В современном мире важным аспектом частного дома является его энергоэффективность. То есть способность тратить минимальное количество энергии на поддержание комфортного климата в доме. Чтобы тратить меньше энергии, необходимо позаботится о сокращении ее потерь.
Теплопроводность материалов — это способность материала сохранять тепло в холодное время и удерживать прохладу летом.
Теплоёмкость — количество теплоты, поглощаемой (выделяемой) телом в процессе нагревания (остывания) на 1 кельвин.
Плотность — отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму.
Удельная теплоемкость материалов
Теплоемкость – это физическая величина, описывающая способность того или иного материала накапливать в себе температуру от нагретой окружающей среды. Количественно удельная теплоемкость равна количеству энергии, измеряемой в Дж, необходимой для того, чтобы нагреть тело массой 1 кг на 1 градус. Ниже представлена таблица удельной теплоемкости наиболее распространенных в строительстве материалов.
Для того, чтобы рассчитать теплоемкость того или иного материала, необходимо обладать такими данными, как:
- вид и объем нагреваемого материала (V);
- показатель удельной теплоемкости этого материала (Суд);
- удельный вес (mуд);
- начальную и конечную температуры материала.
Теплоаккумулирующая способность материалов
Теплоаккумулирующая способность материалов, то есть способность материала удерживать тепло, оценивается удельной теплоемкостью, т.е. количеством тепла (в кДж), необходимым для повышения температуры одного килограмма материала на один градус. Например, вода имеет удельную теплоемкость, равную 4,19 кДж/(кг*K). Это значит, например, что для повышения температуры 1 кг воды на 1°K требуется 4,19 кДж.
Таблица 1. Сравнение некоторых теплоаккумулирующих материалов
| Материал | Плотность, кг/м 3 | Теплоемкость, кДж/(кг*K) | Коэффициент теплопроводности, Вт/(м*K) | Масса ТАМ для теплоаккумулирования 1 ГДж теплоты при Δ= 20 K, кг | Относительная масса ТАМ по отношению к массе воды, кг/кг | Объем ТАМ для теплоаккумулирования 1 ГДж теплоты при Δ= 20 K, м 3 | Относительный объем ТАМ по отношению к объему воды, м 3 /м 3 |
| Гранит, галька | 1600 | 0,84 | 0,45 | 59500 | 5 | 49,6* | 4,2 |
| Вода | 1000 | 4,2 | 0,6 | 11900 | 1 | 11,9 | 1 |
| Глауберова соль (декагидрат сульфата натрия)* | 14600 т 1300 ж | 1,92 т 3,26 ж | 1,85 т 1,714 ж | 3300 | 0,28 | 2,26 | 0,19 |
| Парафин* | 786 т | 2,89 т | 0,498 т | 3750 | 0,32 | 4,77 | 0,4 |
Теплоемкость строительных материалов
Теплоемкость материалов, таблица по которой приведена выше, зависит от плотности и коэффициента теплопроводности материала.
А коэффициент теплопроводности, в свою очередь, зависит от крупности и замкнутости пор. Мелкопористый материал, имеющий замкнутую систему пор, обладает большей теплоизоляцией и, соответственно, меньшей теплопроводностью, нежели крупнопористый.
Это очень легко проследить на примере наиболее распространенных в строительстве материалов. На рисунке, представленном ниже, показано каким образом влияет коэффициент теплопроводности и толщина материала на теплозащитные качества наружных ограждений.
Из рисунка видно, что строительные материалы с меньшей плотностью обладают меньшим коэффициентом теплопроводности. Однако так бывает не всегда. Например, существуют волокнистые виды теплоизоляции, для которых действует противоположная закономерность: чем меньше плотность материала, тем выше будет коэффициент теплопроводности.
Поэтому нельзя доверять исключительно показателю относительной плотности материала, а стоит учитывать и другие его характеристики.
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.
«Практическое применение» огромной разницы в теплопроводности материалов – пробка, подсунутая под скобу металлической крышки кастрюли. Снять такую крышку с кипящей на плите посуды можно голыми пальцами, не опасаясь ожога.
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.
Одинаковая термоизоляционная способность – и совершенно разные толщины. Хороший пример по разнице в теплопроводности.
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:
Климатические зоны территории России по уровню влажности: 1 –влажная; 2 – нормальная; 3 – сухая.
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 | tв > 0 ℃ | tв | |
| 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 | ||||
| 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 | 0,064 | 0,07 | 0,08 |
| — то же, но для плотности | 200 | 0,052 | 0,06 | 0,064 |
| 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 | 0.056 | 0.064 | 0.07 |
| — то же, но для плотности | 75 | 0.052 | 0.06 | 0.064 |
| — то же, но для плотности | 50 | 0.048 | 0.052 | 0.06 |
| Плиты минеральной ваты на синтетическом и битумном связующих — мягкие, полужесткие и жесткие | 350 | 0.091 | 0.09 | 0.11 |
| — то же, но для плотности | 300 | 0.084 | 0.087 | 0.09 |
| — то же, но для плотности | 200 | 0.07 | 0.076 | 0.08 |
| — то же, но для плотности | 100 | 0.056 | 0.06 | 0.07 |
| — то же, но для плотности | 50 | 0.048 | 0.052 | 0.06 |
| Плиты минеральной ваты на органофосфатном связующем — повышенной жесткости | 200 | 0.064 | 0.07 | 0.076 |
| Плиты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем | 50 | 0.056 | 0.06 | 0.064 |
| Маты и полосы из стеклянного волокна прошивные | 150 | 0.061 | 0.064 | 0.07 |
| Синтетические утеплители | ||||
| Пенополистирол | 150 | 0.05 | 0.052 | 0.06 |
| — то же, но для плотности | 100 | 0.041 | 0.041 | 0.052 |
| — то же, но для плотности | 40 | 0.038 | 0.041 | 0.05 |
| Пенопласт ПХВ-1 и ПВ-1 | 125 | 0.052 | 0.06 | 0.064 |
| — то же, но для плотности | 100 и менее | 0.041 | 0.05 | 0.052 |
| Пенополиуретан плитный | 80 | 0.041 | 0.05 | 0.05 |
| — то же, но для плотности | 60 | 0.035 | 0.041 | 0.041 |
| — то же, но для плотности | 40 | 0.029 | 0.04 | 0.04 |
| Пенополиуретан напылением | 35 | 0.027 | 0.033 | 0.035 |
| Плиты из резольноформальдегидного пенопласта | 100 | 0.047 | 0.052 | 0.076 |
| — то же, но для плотности | 75 | 0.043 | 0.05 | 0.07 |
| — то же, но для плотности | 50 | 0.041 | 0.05 | 0.064 |
| — то же, но для плотности | 40 | 0.038 | 0.041 | 0.06 |
| Пенополиэтилен | 30 | 0.03 | 0.032 | 0.035 |
| Плиты из полиизоцианурата (PIR) | 35 | 0.024 | 0.028 | 0.031 |
| Перлитопласт-бетон | 200 | 0.041 | 0.052 | 0.06 |
| — то же, но для плотности | 100 | 0.035 | 0.041 | 0.05 |
| Перлитофосфогелевые изделия | 300 | 0.076 | 0.08 | 0.12 |
| — то же, но для плотности | 200 | 0.064 | 0.07 | 0.09 |
| Каучук вспененный | 85 | 0.035 | 0.04 | 0.045 |
| Утеплители на натуральной основе | ||||
| Эковата | 60 | 0.041 | 0.054 | 0.062 |
| — то же, но для плотности | 45 | 0.038 | 0.05 | 0.055 |
| — то же, но для плотности | 35 | 0.035 | 0.042 | 0.045 |
| Пробка техническая | 50 | 0.037 | 0.043 | 0.048 |
| Листы пробковые | 220 | 0.035 | 0.041 | 0.045 |
| Плиты льнокостричные термоизоляционные | 250 | 0.054 | 0.062 | 0.071 |
| Войлок строительный шерстяной | 300 | 0.057 | 0.065 | 0.072 |
| — то же, но для плотности | 150 | 0.045 | 0.051 | 0.059 |
| Древесные опилки | 400 | 0.092 | 1.05 | 1.12 |
| — то же, но для плотности | 200 | 0.071 | 0.078 | 0.085 |
| Засыпки минеральные | ||||
| 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 | 0.108 | 0.12 | 0.13 |
| — то же, но для плотности | 200 | 0.099 | 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 | 1.122 | 0.14 | 0.16 |
| Щебень и песок из вспученного перлита | 600 | 0.11 | 0.111 | 0.12 |
| — то же, но для плотности | 400 | 0.076 | 0.087 | 0.09 |
| — то же, но для плотности | 200 | 0.064 | 0.076 | 0.08 |
| Вермикулит вспученный | 200 | 0.076 | 0.09 | 0.11 |
| — то же, но для плотности | 100 | 0.064 | 0.076 | 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 | 0.111 | 0.12 | 0.13 |
| — то же, но для плотности | 300 | 0.067 | 0.09 | 0.099 |
| 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 | 0.029 | 0.029 | 0.029 |
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 | 7500÷9300 | 25÷105 | 25÷105 | 25÷105 |
| Латунь | 8100÷8800 | 70÷120 | 70÷120 | 70÷120 |
| 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.
Сравнение теплопроводности PIR-плит и других материалов
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.
PIR-плита ТЕХНОНИКОЛЬ
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
Сравнительная характеристика теплоемкости основных строительных материалов
Для того, чтобы сравнить теплоемкость наиболее популярных строительных материалов, таких дерево, кирпич и бетон, необходимо рассчитать величину теплоемкости для каждого из них.
В первую очередь нужно определиться с удельной массой дерева, кирпича и бетона. Известно, что 1 м3 дерева весит 500 кг, кирпича – 1700 кг, а бетона – 2300 кг. Если мы берем стенку, толщина которой составляет 35 см, то путем нехитрых расчетов получим, что удельная масса 1 кв.м дерева составит 175 кг, кирпича – 595 кг, а бетона – 805 кг. Далее выберем значение температуры, при которой будет происходить накопление тепловой энергии в стенах. Например, это будет происходить в жаркий летний день с температурой воздуха 270С. Для выбранных условий рассчитываем теплоемкость выбранных материалов:
- Стена из дерева: С=СудхmудхΔТ; Сдер=2,3х175х27=10867,5 (кДж);
- Стена из бетона: С=СудхmудхΔТ; Сбет=0,84х805х27= 18257,4 (кДж);
- Стена из кирпича: С=СудхmудхΔТ; Скирп=0,88х595х27= 14137,2 (кДж).
Из произведенных расчетов видно, что при одинаковой толщине стены наибольшим показателем теплоемкости обладает бетон, а наименьшим – дерево. О чем это говорит? Это говорит о том, что в жаркий летний день максимальное количество тепла будет накапливаться в доме, выполненном из бетона, а наименьшее – из дерева.
Этим объясняет тот факт, что в деревянном доме в жаркую погоду прохладно, а в холодную погоду тепло. Кирпич и бетон легко накапливают в себе достаточно большое количество тепла из окружающей среды, но так же легко и расстаются с ним.
Теплоемкость и теплопроводность материалов
Теплопроводность – это физическая величина материалов, описывающая способность проникновения температуры с одной поверхности стены на другую.
Для создания комфортных условий в помещении необходимо, чтобы стены обладали высоким показателем теплоемкости и низким коэффициентом теплопроводности. В этом случае стены дома будут в состоянии накапливать тепловую энергию окружающей среды, но при этом препятствовать проникновению теплового излучения внутрь помещения.
