1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Коэффициент теплового сопротивления материалов

Термическое сопротивление и теплопроводность стен

Строительство дома начинается на этапе проектировки, важной частью которой является расчет толщины стен. Для каждого типа климата предусмотрены определенные технические нормы, выполнение которых гарантирует жильцу приемлемые условия проживания в доме. Определяющим показателем является такой параметр, как термическое сопротивление. К примеру, в Москве и Московской области климат считается нормально влажным и тепловое сопротивление стен должно составлять Rreq=3,13. Но что такое термическое сопротивление материалов, и почему этот показатель так важен в строительстве?

Что такое тепловое сопротивление?

С точки зрения физики, термическое сопротивление (оно же – тепловое сопротивление) характеризует способность материала (одного из слоев) противиться прохождению сквозь него теплового движения частиц. Тепловое сопротивление многокомпонентной системы (например, утеплителя, уложенного в несколько слоев) рассчитывается как сумма сопротивлений отдельных ее компонентов. Термическое сопротивление слоя рассчитывается, как отношение его толщины к коэффициенту теплопроводности данного материала.

Видео о том, что такое теплопроводность и термическое сопротивление материалов, и как они связаны между собой:

Что такое теплопроводность?

Если с толщиной стены все предельно ясно, то понятие теплопроводности материала следует рассмотреть дополнительно. Теплопроводностью называется процесс переноса тепла от тел с большей температурой к телам с меньшей температурой посредством атомов, молекул и других частиц. Степень теплопроводности того или иного материала характеризуется коэффициентом теплопроводности, суть которого можно пояснить следующим образом: коэффициент теплопроводности численно равен количеству теплоты, которая пройдет через образец площадью 1 м2 и толщиной в 1 м за единицу времени, при условии разницы температур на противоположных стенках в 1 К.

Важный нюанс заключается еще и в том, что на теплопроводность стен в доме прямо влияет паропроницаемость материала. Это связано с тем, что влажный материал быстрее проводит тепло – нагревается и остывает. Таким образом, паропроницаемость следует учитывать при расчетах, связанных с теплоизоляцией дома.

Подводя итоги, можно сказать, что каждый строительный материал для возведения стен характеризуется термическим сопротивлением, зависящим от толщины слоя и коэффициента теплопроводности. Понятия теплового сопротивления и теплопроводности в строительстве звучат похоже, но их не следует путать, так как их суть абсолютно противоположна друг другу.

Теплопроводность в строительстве характеризует способность материала быстро нагреваться летом и долго сохранять тепло в холодное время года. Теплопроводность стен дома – то, от чего в значительной степени зависят затраты энергии (и денег!) на обогрев, а также комфорт в доме при разной погоде.

Планируете строительство дома? Очень важно с максимальным вниманием подойти к подбору материалов и проектированию для того, чтобы обеспечить тепло и комфорт в жилище. У нас есть более 1,5 тысяч готовых проектов домов, уже адаптированных для российских климатических реалий. Получите консультацию специалисты и выберите наиболее подходящий!

Сопротивление теплопередаче ограждающих конструкций. Расчет, таблица сопротивления теплопередаче

При строительстве частных и многоквартирных домов приходится учитывать множество факторов и соблюдать большое количество норм и стандартов. К тому же перед строительством создается план дома, проводятся расчеты по нагрузке на несущие конструкции (фундамент, стены, перекрытия), коммуникациям и теплосопротивлению. Расчет сопротивления теплопередаче не менее важен, чем остальные. От него не только зависит, насколько будет дом теплым, и, как следствие, экономия на энергоносителях, но и прочность, надежность конструкции. Ведь стены и другие элементы ее могут промерзать. Циклы заморозки и разморозки разрушают строительный материал и приводят к обветшалости и аварийности зданий.

