Теплопроводность ППУ и других строительных материалов

Теплоизоляция необходима в любом помещении, где температура в какое-либо время года не должна быть равной температуре окружающей среды.

Способность материалов проводить тепло

По сути, это свойство любого материала пропускать через свою структуру тепло. И чем больше тепловой энергии проходит, тем выше теплопроводность. Для того чтобы сохранить температуру внутри дома, необходимы стройматериалы с низким коэффициентом.

Измеряется данный эксплуатационный показатель как соотношение тепловой энергии (измеряемой в ваттах), которая может изменить температуру воздуха на 1ºC при прохождении через строительный материал толщиной 1 м за один час. Соответственно единица измерения коэффициента теплопроводности будет такой – Вт/м К ©.

Критерии зависимости

От чего зависит коэффициент теплопроводности бетона? На него влияет несколько факторов, среди которых есть основные и второстепенные. К основным признакам можно отнести плотность бетона, его состав и качество компонентов, пористость и наличие в составе теплоизоляционных материалов, к примеру, керамзита или перлита.

К второстепенным относят влажность бетонной конструкции, температуру окружающей среды, качественное состояние самого бетона.

Чем привлекательна низкая теплопроводность клееного бруса

Как известно, чем ниже значение теплопроводности*, тем лучше материал удерживает тепло.

Теплопроводность клееного бруса – важнейшая его характеристика. Коэффициент теплопроводности у клееного бруса самый низкий и составляет 0,1 Вт/м*С.

Чтобы было более понятно, сравним теплопроводность других материалов:

  • Железобетон имеет коэффициент теплопроводности 2,04 Вт/,
  • Пенобетон обладает теплопроводностью в размере 0,47 Вт/,
  • Пустотелый кирпич — 0,52 Вт/,
  • Профилированный брус обладает теплопроводностью 0,18 Вт/,
  • Клееный брус – 0,1 Вт/

Такой низкий показатель теплопроводности у клееного бруса достигается за счет наличия нескольких факторов:

  1. Основа клееного бруса — древесина, которая сама по себе имеет низкую теплопроводность.
  2. При производстве клееного бруса используется клей, который в свою очередь является прекрасным теплоизолятором. Нашей компанией используется немецкий клей Akzo Nobel, который предназначен для склеивания древесины с древесиной. Он дает клеевые швы с очень высокими показателями прочности в различных условиях окружающей среды. Соединение обладает высокими показателями теплостойкости, стойкостью к действию растворителей и сопротивления ползучести при воздействии нагрузок.

На основании вышесказанного:

  1. Дома, построенные из клееного бруса, очень комфортные и практичные:
  • В зимний период на прогрев всего дома вы потратите минимально короткое время, а сохраните тепло на очень длительный период. Тем самым получите значительную экономию на отопление.
  • В летний период постоянной необходимости в кондиционировании дома не будет, т.к. прохлада в доме будет сохраняться довольно долго, в отличие от домов, построенных из других материалов. А это также экономия на содержании дома.

2. Стены дома можно делать значительно меньшей толщины, чем из других материалов. К примеру, теплопроводность бруса 150х150мм приблизительно такая же, как и бревна, имеющего диаметр в 240мм.

3. Нет необходимости в дополнительном утеплении стен.

  • Брус сечением 200 мм способен обеспечить комфортные условия даже в зимние морозы без дополнительного утепления.

Таким образом, клееный брус, благодаря низкой теплопроводности, является идеальным строительным материалом для возведения комфортного жилья, а также дает возможность дополнительной экономии на материале.

*Справка: Теплопроводностью называется количественная характеристика способности тела проводить тепло.

Теплопроводность древесины поперек волокон при различной плотности и влажности

Представлены значения теплопроводности древесины поперек волокон

Читайте также:  Особенности монтажа стеклоткани и стеклопластика на трубопроводы.

при положительных и отрицательных температурах и при различной влажности.

Теплопроводность в таблице дана для древесины с объемным весом (плотностью) от 300 до 900 кг/м 3 . Величина теплопроводности приведена при объемной влажности древесины в пределах от 0 (сухое дерево) до 30 %.

Устойчивость к землетрясениям Принцип передачи веса такой же, как и каркасные конструкции, с той разницей, что используемый материал — древесина, которая более эластична, чем обычные строительные материалы. Это, наряду со своим собственным уменьшенным весом, позволяет сооружениям, выполненным на деревянной конструкции, выдерживать землетрясения величиной более 8 градусов по шкале Рихтера.

Производительность древесины. Деревянные конструкции характеризуются предварительным изготовлением на заводе. Транспортировка и сборка этих различных предметов относительно легка. Кроме того, скорость, с которой монтируется деревянный дом, значительно сокращает длину рабочего места. Таким образом, вы можете перейти в новый дом намного быстрее.

Теплопроводность древесины в таблице указана минимальная, средняя и максимальная для любой древесины поперек волокон в зависимости от плотности. Размерность теплопроводности .

