Основные концепции, таблицы и расчеты теплопроводности материалов в строительстве с акцентом на глину
Основные направления современного строительства связаны с построением домов, обладающих максимальной энергоэффективностью. Это означает, что эти дома спроектированы так, чтобы поддерживать комфортные условия проживания при минимальных расходах на энергоносители.
Прежде всего, это касается минимизации тепловых потерь через строительные конструкции. Достигается такое снижение эффективной термоизоляцией, выполненной на основании теплотехнических расчетов. Проектирование в идеале должны проводить специалисты, но часто обстоятельства понуждают владельцев жилья и такие вопросы брать в свои руки. Значит, необходимо иметь общие представления о базовых понятиях строительной теплотехники. Прежде всего – что такое теплопроводность строительных материалов, в чем она измеряется, как просчитывается.
Если разобраться с этими «азами», то будет проще всерьез, со знанием дела , а не по наитию, заниматься вопросами утепления своего жилья.
Что такое теплопроводность, какими единицами измерения она описывается?
Если не рассматривать каких-то теоретических условий, то в реальности все физические тела, жидкости или газы обладают способностью к передаче тепла. Иными словами, чтобы было понятнее, если какой-то объект начинают нагревать с одной из сторон, он становится проводником тепла, нагреваясь сам и передавая тепловую энергию дальше. Точно так же – и при охлаждении, только с «обратным знаком».
Даже на простом бытовом уровне всем понятно, что эта способность выражена у разных материалов в очень отличающейся степени. Например, одно дело мешать готовящееся на плите кипящее блюдо деревянной лопаткой, и совсем другое – металлической ложкой, которая практически моментально разогреется до такой температуры, что ее невозможно будет держать в руках. Этот пример наглядно показывает, что теплопроводность металла во много раз выше, чем у дерева.
И таких примеров – масса, буквально на каждом шагу. Например, прикоснитесь рукой к обычной деревянной двери в комнате, и к металлической ручке, прикрученной на ней. По ощущениям – ручка холоднее. Но такого не может быть – все предметы в помещении имеют примерно равную температуру. Просто металл ручки быстрее отвел на себя тепло тела, что и вызвало ощущения более холодной поверхности.
Коэффициент теплопроводности материала
Мнение эксперта:
Афанасьев Е.В.
Главный редактор проекта Stroyday.ru. Инженер.
Существует специальная единица, которая характеризует любой материал, как проводник тепла. Называется она коэффициентом теплопроводности, обозначается обычно греческой буквой λ, и измеряется в Вт/(м×℃). (Во многих встречающихся формулах вместо градусов Цельсия ℃ указаны градусы Кельвина, К, но сути это не меняет).
Этот коэффициент показывает способность материала передавать определенное количество тепла на определённое расстояние за единицу времени. Причем, это показатель характеризует именно материал, то есть без привязки к каким бы то ни было размерам.
Такие коэффициенты рассчитаны для практически любых строительных и иных материалов. Ниже в данной публикации приведены таблицы для различных групп – растворов, бетонов, кирпичной и каменной кладки, утеплителей, древесины, металлов и т.д. Даже беглого взгляда на них достаточно, чтобы убедиться, насколько эти коэффициенты могут отличаться.
Очень часто производители стройматериалов того или иного предназначения в череде паспортных характеристик указывают и коэффициент теплопроводности.
Материалы, которые отличаются высокой проводимостью тепла, например, металлы, как раз и находят часто применение в роли теплоотводов или теплообменников. Классический пример – радиаторы отопления, в которых чем лучше их стенки будут передавать нагрев от теплоносителя, тем эффективнее их работа.
А вот для большинства строительных материалов – ситуация обратная. То есть чем меньше коэффициент теплопроводности материала, из которого возведена условная стенка, тем меньше тепла будет терять здание с приходом холодов. Или, тем меньше можно будет сделать толщину стены при одинаковых показателях теплопроводности.
И на титульной картинке к статье, и на иллюстрации ниже показаны весьма наглядные схемы, как будет различаться толщина стены из разных материалов при равных способностях удержать тепло в доме. Комментарии, наверное, не нужны.
В справочной литературе часто указывается не одно значение коэффициента теплопроводности для какого-то материала, а целых три. (А иногда – и больше, так как этот коэффициент может меняться с изменением температуры). И это – правильно, так как на теплопроводные качества влияют и условия эксплуатации. И в первую очередь – влажность.
Это свойственно большинству материалов – при насыщении влагой коэффициент теплопроводности увеличивается. И если ставится цель выполнить расчеты максимально точно, с привязкой к реальным условиям эксплуатации, то рекомендуется не пренебрегать этой разницей.
Итак, коэффициент может даваться расчетный, то есть для совершенно сухого материала и лабораторных условий. Но для реальных расчетов берут его или для режима эксплуатации А, или для режима Б.
Эти режимы складываются консолидировано из климатических особенностей региона и из особенностей эксплуатации конкретного здания (помещения).
Тип своей климатической зоны по уровню влажности можно определить по предлагаемой карте-схеме:
Особенности влажностного режима помещений определяются по следующей таблице:
Таблица определения влажностного режима помещений
| Влажностной режим помещения | Относительная влажность внутреннего воздуха при температуре: | ||
|---|---|---|---|
| до 12°С | от 13 до 24°С | 25°С и выше | |
| Сухой | до 60% | до 50% | до 40% |
| Нормальный | от 61 до 75% | от 51 до 60% | от 41 до 50% |
| Влажный | 76% и более | от 61 до 75% | от 51 до 60% |
| Мокрый | — | 76% и более | 61% и более |
Кстати, о влажности!..
А хорошо ли вы представляете себе, что такое относительная влажность воздуха. И какой она должна быть в помещениях для поддержания комфортного микроклимата? Если с этим ясности нет – добро пожаловать к специальной публикации нашего портала, посвященной приборам измерения относительной влажности.
Итак, имея данные карты-схемы и таблицы, можно по второй таблице определиться с выбором режима А или Б, от которого будет зависеть реальная величина коэффициента теплопроводности.
Таблица для выбора режима эксплуатации ограждающих конструкций
| Влажностной режим помещения (по таблице) | Зоны влажности (в соотвествии с картой-схемой) | ||
|---|---|---|---|
| 3 — сухая | 2 — нормальная | 1 — влажная | |
| Сухой | А | А | Б |
| Нормальный | А | Б | Б |
| Влажный или мокрый | Б | Б | Б |
Вот по этому режиму и выбирается из табличных данных наиболее близкий к реальности коэффициент теплопроводности.
Таблицы будут приведены ниже, под теоретической частью.
Сопротивление теплопередаче
Мнение эксперта:
Афанасьев Е.В.
Главный редактор проекта Stroyday.ru. Инженер.
Итак, коэффициент теплопроводности характеризует сам материал. Но с практической точки зрения, наверное, важнее иметь какую-то величину, которая будет описывать теплопроводные способности конкретной конструкции. То есть уже с учетом особенностей ее строения и размеров.
Такая единица измерения есть, и называется она сопротивлением теплопередаче. Ее можно считать обратной величиной коэффициенту теплопроводности, с одновременным учетом толщины материала.
Обозначается сопротивление теплопередаче (или, как его часто именуют, термическое сопротивление) латинской буквой R. Если «плясать» от коэффициента теплопроводности, то определяется оно по следующей формуле.
R = h/λ
где:
R — сопротивление теплопередаче однослойной однородной ограждающей конструкции, м²×℃/Вт;
h — толщина этого слоя, выраженная в метрах;
λ — коэффициент теплопроводности материала, из которого изготовлена эта ограждающая конструкция, Вт/(м×℃).
Очень часто в строительстве используются многослойные конструкции. В том числе одним из слоев нередко выступает утеплительный материал с очень низким коэффициентом теплопроводности – специально, чтобы максимально повысить значение термического сопротивления. Дело в том, что общее значение суммируется из сопротивлений всех слоев, составляющих ограждающую конструкцию. И к ним добавляется сопротивление приграничных слоев воздуха на внешней и внутренней поверхностях конструкции.
Формула сопротивления перегородки с n-слоев будет такой:
Rsum = R₁ + R₂ + …+Rn + Rai + Rao
где:
Rsum— суммарное термическое сопротивление ограждающей конструкции;
R₁ … Rn— сопротивления слоев, от 1 до n;
Rai— сопротивление пристенного слоя воздуха внутри;
Rao— сопротивление пристенного слоя воздуха снаружи.
Для каждого из слоев сопротивление рассчитывается отдельно, исходя из коэффициента теплопроводности материала и толщины.
Есть специальная методика расчета и коэффициентов воздушных прослоек вдоль стены снаружи и внутри. Но для упрощенных расчётов их вполне можно взять равными суммарно 0,16 м²×℃/Вт – большой погрешности не будет.
Кстати, если в конструкции перегородки предусмотрена воздушная полость, не сообщающаяся с внешним воздухом, то она тоже дает весомую добавку к общему сопротивлению теплопередаче. Значения сопротивления теплопередаче воздушных изолированных прослоек показаны в таблице ниже:
Таблица термических сопротивлений замкнутых воздушных прослоек
| Толщина воздушной прослойки, в метрах | В и Г ▲ | Г▼ | ||
|---|---|---|---|---|
| tв > 0 ℃ | tв < 0 ℃ | tв > 0 ℃ | tв < 0 ℃ | |
| 0.01 | 0.13 | 0.15 | 0.14 | 0.15 |
| 0.02 | 0.14 | 0.15 | 0.15 | 0.19 |
| 0.03 | 0.14 | 0.16 | 0.16 | 0.21 |
| 0.05 | 0.14 | 0.17 | 0.17 | 0.22 |
| 0.1 | 0.15 | 0.18 | 0.18 | 0.23 |
| 0.15 | 0.15 | 0.18 | 0.19 | 0.24 |
| 0,2-0,3 | 0.15 | 0.19 | 0.19 | 0.24 |
| Примечания: | ||||
| В и Г ▲ — воздушная прослойка вертикальная, или горизонтальная, с рапространением тепла снизу вверх | ||||
| Г▼ — воздушная прослойка горизонтальная при распространении тепла сверху вниз | ||||
| tв > 0 ℃ — положительная температура воздуха в прослойке | ||||
| tв < 0 ℃ — отрицательная температура воздуха в прослойке | ||||
| Если любая из поверхностей воздушной прослойки, или обе одновременно, оклеены алюминиесвой фольгой, то значение сопротивления теплопередаче принимают вдвое большим. |
Таблицы коэффициентов теплопроводности различных групп строительных материалов
Таблица коэффициентов теплопроводности кирпичных кладок и каменных облицовок стен
| Наименование материала | ρ Средняя плотность материала кг/м³ |
λ₀ Коэффициент теплопроводности в идеальных условиях и в сухом состоянии Вт/(м×℃) |
λА Коэффициент теплопроводности для условий эксплуатации А Вт/(м×℃) |
λБ Коэффициент теплопроводности для условий эксплуатации Б Вт/(м×℃) |
|---|---|---|---|---|
| Кирпичная кладка из сплошного кирпича на различных растворах | ||||
| Стандартный керамический (глиняный) – на цементно-песчаном кладочном растворе | 1800 | 0,56 | 0,70 | 0,81 |
| Стандартный керамический на цементно-шлаковом растворе | 1700 | 0,52 | 0,64 | 0,76 |
| Стандартный керамический на цементно-перлитовом растворе | 1600 | 0,47 | 0,58 | 0,70 |
| Силикатный на цементно-песчаном кладочном растворе | 1800 | 0,70 | 0,76 | 0,87 |
| Трепельный термооизоляционный, на цементно-песчаном кладочном растворе | 1200 | 0,35 | 0,47 | 0,52 |
| — то же, но с плотностью | 1000 | 0,29 | 0,41 | 0,47 |
| Шлаковый, на цементно-песчаном кладочном растворе | 1500 | 0,52 | 0,64 | 0,70 |
| Кладка из пустотного кирпича | ||||
| Кирпич керамический, с плотностью 1400 кг/м³, на цементно-песчаном кладочном растворе | 1600 | 0,47 | 0,58 | 0,64 |
| — то же, но с плотностью кирпича 1300 кг/м³ | 1400 | 0,41 | 0,52 | 0,58 |
| — то же, но с плотностью кирпича 1000 кг/м³ | 1200 | 0,35 | 0,47 | 0,52 |
| Кирпич силикатный, одиннадцатипустотный, на цементно-песчаном кладочном растворе | 1500 | 0,64 | 0,70 | 0,81 |
| — то же, четырнадцатипустотный | 1400 | 0,52 | 0,64 | 0,76 |
| Кладка или облицовка поверхностей натуральным камнем | ||||
| Гранит или базальт | 2800 | 3,49 | 3,49 | 3,49 |
| Мрамор | 2800 | 2,91 | 2,91 | 2,91 |
| Туф | 2000 | 0,76 | 0,93 | 1,05 |
| — то же, но с плотностью | 1800 | 0,56 | 0,70 | 0,81 |
| — то же, но с плотностью | 1600 | 0,41 | 0,52 | 0,64 |
| — то же, но с плотностью | 1400 | 0,33 | 0,43 | 0,52 |
| — то же, но с плотностью | 1200 | 0,27 | 0,35 | 0,41 |
| — то же, но с плотностью | 1000 | 0,21 | 0,24 | 0,29 |
| Известняк | 2000 | 0,93 | 1,16 | 1,28 |
| — то же, но с плотностью | 1800 | 0,70 | 0,93 | 1,05 |
| — то же, но с плотностью | 1600 | 0,58 | 0,73 | 0,81 |
| — то же, но с плотностью | 1400 | 0,49 | 0,56 | 0,58 |
Таблица коэффициентов теплопроводности бетонов различного типа
| Наименование материала | ρ кг/м³ |
λ₀ Вт/(м×℃) |
λА Вт/(м×℃) |
λБ Вт/(м×℃) |
|---|---|---|---|---|
| Бетоны на плотном заполнителе | ||||
| Железобетон | 2500 | 1.69 | 1.92 | 2.04 |
| Бетон на натуральном гравии или щебне | 2400 | 1.51 | 1.74 | 1.86 |
| Бетоны на натуральных пористых заполнителях | ||||
| Пемзобетон | 1600 | 0.52 | 0.6 | 0.68 |
| — то же, но с плотностью | 1400 | 0.42 | 0.49 | 0.54 |
| — то же, но с плотностью | 1200 | 0.34 | 0.4 | 0.43 |
| — то же, но с плотностью | 1000 | 0.26 | 0.3 | 0.34 |
| — то же, но с плотностью | 800 | 0.19 | 0.22 | 0.26 |
| Туфобетон | 1800 | 0.64 | 0.87 | 0.99 |
| — то же, но с плотностью | 1600 | 0.52 | 0.7 | 0.81 |
| — то же, но с плотностью | 1400 | 0.41 | 0.52 | 0.58 |
| — то же, но с плотностью | 1200 | 0.29 | 0.41 | 0.47 |
| Бетон на вулканическом шлаке | 1600 | 0.52 | 0.64 | 0.7 |
| — то же, но с плотностью | 1400 | 0.41 | 0.52 | 0.58 |
| — то же, но с плотностью | 1200 | 0.33 | 0.41 | 0.47 |
| — то же, но с плотностью | 1000 | 0.24 | 0.29 | 0.35 |
| — то же, но с плотностью | 800 | 20 | 0.23 | 0.29 |
| Бетоны на искусственных пористых наполнителях | ||||
| Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией | 1200 | 0.41 | 0.52 | 0.58 |
| — то же, но с плотностью | 1000 | 0.33 | 0.41 | 0.47 |
| — то же, но с плотностью | 800 | 0.23 | 0.29 | 0.35 |
| Керамзитобетон на керамзитовом песке или керамзитопенобетон | 1800 | 66 | 0.8 | 0.92 |
| — то же, но с плотностью | 1600 | 0.58 | 0.67 | 0.79 |
| — то же, но с плотностью | 1400 | 0.47 | 0.56 | 0.65 |
| — то же, но с плотностью | 1200 | 0.36 | 0.44 | 0.52 |
| — то же, но с плотностью | 1000 | 0.27 | 0.33 | 0.41 |
| — то же, но с плотностью | 800 | 0.21 | 0.24 | 0.31 |
| — то же, но с плотностью | 600 | 0.16 | 0.2 | 0.26 |
| — то же, но с плотностью | 500 | 0.14 | 0.17 | 0.23 |
| Керамзитобетон на перлитовом песке | 1000 | 0.28 | 0.35 | 0.41 |
| — то же, но с плотностью | 800 | 0.22 | 0.29 | 0.35 |
| Перлитобетон | 1200 | 0.29 | 0.44 | 0.5 |
| — то же, но с плотностью | 1000 | 0.22 | 0.33 | 0.38 |
| — то же, но с плотностью | 800 | 0.16 | 0.27 | 0.33 |
| — то же, но с плотностью | 600 | 0.12 | 0.19 | 0.23 |
| Шлакопемзобетон | 1800 | 0.52 | 0.63 | 0.76 |
| — то же, но с плотностью | 1600 | 0.41 | 0.52 | 0.63 |
| — то же, но с плотностью | 1400 | 0.35 | 0.44 | 0.52 |
| — то же, но с плотностью | 1200 | 0.29 | 0.37 | 0.44 |
| — то же, но с плотностью | 1000 | 0.23 | 0.31 | 0.37 |
| Шлакопемзопено и шлакопемзогазобетон | 1600 | 0.47 | 0.63 | 0.7 |
| — то же, но с плотностью | 1400 | 0.35 | 0.52 | 0.58 |
| — то же, но с плотностью | 1200 | 0.29 | 0.41 | 0.47 |
| — то же, но с плотностью | 1000 | 0.23 | 0.35 | 0.41 |
| — то же, но с плотностью | 800 | 0.17 | 0.29 | 0.35 |
| Вермикулетобетон | 800 | 0.21 | 0.23 | 0.26 |
| — то же, но с плотностью | 600 | 0.14 | 0.16 | 0.17 |
| — то же, но с плотностью | 400 | 0.09 | 0.11 | 0.13 |
| — то же, но с плотностью | 300 | 0.08 | 0.09 | 0.11 |
| Ячеистые бетоны | ||||
| Газобетон, пенобетон, газосиликат, пеносиликат | 1000 | 0.29 | 0.41 | 0.47 |
| — то же, но с плотностью | 800 | 0.21 | 0.33 | 0.37 |
| — то же, но с плотностью | 600 | 0.14 | 0.22 | 0.26 |
| — то же, но с плотностью | 400 | 0.11 | 0.14 | 0.15 |
| — то же, но с плотностью | 300 | 0.08 | 0.11 | 0.13 |
| Газозолобетон, пенозолобетон | 1200 | 0.29 | 0.52 | 0.58 |
| — то же, но с плотностью | 1000 | 0.23 | 0.44 | 0.59 |
| — то же, но с плотностью | 800 | 0.17 | 0.35 | 0.41 |
Таблица коэффициентов теплопроводности строительных растворов на цементной, известковой, гипсовой основе
| Наименование материала | ρ кг/м³ |
λ₀ Вт/(м×℃) |
λА Вт/(м×℃) |
λБ Вт/(м×℃) |
|---|---|---|---|---|
| Обычный цементно-песчаный раствор | 1800 | 0.58 | 0.76 | 0.93 |
| Сложный раствор из цемента, песка, извести | 1700 | 0.52 | 0.7 | 0.87 |
| Цементно-шлаковый раствор | 1400 | 0.41 | 0.52 | 0.64 |
| Цементно-перлитовый раствор | 1000 | 0.21 | 0.26 | 0.3 |
| — то же, но с плотностью | 800 | 0.16 | 0.21 | 0.26 |
| Известково-песчаный раствор | 1600 | 0.47 | 0.7 | 0.81 |
| — то же, но с плотностью | 1200 | 0.35 | 0.47 | 0.58 |
| Гипсово-перлитовый раствор | 600 | 0.14 | 0.19 | 0.23 |
| Гипсово-перлитовый поризованный раствор | 500 | 0.12 | 0.15 | 0.19 |
| — то же, но с плотностью | 400 | 0.09 | 0.13 | 0.15 |
| Гипсовые плиты литые конструкционные | 1200 | 0.35 | 0.41 | 0.47 |
| — то же, но с плотностью | 1000 | 0.23 | 0.29 | 0.35 |
| Листы гипсокартона (сухая штукатурка) | 800 | 0.15 | 0.19 | 0.21 |
Таблица коэффициентов теплопроводности дерева, изделий на основе древесины, а также других природных материалов
| Наименование материала | ρ кг/м³ |
λ₀ Вт/(м×℃) |
λА Вт/(м×℃) |
λБ Вт/(м×℃) |
|---|---|---|---|---|
| Хвойная древесина (сосна иди ель) поперек волокон | 500 | 0,09 | 0,14 | 0,18 |
| — они же — вдоль волокон | 500 | 0,18 | 0,29 | 0,35 |
| Древесина плотных лиственных пород (дуб, бук, ясень) поперек волокон | 700 | 0,1 | 0,18 | 0,23 |
| — они же — вдоль волокон | 700 | 0,23 | 0,35 | 0,41 |
| Клееная фанера | 600 | 0,12 | 0,15 | 0,18 |
| Облицовочный картон | 1000 | 0,18 | 0,21 | 0,23 |
| Картон строительный многослойный | 650 | 0,13 | 0,15 | 0,18 |
| Плиты древесно-волокнистые (ДВП), древесно-стружечные (ДСП), ориентированно-стружечные (ОСП) | 1000 | 0,15 | 0,23 | 0,29 |
| — то же, но для плотности | 800 | 0,13 | 0,19 | 0,23 |
| — то же, но для плотности | 600 | 0,11 | 0,13 | 0,16 |
| — то же, но для плотности | 400 | 0,08 | 0,11 | 0,13 |
| — то же, но для плотности | 200 | 0,06 | 0,07 | 0,08 |
| Плиты фибролитовые, арболит на основе портландцемента | 800 | 0,16 | 0,24 | 0,3 |
| — то же, но для плотности | 600 | 0,12 | 0,18 | 0,23 |
| — то же, но для плотности | 400 | 0,08 | 0,13 | 0,16 |
| — то же, но для плотности | 300 | 0,07 | 0,11 | 0,14 |
| Плиты камышитовые | 300 | 0,07 | 0,09 | 0,14 |
| — то же, но для плотности | 200 | 0,06 | 0,07 | 0,09 |
| Плиты торфяные термоизоляционные | 300 | 0,07 | 0,08 | |
| — то же, но для плотности | 200 | 0,06 | ||
| Пакля строительная | 150 | 0,05 | 0,06 | 0,07 |
Таблица коэффициентов теплопроводности материалов, применяемых в термоизоляционных целях
| Наименование материала | ρ кг/м³ |
λ₀ Вт/(м×℃) |
λА Вт/(м×℃) |
λБ Вт/(м×℃) |
|---|---|---|---|---|
| Минеральная вата, стекловата | ||||
| Маты минеральной ваты прошивные или на синтетическом связующем | 125 | 0.07 | ||
| — то же, но для плотности | 75 | 0.06 | ||
| — то же, но для плотности | 50 | 0.06 | ||
| Плиты минеральной ваты на синтетическом и битумном связующих — мягкие, полужесткие и жесткие | 350 | 0.09 | 0.11 | |
| — то же, но для плотности | 300 | 0.09 | ||
| — то же, но для плотности | 200 | 0.07 | 0.08 | |
| — то же, но для плотности | 100 | 0.06 | 0.07 | |
| — то же, но для плотности | 50 | 0.06 | ||
| Плиты минеральной ваты на органофосфатном связующем — повышенной жесткости | 200 | 0.07 | ||
| Плиты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем | 50 | 0.06 | ||
| Маты и полосы из стеклянного волокна прошивные | 150 | 0.07 | ||
| Синтетические утеплители | ||||
| Пенополистирол | 150 | 0.05 | 0.06 | |
| — то же, но для плотности | 100 | |||
| — то же, но для плотности | 40 | 0.05 | ||
| Пенопласт ПХВ-1 и ПВ-1 | 125 | 0.06 | ||
| — то же, но для плотности | 100 и менее | 0.05 | ||
| Пенополиуретан плитный | 80 | 0.05 | 0.05 | |
| — то же, но для плотности | 60 | |||
| — то же, но для плотности | 40 | 0.04 | 0.04 | |
| Пенополиуретан напылением | 35 | |||
| Плиты из резольноформальдегидного пенопласта | 100 | |||
| — то же, но для плотности | 75 | 0.05 | 0.07 | |
| — то же, но для плотности | 50 | 0.05 | ||
| — то же, но для плотности | 40 | 0.06 | ||
| Пенополиэтилен | 30 | 0.03 | ||
| Плиты из полиизоцианурата (PIR) | 35 | |||
| Перлитопласт-бетон | 200 | 0.06 | ||
| — то же, но для плотности | 100 | 0.05 | ||
| Перлитофосфогелевые изделия | 300 | 0.08 | 0.12 | |
| — то же, но для плотности | 200 | 0.07 | 0.09 | |
| Каучук вспененный | 85 | 0.04 | ||
| Утеплители на натуральной основе | ||||
| Эковата | 60 | |||
| — то же, но для плотности | 45 | 0.05 | ||
| — то же, но для плотности | 35 | |||
| Пробка техническая | 50 | |||
| Листы пробковые | 220 | |||
| Плиты льнокостричные термоизоляционные | 250 | |||
| Войлок строительный шерстяной | 300 | |||
| — то же, но для плотности | 150 | |||
| Древесные опилки | 400 | 1.05 | 1.12 | |
| — то же, но для плотности | 200 | |||
| Керамзит — гравий | 800 | 0.18 | 0.21 | 0.23 |
| — то же, но для плотности | 600 | 0.14 | 0.17 | 0.2 |
| — то же, но для плотности | 400 | 0.12 | 0.13 | 0.14 |
| — то же, но для плотности | 300 | 0.12 | 0.13 | |
| — то же, но для плотности | 200 | 0.11 | 0.12 | |
| Шунгизит — гравий | 800 | 0.16 | 0.2 | 0.23 |
| — то же, но для плотности | 600 | 0.13 | 0.16 | 0.2 |
| — то же, но для плотности | 400 | 0.11 | 0.13 | 0.14 |
| Щебень из доменного шлака, шлаковой пемзы и аглоперита | 800 | 0.18 | 0.21 | 0.26 |
| — то же, но для плотности | 600 | 0.15 | 0.18 | 0.21 |
| — то же, но для плотности | 400 | 0.14 | 0.16 | |
| Щебень и песок из вспученного перлита | 600 | 0.11 | 0.12 | |
| — то же, но для плотности | 400 | 0.09 | ||
| — то же, но для плотности | 200 | 0.08 | ||
| Вермикулит вспученный | 200 | 0.09 | 0.11 | |
| — то же, но для плотности | 100 | 0.08 | ||
| Песок строительный сухой | 1600 | 0.35 | 0.47 | 0.58 |
| Пеностекло или газостекло | ||||
| Пеностекло или газо-стекло | 400 | 0.11 | 0.12 | 0.14 |
| — то же, но для плотности | 300 | 0.09 | 0.11 | 0.12 |
| — то же, но для плотности | 200 | 0.07 | 0.08 | 0.09 |
Таблица коэффициентов теплопроводности кровельных, гидроизоляционных, облицовочных, рулонных и наливных напольных покрытий
| Наименование материала | ρ кг/м³ |
λ₀ Вт/(м×℃) |
λА Вт/(м×℃) |
λБ Вт/(м×℃) |
|---|---|---|---|---|
| Асбестоцементные | ||||
| Листы асбестоцементные плоские («плоский шифер») | 1800 | 0.35 | 0.47 | 0.52 |
| — то же, но для плотности | 1600 | 0.23 | 0.35 | 0.41 |
| На битумной основе | ||||
| Битумы нефтяные строительные и кровельные | 1400 | 0.27 | 0.27 | 0.27 |
| — то же, но для плотности | 1200 | 0.22 | 0.22 | 0.22 |
| — то же, но для плотности | 1000 | 0.17 | 0.17 | 0.17 |
| Асфальтобетон | 2100 | 1.05 | 1.05 | 1.05 |
| Изделия из вспученного перлита на битумном связующем | 400 | 0.12 | 0.13 | |
| — то же, но для плотности | 300 | 0.09 | ||
| Рубероид, пергамин, толь, гибкая черепица | 600 | 0.17 | 0.17 | 0.17 |
| Линолеумы и наливные полимерные полы | ||||
| Линолеум поливинилхлоридный многослойный | 1800 | 0.38 | 0.38 | 0.38 |
| — то же, но для плотности | 1600 | 0.33 | 0.33 | 0.33 |
| Линолеум поливинилхлоридный на тканевой подоснове | 1800 | 0.35 | 0.35 | 0.35 |
| — то же, но для плотности | 1600 | 0.29 | 0.29 | 0.29 |
| — то же, но для плотности | 1400 | 0.23 | 0.23 | 0.23 |
| Пол наливной полиуретановый | 1500 | 0.32 | 0.32 | 0.32 |
| Пол наливной эпоксидный | 1450 |
Таблица коэффициентов теплопроводности металлов и стекла
| Наименование материала | ρ кг/м³ |
λ₀ Вт/(м×℃) |
λА Вт/(м×℃) |
λБ Вт/(м×℃) |
|---|---|---|---|---|
| Сталь, в том числе — арматурная стержневая | 7850 | 58 | 58 | 58 |
| Чугун | 7200 | 50 | 50 | 50 |
| Алюминий | 2600 | 221 | 221 | 221 |
| Медь | 8500 | 407 | 407 | 407 |
| Бронза | ||||
| Латунь | ||||
| Стекло кварцевое оконное | 2500 | 0.76 | 0.76 | 0.76 |
Сейчас для утепления различных строений используются, преимущественно, синтетические материалы. Они имеют отличные характеристики, а также в большинстве своем очень удобны в монтаже.
Исходя из значений в таблицах выше, из категории синтетических утеплителей одним из самых энергоэффективных является PIR-плита. При плотности всего 35 кг/м³ коэффициент теплопроводности у нее в среднем составляет 0,024 Вт/м*К. Но он может быть и меньше в зависимости от технологии производства PIR-плиты у того или иного производителя.
Так, например, PIR-плиты LOGICPIR от российского производителя ТЕХНОНИКОЛЬ имеют показатель теплопроводности всего 0,022 Вт/м*К. Почему значение так снижается? Дело в том, что этот вид утеплителя с обеих сторон имеет фольгированный слой. Фольга, как известно, сама по себе способна отлично отражать тепловую энергию в обратную сторону, то есть в помещение. Благодаря этому свойству энергоэффективность материала растет, а теплопотери в доме снижаются. Таким образом PIR-утеплитель, имеющий такой слой с одной и другой стороны, гораздо лучше выполняет свои функции, чем, например, PIR-материал с бумажным технологическим покрытием.
В целом же LOGICPIR — обычная PIR-плита, которая представляет собой пористый материал с множеством микроячеек, наполненных воздухом. Она очень тонкая (толщина варьируется в пределах 2-5 см), легкая, не нагружает строительные конструкции, но при этом прочная и достаточно плотная, чтобы выдерживать некоторые физические воздействия. Инертна к химическим воздействиям, биологически устойчива и, кроме того, не склонна к возгораниям.
Во время эксплуатации (а срок использования PIR-плит LOGICPIR составляет 50 лет) материал не теряет своих свойств. Его коэффициент теплопроводности не меняется даже при намокании: сам по себе утеплитель не впитывает воду. Дополнительную парозащиту обеспечивает и тот самый фольгированный слой — если при монтаже плит проклеить все стыки алюминиевым скотчем, то формируется непрерывный слой пароизоляции, не пропускающий влагу. Словом, это неплохой вариант синтетического утеплителя с одними из самых высоких характеристик.
Видео: Утепление каркасного дома PIR плитами
Для чего используются такие расчеты в практическом приложении?
Оценка эффективности имеющейся термоизоляции
А для чего бывает необходимо вычислять это сопротивление, какая от этого практическая польза?
Такими расчетами можно очень точно оценить степень термоизоляции своего жилья.
Дело в том, что для различных климатических регионов России специалистами рассчитаны так называемые нормативные показатели этого сопротивления теплопередаче, отдельно для стен, перекрытий и покрытий. То есть если сопротивление конструкции отвечает этой норме, то за утепление можно быть спокойным.
Значение этих нормированных сопротивлений для разных строительных конструкций можно найти, воспользовавшись предлагаемой картой схемой.
Если не дотягивает – надо принимать меры, усиливать термоизоляцию, чтобы минимизировать потери тепла. И, стало быть, решить обратную задачу. То есть с использованием той же формулы (сопротивление от коэффициента теплопроводности и толщины) найти ту толщину утепления, которая восполнит имеющийся «дефицит» до нормы.
Ну а если термоизоляции пока нет, то тут и вовсе все просто. Тогда потребуется определить, какой слой выбранного утеплительного материала обеспечит выход на нормированное значение сопротивления теплопередаче.
Определение уровня тепловых потерь
Еще одна важная задача – это определение величины тепловых потерь через ограждающую конструкцию. Такие вычисления бывают необходимы когда, например, определяется требуемая мощность системы отопления. Как по помещениям — для правильной расстановки обогревательных приборов (радиаторов), так и общая — для выбора оптимальной модели котла.
Дело в том, что это сопротивление описывается еще одной формулой, уже от разницы температур и количества тепла, уходящего через ограждающую конструкцию площадью один квадратный метр.
R = Δt / q
Δt — разница температур по обе стороны конструкции, ℃.
q — удельное количество теряемого тепла, Вт.
То есть если известна площадь ограждающей конструкции и ее термическое сопротивление (определенное, например, через толщину и коэффициент теплопроводности), если известно, для каких условий производится расчет (например, нормальная температура в помещении и самые сильные морозы, присущие данной местности), то можно спрогнозировать и тепловые потери через эту конструкцию.
Q = S × Δt/R
Q — теплопотери через ограждающую конструкцию, Вт.
S — площадь этой конструкции, м².
Такие расчеты в помещении проводятся для всех ограждающих конструкций, контактирующих с холодом, и затем определяется суммарные потери, которые должны компенсироваться системой отопления. Или, если эти потери получаются слишком большими – это становится побудительным мотивом к усовершенствованию системы термоизоляции – что-то с ней не так.
Еще одна ремарка. Это мы говорили о конструкциях, состоящих из нескольких слоев разных строительных и утеплительных материалов. А как быть с окнами? Как для них просчитывается сопротивление теплопередаче?
Методика здесь – несколько иная, и самостоятельно заниматься такими расчетами вряд ли имеет смысл. Можно воспользоваться таблицей, в которой уже имеются готовые значения сопротивления для различных типов конструкций окон.
Таблица приведенных значений сопротивления теплопередаче для окон, остекленных балконных дверей, световых проемов (фонарей)
| Материал и схема запонения проема | Приведенное термическое Ro, м ² × °С/Вт | |
|---|---|---|
| Д и ПВХ | А | |
| Двойное остекление в спаренных переплетах | 0.4 | — |
| Двойное остекление в раздельных переплетах | 0.44 | 0,34* |
| Тройное остекление в раздельно-спаренных переплетах | 0.55 | 0.46 |
| Однокамерный стеклопакет: | ||
| — из обычного стекла | 0.38 | 0.34 |
| — из стекла с твердым селективным покрытием | 0.51 | 0.43 |
| — из стекла с мягким селективным покрытием | 0.56 | 0.47 |
| Двухкамерный стеклопакет: | ||
| — из обычного стекла (с межстекольным расстоянием 6 мм) | 0.51 | 0.43 |
| — из обычного стекла (с межстекольным расстоянием 12 мм) | 0.54 | 0.45 |
| — из стекла с твердым селективным покрытием | 0.58 | 0.48 |
| — из стекла с мягким селективным покрытием | 0.68 | 0.52 |
| — из стекла с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном | 0.65 | 0.53 |
| Обычное стекло и однокамерный стеклопакет в раздельных переплетах: | ||
| — из обычного стекла | 0.56 | — |
| — из стекла с твердым селективным покрытием | 0.65 | — |
| — из стекла с мягким селективным покрытием | 0.72 | — |
| — из стекла с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном | 0.69 | — |
| Обычное стекло и двухкамерный стеклопакет в раздельных переплетах: | ||
| — из обычного стекла | 0.68 | — |
| — из стекла с твердым селективным покрытием | 0.74 | — |
| — из стекла с мягким селективным покрытием | 0.81 | — |
| — из стекла с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном | 0.82 | — |
| Два однокамерных стеклопакета в спаренных переплетах | 0.7 | — |
| Два однокамерных стеклопакета в раздельных переплетах | 0.74 | — |
| Четырехслойное остекление в двух спаренных переплетах | 0.8 | — |
| Блоки стеклянные пустотные (с шириной кладочных швов 6 мм) размером: | ||
| -200×200 ×100 мм | 0,31 (без переплета) | |
| -250×250 ×100 мм | 0,33 (без переплета) | |
| Примечания: | ||
| Д и ПВХ — переплеты из дерева или пластика (поливинилхлорида) | ||
| А — переплеты из алюмииия | ||
| * — перепеты из стали | ||
| все указанные значения даны для площади остекления 75% от площади светового проема |
Понятно, что тепловые потери будут считаться, исходя из площади остекления и разницы температур.
Надо заметить, что профессиональные теплотехнические расчеты учитывают еще и множество различных поправочных коэффициентов, в том числе на инсоляцию (воздействие солнечных лучей), светопоглощающие и отражающие свойства поверхностей, неоднородность конструкций и другие. Но для самостоятельной первичной оценки достаточно и того алгоритма, что приведен выше.
Для любителей же более обстоятельного подхода можно порекомендовать следующий видеосюжет:
Видео: Алгоритмы профессионального расчета сопротивления теплопередаче стен
Мы же завершим публикацию онлайн-калькулятором, который вполне позволяет на бытовом уровне решить ряд задач, о которых шла речь выше.
Калькулятор расчета термического сопротивления ограждающей конструкции
Перейти к расчётам
Пояснения по работе с калькулятором
Программа несложна, но все же требует некоторых пояснений.
Предлагаемый алгоритм расчета позволяет провести вычисления сопротивления теплопередаче для любой ограждающей конструкции, включающей от одного до пяти различных слоев.
- Первый слой пусть будет считаться по умолчанию основным. Для него указывается:
— его толщина в миллиметрах (так сделано для удобства, а перевод в метры программа выполнит самостоятельно).
— коэффициент теплопроводности материала, из которого создан этот слой. Значение берется из таблиц, с учетом режима эксплуатации А или Б. При вводе значения в калькулятор вместо запятой в качестве десятичного разделителя используется точка.
- Вторым слоем предлагается указать имеющуюся (если есть) или планируемую термоизоляцию. Здесь уже на выбор – если оставить по умолчанию «нет», то программа проигнорирует этот слой. Если согласиться – появятся поля ввода данных, те же толщина и коэффициент теплопроводности.
- Аналогично по выбору пользователя вводятся или игнорируются еще три произвольных слоя. Это, кстати, могут быть внешняя и внутренняя отделка, если она выполнена из значимых для теплопроводности материалов, многослойная кладка стены и т.п.
- Если задача стоит только в определении сопротивления теплопередаче, то можно сразу переходить к клавише «РАССЧИТАТЬ…».
- Ну а если есть желание еще и найти величину тепловых потерь через рассчитываемую ограждающую конструкцию, то ставится отметка «да, включить дополнительный расчёт». В этом случае появятся еще три поля ввода данных – площадь ограждающей конструкции, температура в помещении и температура на улице.
Уличную температуру для расчетов, как правило, берут минимальную, свойственную самой холодной декаде зимы в регионе проживания. Так задается необходимый запас мощности отопительного оборудования и эффективности системы утепления. Домашнюю температуру обычно считают в пределах 20÷24 ℃ для жилых помещений. Для нежилых (подъезды, коридоры, кладовые и т.п.) можно ограничиться +15 ℃. Для ванных, душевых, бань – порядка 35 ℃.
Рассчитанное термическое сопротивление показывается первой строкой появляющегося результата. Если был выбран вариант с вычислением тепловых потерь, то их значение (в ваттах) будет указано во второй строке.
Что значит коэффициент теплопроводности?
Коэффициент теплопроводности — это физическая величина, которая описывает способность материала передавать тепло. Он определяет количество тепла, которое проходит через единицу площади материала за единицу времени при разности температур между двумя сторонами материала.
Коэффициент теплопроводности обычно выражается в единицах Вт/(м·К) и зависит от свойств материала, таких как теплоемкость, плотность и температурный градиент.
Материалы с высоким коэффициентом теплопроводности хорошо проводят тепло и могут использоваться для передачи или распределения тепла, например, медь или алюминий. Материалы с низким коэффициентом теплопроводности, например, изоляционные материалы, служат для сокращения потерь тепла в системах отопления и кондиционирования.