Теплопроводность

Любой материал способен проводить тепло. Этот процесс осуществляется за счет движения частиц, которые и передают изменение температуры. Чем они ближе друг к другу, тем процесс теплообмена происходит быстрее. Таким образом, более плотные материалы и вещества гораздо быстрее охлаждаются или нагреваются. Именно от плотности прежде всего зависит интенсивность теплопередачи. Она численно выражается через коэффициент теплопроводности. Он обозначается символом λ и измеряется в Вт/(м*°C). Чем выше этот коэффициент, тем выше теплопроводность материала. Обратной величиной для коэффициента теплопроводности является тепловое сопротивление. Оно измеряется в (м2*°C)/Вт и обозначается буквой R.

Применение понятий в строительстве

Для того чтобы определить теплоизоляционные свойства того или иного строительного материала, используют коэффициент сопротивления теплопередаче. Его значение для различных материалов дается практически во всех строительных справочниках.

Читать еще:  Краски из природных материалов

Так как большинство современных зданий имеет многослойную структуру стен, состоящую из нескольких слоев различных материалов (внешняя штукатурка, утеплитель, стена, внутренняя штукатурка), то вводится такое понятие, как приведенное сопротивление теплопередаче. Оно рассчитывается так же, но в расчетах берется однородный аналог многослойной стены, пропускающий то же количество тепла за определенное время и при одинаковой разности температур внутри помещения и снаружи.

Приведенное сопротивление рассчитывается не на 1 м кв., а на всю конструкцию или какую-то ее часть. Оно обобщает показатель теплопроводности всех материалов стены.

Тепловое сопротивление конструкций

Все внешние стены, двери, окна, крыша являются ограждающей конструкцией. И так как они защищают дом от холода по-разному (имеют различный коэффициент теплопроводности), то для них индивидуально рассчитывается сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции. К таким конструкциям можно отнести и внутренние стены, перегородки и перекрытия, если в помещениях имеется разность температур. Здесь имеются в виду помещения, в которых разность температур значительная. К ним можно отнести следующие неотапливаемые части дома:

  • Гараж (если он непосредственно примыкает к дому).
  • Прихожая.
  • Веранда.
  • Кладовая.
  • Чердак.
  • Подвал.

В случае если эти помещения не отапливаются, то стену между ними и жилыми помещениями необходимо также утеплять, как и наружные стены.

Тепловое сопротивление окон

В воздухе частицы, которые участвуют в теплообмене, находятся на значительном расстоянии друг от друга, а следовательно, изолированный в герметичном пространстве воздух является лучшим утеплителем. Поэтому все деревянные окна раньше делались с двумя рядами створок. Благодаря воздушной прослойке между рамами сопротивление теплопередаче окон повышается. Этот же принцип применяется для входных дверей в частном доме. Для создания подобной воздушной прослойки ставят две двери на некотором расстоянии друг от друга или делают предбанник.

Такой принцип остался и в современных пластиковых окнах. Единственное отличие – высокое сопротивление теплопередачи стеклопакетов достигается не за счет воздушной прослойки, а за счет герметичных стеклянных камер, из которых откачан воздух. В таких камерах воздух разряжен и практически нет частиц, а значит, и передавать температуру нечему. Поэтому теплоизоляционные свойства современных стеклопакетов намного выше, чем у старых деревянных окон. Тепловое сопротивление такого стеклопакета – 0,4 (м2*°C)/Вт.

Современные входные двери для частных домов имеют многослойную структуру с одним или несколькими слоями утеплителей. К тому же дополнительное теплосопротивление дает установка резиновых или силиконовых уплотнителей. Благодаря этому дверь становится практически герметичной и установка второй не требуется.

Расчет теплового сопротивления

Расчет сопротивления теплопередаче позволяет оценить потери тепла в Вт и рассчитать необходимое дополнительное утепление и потери тепла. Благодаря этому можно грамотно подобрать необходимую мощность отопительного оборудования и избежать лишних трат на более мощное оборудование или энергоносители.

Для наглядности рассчитаем тепловое сопротивление стены дома из красного керамического кирпича. Снаружи стены будут утеплены экструдированным пенополистиролом толщиной 10 см. Толщина стен будет два кирпича – 50 см.

Сопротивление теплопередаче вычисляется по формуле R = d/λ, где d – это толщина материала, а λ – коэффициент теплопроводности материала. Из строительного справочника известно, что для керамического кирпича λ = 0,56 Вт/(м*°C), а для экструдированного пенополистирола λ = 0,036 Вт/(м*°C). Таким образом, R (кирпичной кладки) = 0,5 / 0,56 = 0,89 (м 2 *°C)/Вт, а R (экструдированного пенополистирола) = 0,1 / 0,036= 2,8 (м 2 *°C)/Вт. Для того чтобы узнать общее теплосопротивление стены, нужно сложить эти два значения: R = 3,59 (м 2 *°C)/Вт.

Таблица теплового сопротивления строительных материалов

Всю необходимую информацию для индивидуальных расчетов конкретных построек дает представленная ниже таблица сопротивления теплопередаче. Образец расчетов, приведенный выше, в совокупности с данными таблицы может также использоваться и для оценки потери тепловой энергии. Для этого используют формулу Q = S * T / R, где S – площадь ограждающей конструкции, а T – разность температур на улице и в помещении. В таблице приведены данные для стены толщиной 1 метр.

МатериалR, (м 2 * °C)/Вт
Железобетон0,58
Керамзитобетонные блоки1,5-5,9
Керамический кирпич1,8
Силикатный кирпич1,4
Газобетонные блоки3,4-12,29
Сосна5,6
Минеральная вата14,3-20,8
Пенополистирол20-32,3
Экструдированный пенополистирол27,8
Пенополиуретан24,4-50

Теплые конструкции, методы, материалы

Для того чтобы повысить сопротивление теплопередаче всей конструкции частного дома, как правило, используют строительные материалы с низким показателем коэффициента теплопроводности. Благодаря внедрению новых технологий в строительстве таких материалов становится все больше. Среди них можно выделить наиболее популярные:

  • Дерево.
  • Сэндвич-панели.
  • Керамический блок.
  • Керамзитобетонный блок.
  • Газобетонный блок.
  • Пеноблок.
  • Полистиролбетонный блок и др.
Читать еще:  Легкий материал для пола

Дерево является весьма теплым, экологически чистым материалом. Поэтому многие при строительстве частного дома останавливают выбор именно на нем. Это может быть как сруб, так и оцилиндрованное бревно или прямоугольный брус. В качестве материала в основном используется сосна, ель или кедр. Тем не менее это довольно капризный материал и требует дополнительных мер защиты от атмосферных воздействий и насекомых.

Сэндвич-панели – это довольно новый продукт на отечественном рынке строительных материалов. Тем не менее его популярность в частном строительстве очень возросла в последнее время. Ведь его основными плюсами является сравнительно невысокая стоимость и хорошее сопротивление теплопередаче. Это достигается за счет его строения. С наружных сторон находится жесткий листовой материал (ОСП-плиты, фанера, металлический профиль), а внутри — вспененный утеплитель или минеральная вата.

Строительные блоки

Высокое сопротивление теплопередаче всех строительных блоков достигается за счет наличия в их структуре воздушных камер или вспененной структуры. Так, например, некоторые керамические и другие виды блоков имеют специальные отверстия, которые при кладке стены идут параллельно ей. Таким образом, создаются закрытые камеры с воздухом, что является довольно эффективной мерой препятствия теплопередачи.

В других строительных блоках высокое сопротивление теплопередачи заключается в пористой структуре. Это может достигаться различными методами. В пенобетонных газобетонных блоках пористая структура образуется благодаря химической реакции. Другой способ – это добавление в цементную смесь пористого материала. Он применяется при изготовлении полистиролбетонных и керамзитобетонных блоков.

Нюансы применения утеплителей

Если сопротивление теплопередачи стены недостаточно для данного региона, то в качестве дополнительной меры могут применяться утеплители. Утепление стен, как правило, производится снаружи, но при необходимости может применяться и по внутренней части несущих стен.

На сегодняшний день существует множество различных утеплителей, среди которых наибольшей популярностью пользуются:

  • Минеральная вата.
  • Пенополиуретан.
  • Пенополистирол.
  • Экструдированный пенополистирол.
  • Пеностекло и др.

Все они имеют очень низкий коэффициент теплопроводности, поэтому для утепления большинства стен толщины в 5-10 мм, как правило, достаточно. Но при этом следует учесть такой фактор, как паропроницаемость утеплителя и материала стен. По правилам, этот показатель должен возрастать наружу. Поэтому утепление стен из газобетона или пенобетона возможно только с помощью минеральной ваты. Остальные утеплители могут применяться для таких стен, если делается специальный вентиляционный зазор между стеной и утеплителем.

Заключение

Теплосопротивление материалов – это важный фактор, который следует учитывать при строительстве. Но, как правило, чем стеновой материал теплее, тем меньше плотность и прочность на сжатие. Это следует учитывать при планировке дома.

Что такое термическое или тепловое сопротивление материалов? И как это отражается на Вашем бюджете?

Вот как это объясняет « Википедия»: «Термическое сопротивление — тепловое сопротивление, способность конструкции (его поверхности или какого-либо слоя) препятствовать распространению теплового движения молекул.»

Коэффициент теплового сопротивления отражает свойства любого материала и выражается как толщина слоя материала, делённая на теплопроводность. Вт/(м·K)

Проще говоря: Тепловое сопротивление – величина обратная теплопроводности. (Хорошо проводит тепло – значит, слабо теплу сопротивляется. Следовательно, обладает высокой теплопроводностью и низким теплосопротивлением).

Можно не без основания утверждать, что термическое сопротивление — один из важнейших теплотехнических показателей строительных материалов. Ведь от этого показателя напрямую зависит, сколько Вы будете платить за отопление своего жилья. Прошли те времена, когда газ и электричество стоили копейки.
Вы хотите построить дом, и думаете о том, как экономить в будущем на отоплении и кондиционировании Вашего жилья? Тогда Вам нужно стремиться к показателям близким к пассивному дому. Что это такое? Основоположник концепции пассивного дома (Passive House) — является немецкий д-р Вольфганг Файст, который впоследствии стал основателем «Института пассивного дома» (Passive House Institute) в городе Дармштадт (Германия) Больше информации о этой концепции Вы можете получить на нашем сайте по ссылке: «Пассивный дом (Passivhaus)-технология строительства из Германии. Часть 1.» или из небольшого видео интервью д-р Вольфганга Файста:

Читать еще:  Красивые клумбы на даче из подручных материалов

Если Вы хотите получить больше информации о том, что такое пассивный дом, обратите внимание на статью на нашем сайте: «Что значит — пассивный энергосберегающий дом? Какие факторы влияют на энергоэффективность Вашего дома?»
Пришло время задуматься о том, из какого строительного материала будет построен дом. Если для Вас эта актуальная тема, полезную информацию для себя Вы найдете на нашем сайте по ссылке:«Из чего лучше строить дом в Украине.» И это неудивительно, энергоресурсы дорожают с каждым годом, поэтому все думают о том, как сэкономить на отоплении и кондиционирование дома. Если Вы готовы применять продвинутые современные технологии строительства, предлагаем Вам рассмотреть канадскую технологию SIP панельного строительства, которая широко распространена во всем мире, и сегодня широко применяется и в нашей стране. Больше информации о канадской технологии, ее плюсы и минусы, Вы можете получить в рубрике: «О технологии энергосберегающего строительства»

Также, Вы можете посмотреть небольшой фильм с одного из наших объектов, чтобы увидеть процесс строительства дома по канадской технологии из сип панелей:

Прежде всего, хотелось бы заметить, что мы не ставим цель вести научные дебаты о таком понятии, как термическое сопротивлении. Цель этой статьи лишь в том, чтобы показать неоспоримые преимущества сип панели в сравнении с традиционными строительными материалами в плане сохранении тепла.

ВОПРОС: Чем SIP-170 панели, изготовленные «Строй Дом UA», лучше традиционных строительных материалов?

МатериалКоэффициент теплопроводности

Вт/(м·K)Толщина слоя мм.Теплосопротивление

(м²*°С)/ВтСоставляющие SIP 170Брус 1500,11501,5Пенопласт

Ecotherm ПСБ-С 250,0391503,85OSB 10мм.0,1210*20,17Пенополиуретан0,03510*20,572SIP 1701704,593Кирпич, силикатный0,812500,34Кирпич красный глин.0,562500,455Кирпич керамич. пуст.0,522500,486Пенобетон0,293001,037Железобетон1,693000,188Керамзитобетон0,663000,45

ОТВЕТ: В первую очередь, высоким показателем коэффициента теплового сопротивления!

Вот как это выглядит на практике. Стена толщиной 17 см. (СИП панель 170) имеет такой же показатель коэффициента теплового сопротивления, как, к примеру, кирпичная стена 2500 мм. Вывод делайте сами! Больше информации о свойствах СИП панелей Вы сможете найти по ссылке: «Сип панели»

То есть, при строительстве лучше использовать материалы с низкой теплопроводностью (высоким теплосопротивлением) для лучшего сохранения тепла. Если Вам интересно, Вы можете увидеть строительство некоторых объектов из сип панелей в рубрике «Галерея», перейдя по ссылке: Галерея

Сравнительный анализ значений сопротивления теплопередачи SIP панелей и различных строительных материалов. При норме для 1 температурной зоне (Харьковская обл.) min. 2,8 (Согласно ДБН В.2.6-31:2006) Больше информации о стоимости отопления дома из сип панелей, Вы можете узнать из отзыва владельца такого дома, перейдя по ссылке: «Сип панельный дом и газ.»

ВЫВОД: Из этой таблицы видно очевидное, тепловое сопротивление SIP-170 панели превышает показатель распространенных строительных материалов от 3 до 20 раз. Так что выбор за Вами 🙂 С уважением, «Строй Дом UA»

Теплопроводность строительных материалов, их плотность и теплоемкость

Приведена обширная таблица теплопроводности строительных материалов, а также плотность и удельная теплоемкость материалов в сухом состоянии при атмосферном давлении и температуре 20…50°С (если не указана другая температура). Значения даны для более 400 материалов!

Следует обратить внимание на величину теплопроводности строительных материалов в таблице, поскольку эта характеристика, наряду с их плотностью, является наиболее важной. Особенно теплопроводность важна для строительных материалов, применяемых в качестве теплоизоляции при утеплении строительных конструкций.

Теплопроводность строительных материалов существенно зависит от их пористости и плотности. Чем меньше плотность, тем ниже теплопроводность материала, поэтому низкая теплопроводность свойственна пористым и легким материалам (значения плотности строительных материалов, металлов и сплавов, продуктов и других веществ вы также сможете найти в подробной таблице плотности).

Например, в нашей таблице теплопроводности материалов и утеплителей можно выделить следующие строительные материалы с низким показателем коэффициента теплопроводности — это аэрогель (от 0,014 Вт/(м·град)), стекловата, пенополистирол пеноплэкс и вспененный каучук (от 0,03 Вт/(м·град)), теплоизоляция МБОР (от 0,038 Вт/(м·град)), газобетон и пенобетон (от 0,08 Вт/(м·град)).

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector