влияет C V . Такое явление можно объяснить с помощью приближения сосредоточенной емкости. Когда это приближение выполняется, т.е. допущение о равномерном распределении температуры внутри твердого тела является разумным, градиентами температуры внутри твердого тела можно пренебречь, поэтому изменение теплопроводности оказывает незначительное влияние на теплопроводность.В основном, приближение сосредоточенной емкости выполняется для ситуации, когда сопротивление проводимости внутри твердого тела намного меньше, чем сопротивление конвекции между поверхностью и жидкостью 24 . В нашем случае, если k достаточно велико, стена может вести себя как твердое тело с сосредоточенной емкостью, в результате чего на энергетические характеристики индивидуально влияет C V .

Для зимнего применения () общая тенденция того, как свойства материала влияют на энергетические характеристики, согласуется с таковой летом, но наклон контурных линий почти равен нулю, когда C V ≳ 2000 кДж / ( м 3 · K), что указывает на то, что C V имеет ограниченное влияние зимой.

Некоторые типовые строительные материалы, свойства которых представлены в, также нанесены в. Выполненная из одного из этих материалов соответствующая внешняя стена отличается разнообразными энергетическими характеристиками. Обычно наблюдается тенденция к снижению потребления энергии с уменьшением проводимости. Для близких значений k (например, гранит и мрамор) потребление энергии определяется как C V : материал с более высоким C V приводит к более низкому потреблению энергии.

Как уже упоминалось выше, энергоэффективность в обсуждалась при фиксированной толщине стенок. В практических ситуациях толщина с такими же энергетическими характеристиками также может быть эталонным параметром. иллюстрирует сравнение толщины и массы некоторых типичных материалов, чьи характеристики охлаждающей энергии приближаются к показателям кирпичной стены 240 мм. Толщина пенополистирола составляет всего 2% от мрамора и 7,5% от кирпича. Кроме того, масса на единицу площади стенки полистирола намного меньше, чем у других материалов из-за низкой плотности полистирола.Малая масса на единицу площади означает меньшую стоимость строительства, а меньшая толщина приводит к большей полезной площади. Поэтому внешняя стена из легких изоляционных материалов, таких как полистирол, будет рекомендована в зданиях после улучшения механической прочности.

Сравнение толщины и массы на единицу площади стенок типичных материалов.

По энергетическим характеристикам внешняя стена из различных материалов близка к кирпичной стене толщиной 240 мм. Например, потребление энергии на охлаждение помещения с внешней стеной из мрамора толщиной 850 мм примерно равно таковому с внешней стеной из кирпича толщиной 240 мм.

Материалы для внутренних стен

Теперь рассмотрим энергоэффективность материалов для внутренних стен. Представлена ​​аналогичная контурная карта, на которой материалы наружных стен — обычные кирпичи. Можно заметить, что потребление энергии уменьшается по мере увеличения k , когда k ≲ 0,5 Вт / (м · K). Высокий k способствует теплопроводности. Летом, например, температура внутренней поверхности может быть снижена за счет отвода некоторого количества тепла внутрь стены, что приведет к снижению потребления энергии на охлаждение (как уравнение.(8) в дополнительной информации поясняется). Для материалов k выше 0,5 Вт / (м · К) контурные линии вертикальные, поэтому на энергетические характеристики влияет исключительно объемная теплоемкость. Увеличение C V приводит к снижению потребления энергии как на охлаждение, так и на обогрев. Что касается материалов, то в качестве материала внутренних стен лучше всего подходит железобетон, объемная теплоемкость которого самая высокая.

Контуры потребления энергии по внутренним стенам.

Когда материалы внутренних стен меняются, материалы наружных стен остаются неизменными. ( a ) Результаты для лета в Хэфэе и ( b ) для зимы в Хэфэе. На рисунках также показаны несколько распространенных строительных материалов.

Обратите внимание, что при изменении значений k и C V потребление энергии изменяется от 7,2 до 8,3 кВтч / м 2 летом, а диапазон составляет 35,88 ~ 36,28 кВтч / м 2 зимой. Тем не менее соответствующие диапазоны составляют 0 ~ 22.5 и 0 ~ 87,2 кВтч / м 2 . Более широкий диапазон подразумевает более важную роль внешней стены в энергетических характеристиках, в то же время больший потенциал для улучшения.

Теплопроводность и объемная теплоемкость — неотъемлемые теплофизические свойства материала. Тем не менее, материалы воплощены в некоторых компонентах здания, таких как стена, окно, пол и т. Д. По этой причине инженеры предпочитают использовать параметры, которые могут описывать весь компонент для конкретных материалов.Общий коэффициент теплопередачи, также называемый значением U , и общая теплоемкость обычно используются для характеристики теплоизоляции и способности аккумулировать тепло стены соответственно. С учетом анализа, приведенного в дополнительной информации, требования к материалам стен можно также сформулировать как потребность в стене в целом, что можно резюмировать следующим образом: общая теплоемкость как внешних, так и внутренних стен должна быть высокой. , а значение U внешней стены должно быть низким.

Воздействие окон и внутреннее тепловыделение

Как было заявлено ранее, до сих пор мы игнорировали потенциальное влияние окна. Здесь изображены представления комнаты с окном. Стеклопакет, расположенный в центре внешней стены, имеет размер 1,5 × 1,5 м 2 и коэффициент пропускания солнечного света 77%. Сравнивая ситуации с окном и без него, обнаруживается, что наличие окна увеличивает потребление энергии на охлаждение, но не меняет тенденцию того, как материалы стен влияют на энергоэффективность.Из-за отсутствия окна наименьшее потребление энергии, которое можно получить за счет улучшения внешней стены, равно нулю, в то время как соответствующее значение для окна составляет 11,4 кВтч / м 2 дюйма. Разрыв между нижними пределами образуется прозрачной частью оболочки, то есть окном, и может быть заполнен путем непрерывного развития окон, показывая, что оболочка здания с высокими эксплуатационными характеристиками должна быть достигнута путем одновременного улучшения конструкции. прозрачные и непрозрачные детали.

Энергозатраты на охлаждение различных материалов для комнаты с окном и внутреннее тепловыделение в Хэфэе.

( а, б) В помещении цельностеклянное окно размером 1,5 м × 1,5 м. ( c, d ) Помимо окна учитывается также внутренний приток тепла. Эти цифры могут обобщить открытия для более практических ситуаций.

Для дальнейшего обобщения результатов в комнате с окном также учитывались внутренние тепловыделения, чтобы смоделировать более реалистичную ситуацию.Принятие тепла от людей и оборудования составляет 4,3 Вт на единицу площади пола, а от освещения — 3,5 Вт на единицу площади пола при включенном освещении с 18:00 до 22:00 каждый день. Результаты представлены на графике, который показывает, что учет внутреннего притока тепла не меняет общих правил влияния материалов стен на энергетические характеристики. Влияние других конфигураций комнаты на общие правила, например, ориентация, размер комнаты, также оказалось незначительным, и детали можно увидеть в дополнительной информации.

Влияние климатических условий

Вышеупомянутые обсуждения были начаты для города Хэфэй, который имеет климат жаркого лета и холодной зимы. Чтобы изучить влияние климата, показаны ситуации для Пекина с холодным климатом и Гуанчжоу с климатом жаркого лета и теплой зимы. В Гуанчжоу отсутствует отопительный период из-за того, что средняя температура самого холодного месяца все еще составляет 14 ° C. Тенденции влияния свойств материала на потребление энергии полностью такие же, как и в Хэфэе, что означает, что эти тенденции не зависят от климата.Единственная разница заключается в диапазонах энергопотребления: комнаты в Гуанчжоу демонстрируют более высокое потребление охлаждения, чем в Хэфэе, а комнаты в Пекине имеют более высокое потребление тепла. Результаты для более экстремальных климатических условий представлены в дополнительной информации, и общие тенденции остаются неизменными.

Влияние на энергопотребление материалов наружных и внутренних стен в различных климатических регионах.

( a, d ) Результаты для Пекина с холодным климатом и ( e, f ) для Гуанчжоу с климатом жаркого лета и теплой зимы.Неизменные правила владения недвижимостью в различных климатических условиях позволяют экстраполировать результаты.

Обсуждение

В этом исследовании было исследовано влияние теплопроводности и объемной теплоемкости материалов стен на энергоэффективность, что позволило прояснить роль теплоизоляции и аккумулирования тепла внешних и внутренних стен в активном здании с помощью обзорное исследование и теоретический анализ.

Энергосберегающая внутренняя стена требует большой емкости для аккумулирования тепла, а также высокой емкости k , которая помогает процессу аккумулирования / отвода тепла.Однако внутренняя стена оказывает менее значительное влияние на энергоэффективность, чем внешняя. Для внешней стены в большинстве случаев и теплоизоляция, и аккумулирование тепла могут сильно повлиять на энергетические характеристики — материалы с низкой теплопроводностью и высокой объемной теплоемкостью, т. Е. С небольшой температуропроводностью, способствуют повышению энергоэффективности зданий. . Когда теплопроводность материала составляет 3,0 Вт / (м · К) или выше, накопление тепла играет основную роль, но его влияние исчезает, когда k ниже 0.3 Вт / (м · К). Предполагается, что k будет как можно более низким, и его важность более заметна зимой, чем летом. Кроме того, требования к материалам стен универсальны и не зависят от климата и наличия прозрачных ограждающих конструкций.

С помощью этих теоретических указаний теперь можно дать предложения по улучшению фактических материалов стен. Для создания эффективной внешней стены требуются материалы с отличной теплоизоляцией и большой теплоемкостью.Тем не менее, роль аккумуляторов тепла раньше, кажется, недооценивалась, но открытия, сделанные в ходе этого исследования, показывают, что материалы для аккумулирования тепла, например, материалы с фазовым переходом 25 , 26 , также подходят для внешних стен. Изоляционные материалы, которые, как известно, действуют в качестве материалов для наружных стен, хорошо работают из-за того, что они препятствуют передаче тепла как через границу, так и внутри стены, а также материалы с высокой механической прочностью, например.g., NanoCon 27 (новый материал с нанопористой структурой, который имеет низкую теплопроводность и такие же хорошие конструкционные свойства, как бетон), будет идеальным выбором для будущих наружных стен. Что касается внутренних стен, также востребованы материалы с большой теплоемкостью, а теплоаккумулирующие материалы уже широко применяются для внутренних стен. Следует отметить, что необходимо повысить теплопроводность материалов, чтобы полностью использовать их теплоемкость.

Методы

Описание комнаты

Стандартная комната предполагается на среднем этаже многоэтажного жилого дома. Помещение имеет внутренние размеры 4 × 4 × 4 м 3 и содержит одну единственную внешнюю стену, обращенную на юг. Другие стены, потолок и пол не подвергаются прямому воздействию внешней среды. Толщина наружных стен составляет 240 мм, внутренних — 100 мм. Температура в помещении поддерживается средствами отопления, вентиляции и кондиционирования (HVAC) на уровне 18 и 26 ° C в сезоны нагрева и охлаждения, соответственно, в соответствии с отраслевым стандартом Китая JGJ 134–2010 (проектный стандарт ). по энергоэффективности жилых домов в зоне жаркого лета и холодной зимы ).

Диапазоны теплопроводности и объемной теплоемкости

Сообщается, что нижний предел теплопроводности компонентов здания достигается с помощью вакуумной теплоизоляционной панели (VIP). С пористой сердцевиной, обернутой многослойной оболочкой, VIP является одним из наиболее высокоэффективных изоляционных компонентов, эффективная теплопроводность которого может составлять всего 0,002 Вт / (м · К) 28 , 29 , 30 . В практических приложениях теплопроводность некоторых пород высока по сравнению с другими строительными материалами, кроме металлов, и может быть установлена ​​в качестве верхнего предела.Например, кварцит (Sioux) имеет проводимость 5,38 Вт / (м · К) (адаптировано из Приложения A 24 ). В данном исследовании мы устанавливаем коэффициент теплопроводности в диапазоне от 0,001 до 5 Вт / (м · К).

Массовая плотность строительных материалов обычно ниже 3000 кг / м 3 , а удельная теплоемкость обычно меньше 3000 Дж / кг (за исключением материалов с фазовым переходом в процессе их плавления). Однако материалы с высокой плотностью обычно имеют низкую удельную теплоемкость, а материалы с высокой удельной теплоемкостью часто имеют низкую плотность.Например, мрамор (Halston) имеет высокую плотность 2680 кг / м 3 , а удельную теплоемкость 830 Дж / кг; древесина желтой сосны имеет высокую удельную теплоемкость 2805 Дж / кг, тогда как плотность 640 кг / м 3 (адаптировано из Приложения A 24 ). Эти факты составляют произведение плотности и удельной теплоемкости, то есть объемной теплоемкости, примерно ниже 3000 кДж / (м 3 · K). Консервативно верхний предел объемной теплоемкости установлен на уровне 5000 кДж / (м 3 · K).Однако этот верхний предел по-прежнему намного ниже, чем объемная теплоемкость материалов с фазовым переходом, которые обычно имеют гораздо более высокую теплоемкость, чем явные теплоаккумулирующие материалы. Для ПКМ, такого как парафин, его эквивалентная объемная теплоемкость в процессе фазового перехода может достигать 8 × 10 4 кДж / (кг · К). Тем не менее, вместо того, чтобы исследоваться в этом исследовании, производительность PCM в приложениях будет включена в наши будущие исследования. Нижний предел C V установлен как 50 кДж / (м 3 · K), применительно к полиуретану.А именно, диапазон объемной теплоемкости составляет от 50 до 5000 кДж / (м 3 · К).

Программа BuildingEnergy

Энергетические характеристики помещения моделируются с помощью программы моделирования энергопотребления под названием BuildingEnergy.

About Author


alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *