Коефициент на топлопроводимост на строителни материали: какво означава индикаторът + таблица със стойности

Строителството включва използването на всякакви подходящи материали.Основните критерии са безопасност за живота и здравето, топлопроводимост и надеждност. Това е последвано от цена, естетически свойства, универсалност на употреба и др.

Нека разгледаме една от най-важните характеристики на строителните материали - коефициентът на топлопроводимост, тъй като именно от това свойство до голяма степен зависи например нивото на комфорт в къщата.

Какво е KTP строителен материал?

Теоретично и практически строителните материали, като правило, създават две повърхности - външна и вътрешна. От гледна точка на физиката топлият регион винаги клони към студен регион.

По отношение на строителните материали топлината ще се насочва от една повърхност (по-топла) към друга повърхност (по-малко топла). Всъщност способността на материала да претърпи такъв преход се нарича коефициент на топлопроводимост или съкращението KTP.

Диаграма, обясняваща ефекта на топлопроводимостта: 1 – топлинна енергия; 2 – коефициент на топлопроводимост; 3 – температура на първата повърхност; 4 – температура на втората повърхност; 5 – дебелина на строителния материал

Характеристиките на CTS обикновено се основават на тестове, когато се взема експериментален образец с размери 100x100 cm и върху него се прилага топлинен ефект, като се отчита температурната разлика на две повърхности от 1 градус. Време на експозиция 1 час.

Съответно топлопроводимостта се измерва във ватове на метър на градус (W/m°C).Коефициентът се обозначава с гръцкия символ λ.

По подразбиране коефициентът на топлопроводимост на различни строителни материали със стойност под 0,175 W/m°C приравнява тези материали към категорията изолационни.

Съвременното производство е усвоило технологии за производство на строителни материали, чието ниво на CTP е по-малко от 0,05 W/m°C. Благодарение на такива продукти е възможно да се постигне изразен икономически ефект по отношение на потреблението на енергия.

Влияние на факторите върху нивото на топлопроводимост

Всеки отделен строителен материал има специфична структура и има уникално физическо състояние.

В основата на това са:

• размер на кристалната структура;
• фазово състояние на материята;
• степен на кристализация;
• анизотропия на топлопроводимостта на кристалите;
• обем на порьозност и структура;
• посока на топлинния поток.

Всичко това са влияещи фактори. Химическият състав и примесите също оказват известно влияние върху нивото на CTP. Количеството примеси, както показва практиката, има особено изразен ефект върху нивото на топлопроводимост на кристалните компоненти.

Изолационните строителни материали са клас продукти за строителството, създадени, като се вземат предвид свойствата на PTS, близки до оптималните свойства. Въпреки това, постигането на идеална топлопроводимост при запазване на други качества е изключително трудно.

От своя страна PTS се влияе от условията на работа на строителния материал - температура, налягане, ниво на влажност и др.

Строителни материали с минимален пакет трансформатор

Според изследвания сухият въздух има минимална стойност на топлопроводимост (около 0,023 W/m°C).

От гледна точка на използването на сух въздух в структурата на строителен материал е необходима структура, при която сух въздух се намира в множество затворени пространства с малък обем. Структурно тази конфигурация е представена под формата на множество пори вътре в структурата.

Оттук логичното заключение: строителен материал, чиято вътрешна структура е пореста формация, трябва да има ниско ниво на CFC.

Освен това, в зависимост от максимално допустимата порьозност на материала, стойността на топлопроводимостта се доближава до стойността на топлопроводимостта на сухия въздух.

Създаването на строителен материал с минимална топлопроводимост се улеснява от пореста структура. Колкото повече пори с различен обем се съдържат в структурата на материала, толкова по-добър CTP може да се получи

В съвременното производство се използват няколко технологии за получаване на порьозност на строителен материал.

По-специално се използват следните технологии:

• разпенване;
• образуване на газ;
• водно запечатване;
• подуване;
• въвеждане на добавки;
• създаване на скелета от влакна.

Трябва да се отбележи: коефициентът на топлопроводимост е пряко свързан със свойства като плътност, топлинен капацитет и температурна проводимост.

Стойността на топлопроводимостта може да се изчисли по формулата:

λ = Q / S *(T₁-T₂)*T,

Където:

• Q - Количеството топлина;
• С – дебелина на материала;
• T₁, T₂ – температура от двете страни на материала;
• T - време.

Средната стойност на плътността и топлопроводимостта е обратно пропорционална на стойността на порьозността. Следователно, въз основа на плътността на структурата на строителния материал, зависимостта на топлопроводимостта от него може да се изчисли, както следва:

λ = 1,16 √ 0,0196+0,22d² – 0,16,

Където: д – стойност на плътността. Това е формулата на V.P.Некрасов, демонстрирайки влиянието на плътността на даден материал върху стойността на неговия CFC.

Влиянието на влагата върху топлопроводимостта на строителните материали

Отново, съдейки по примери за използване на строителни материали на практика, се разкрива отрицателният ефект на влагата върху качеството на живот на строителния материал. Забелязано е, че на колкото повече влага е изложен строителният материал, толкова по-висока става стойността на CTP.

По различни начини те се стремят да защитят използвания в строителството материал от влага. Тази мярка е напълно оправдана, предвид увеличението на коефициента за мокри строителни материали

Не е трудно да се обоснове тази точка. Ефектът на влагата върху структурата на строителния материал е придружен от овлажняване на въздуха в порите и частична подмяна на въздушната среда.

Като се има предвид, че параметърът на топлопроводимостта на водата е 0,58 W/m°C, става ясно значително увеличение на топлопроводимостта на материала.

Трябва също да се отбележи, че има по-негативен ефект, когато водата, навлизаща в порестата структура, е допълнително замръзнала и се превръща в лед.

Съответно е лесно да се изчисли още по-голямо увеличение на топлопроводимостта, като се вземат предвид параметрите на топлопроводимостта на леда, равна на 2,3 W/m°C. Увеличение приблизително четири пъти на параметъра на топлопроводимостта на водата.

Една от причините за изоставяне на зимното строителство в полза на лятното строителство трябва да се счита именно за фактора за възможно замръзване на някои видове строителни материали и в резултат на това повишаване на топлопроводимостта

Оттук стават очевидни строителните изисквания по отношение на защитата на изолационните строителни материали от влага. В края на краищата нивото на топлопроводимост се увеличава пряко пропорционално на количествената влажност.

Друг момент изглежда не по-малко важен - обратното, когато структурата на строителния материал е подложена на значително нагряване. Прекалено високата температура също провокира повишаване на топлопроводимостта.

Това се случва поради увеличаване на кинематичната енергия на молекулите, които съставляват структурната основа на строителния материал.

Вярно е, че има клас материали, чиято структура, напротив, придобива по-добри свойства на топлопроводимост в режим на силно нагряване. Един такъв материал е металът.

Ако при силно нагряване повечето от широко използваните строителни материали променят своята топлопроводимост към увеличаване, силното нагряване на метала води до обратния ефект - топлопроводимостта на метала намалява

Методи за определяне на коеф

В тази посока се използват различни техники, но всъщност всички измервателни технологии са обединени от две групи методи:

1. Стационарен режим на измерване.
2. Нестационарен режим на измерване.

Стационарната техника включва работа с параметри, които остават непроменени във времето или се променят в малка степен. Тази технология, съдейки по практическите приложения, ни позволява да разчитаме на по-точни резултати от CFT.

Стационарният метод позволява действията по измерване на топлопроводимостта да се извършват в широк температурен диапазон - 20 – 700 °C. Но в същото време стационарната технология се счита за трудоемка и сложна техника, която изисква много време за изпълнение.

Пример за устройство, предназначено за измерване на топлопроводимост. Това е един от модерните дигитални дизайни, който осигурява бързи и точни резултати.

Друга технология за измерване, нестационарна, изглежда по-опростена, изискваща от 10 до 30 минути за завършване на работата. В този случай обаче температурният диапазон е значително ограничен. Техниката обаче намери широко приложение в производствения сектор.

Таблица на топлопроводимостта на строителните материали

Няма смисъл да се измерват много съществуващи и широко използвани строителни материали.

Всички тези продукти, като правило, са тествани многократно, въз основа на което е съставена таблица на топлопроводимостта на строителните материали, която включва почти всички материали, необходими на строителната площадка.

Една версия на такава таблица е представена по-долу, където KTP е коефициентът на топлопроводимост:

Също така препоръчваме да прочетете другите ни статии, където говорим за това как да изберем правилната изолация:

1. Изолация за тавански покриви.
2. Материали за изолация на къща отвътре.
3. Изолация за тавана.
4. Материали за външна топлоизолация.
5. Изолация на подове в дървена къща.

Изводи и полезно видео по темата

Видеото е тематично ориентирано, като достатъчно подробно обяснява какво е KTP и „с какво се яде“. След като се запознаете с материала, представен във видеото, имате голям шанс да станете професионален строител.

Очевидно е, че потенциалният строител трябва да знае за топлопроводимостта и нейната зависимост от различни фактори. Тези знания ще ви помогнат да изградите не само с високо качество, но и с висока степен на надеждност и издръжливост на обекта. Използването на коефициент по същество означава спестяване на пари, например за плащане на същите комунални услуги.

Ако имате въпроси или ценна информация по темата на статията, моля, оставете коментарите си в блока по-долу.