Утепление построек. Способы утепления. Виды утеплителей. Теплопроводность материалов для строительства, основные показатели

Ни для кого не секрет, что каждый материал обладает своими исключительными качествами. Одним из таких является теплопроводность. Давайте рассмотрим пример того какой должна быть толщина стенки из разных материалов в помещении для обеспечения пригодной для жизни температуры в 18 градусов Цельсия, когда на улице мороз -26 градусов. Если строить из пустотелого кирпича, вам придется возвести стенку толщиной в 51 сантиметр, из керамзитобетона – 30 сантиметров, стенка из древесины может не превышать 15 см, а бетонная с применением утеплителя и вовсе может едва достигать 14 см. Почему это так? Каждый из этих материалов обладает своей теплопроводностью. Как мы видим, очень важно определиться с проектом на начальных этапах строительства, дабы не попасть впросак. Чем точнее данные – тем выше вероятность качественного расчета и выбора строительных материалов. Чтобы определиться с сырьем и не ошибиться – воспользуйтесь данными ниже. Эквивалентная теплопроводность строительных материалов:

  • пенополиуретан — 80
  • пенополистирол — 160
  • минвата — 200
  • дерево — 548
  • керамзит — 640
  • газобетон — 800
  • кирпич — 1520
  • гранит — 2500
  • бетон — 3440

Технические характеристики ППУ

№ п/п Наименование показателей Величина для различных марок пенополиуретанов
1 Кажущаяся плотность кг/кб.м
2 Теплопроводность, Вт/м*К Не более 0,019..0,03
3 Разрушающее напряжение, МПа, не менее При сжатии 0,15..1,0 при изгибе 0,35..1,9
4 Водопоглощение,% объема 1,2..2,1
5 Количество закрытых пор Не менее
6 Горючесть ГОСТ (трудногорючие)

Приемущества ППУ

  • низкий коэффициент теплопроводности(0,019…0,028Вт/М*К);
  • легкий вес 40-60кг/кб.м;
  • высокая адгезионная прочность;
  • нет необходимости в крепежных элементах;
  • отличная антикоррозийная защита металлоконструкций;
  • отсутствие мостиков холода;
  • возможность изоляции конструкций любой конфигурации и размеров;
  • долговечность покрытий (не подвержены разложению и гниению, не разрушаются под воздействием сезонных температурных колебаний, атмосферных осадков, агрессивной промышленной атмосферы);
  • высокая экологичность пенополиуретана (ППУ) (по гигиеническим нормам разрешено применение в холодильной технике для продовольственных продуктов);
  • методом заливки ППУ в пресс–форму можно получать формованные теплоизоляционные блоки («скорлупы» для трубопроводов, плиты, сэндвич–панели и т.д.).

Пенополиуретан напыляется практически на любые материалы: дерево, стекло, металл, бетон, кирпич, краску, не зависимо от конфигурации поверхности. В результате этого отсутствует необходимость в специальном крепеже изоляции. Кроме того, пенополиуретановое покрытие инертно к кислотным и щелочным средам, может работать в грунте, использоваться как кровельный материал. Единственное, что требует пенополиуретан – защиты от прямых солнечных лучей.

Адгезионная прочность ППУ

Материал обладает замечательными адгезионными свойствами, идеально прилипая к горизонтальным и вертикальным поверхностям из любого материала и любой формы. Нанесенное покрытие ППУ не требует обновления и ремонта в течение всего срока службы здания. Теплоизоляция может наноситься на пол, потолок, и стены.

Читайте также:  Как преобразить дом: универсальные фасадные панели
Материал Не менее
Древесина 1,5 кг/
Чугун, оцинкованное железо 2,0 кг/
Алюминий 1,0 кг/
Нержавеющая сталь 1,5 кг/
Бетон 2,5 кг/
Черная сталь 3 кг/

Долгосрочное поведение

Долговечность ППУ оценивается в 25-30 лет, но и это не предел- В Германии, США, Швеции, Японии специалисты разбирают конструкции стен, крыш, фундаментов, срезают с труб образцы ППУ, залитого в 70-ых годах прошлого века и корректно формулируют — «свойства не изменились». Нет химических причин для разрушения правильно сделанного ППУ. Более 90% ячеек ППУ замкнуты, то есть представляют собой пластиковые капсюли, заполненные газом, с теплопроводностью ниже, чем у воздуха.

Результаты промышленной эксплуатации подтверждают поведение ППУ в лабораторных условиях.

Погодно- и климатоустойчивость жесткого ППУ замечательны: жесткий ППУ отлично зарекомендовал себя на практике в экстремальных климатических условиях самых различных уголков земного шара в течение десятилетий. Во время опытных испытаний жесткий ППУ также показывает отличную устойчивость к старению во влажном, меняющемся климате без сколько-нибудь значительного ухудшения теплоизоляционных свойств.

Результаты натурных испытаний вновь подтвердили высокую репутацию ППУ у строителей. Двадцатилетний опыт успешной промышленной эксплуатации жесткого ППУ позволил выявить не только пределы возможностей, но и «дополнительные» достоинства этого материала, к числу которых относится, прежде всего, способность сохранять низкую теплопроводность в течение длительного времени.

Огнестойкость ППУ

Относится к классам горючести Г1-Г4. Поскольку в компоненты для получения ППУ включены антипирены, то он горит только там, куда попадает пламя внешнего источника огня, и горит до тех пор, пока это пламя есть- Если убрать факел — ППУ гаснет и не тлеет.

Кроме того пенополиуретан обладает уникальным свойством предотвращения распространения огня: он обугливается и коксуется только там, где на него воздействует открытое пламя.

Биологическая устойчивость ППУ

Жесткий ППУ устойчив к грызунам, грибкам и микробам, т.е. устойчив к гниению и воздействию микроорганизмов. Кроме того, он устойчив к проникновению корней.

Коэффициенты морозостойкости, теплоемкости и теплопроводности кирпича

Сфера применения материала определяется его эксплуатационными характеристиками. Комплекс рассматриваемых свойств должны соответствовать требованиям, предъявляемых строительному кирпичу при сооружении внешних стен, перекрытий, фундамента. Возведение конструкций подразумевает выбор изделий различного назначения:

  • Силикатный – рядовой, лицевой, пустотелый, полнотелый.
  • Керамический – жаростойкий и все разновидности предыдущего вида.
  • Клинкерный – для облицовки фасадов.

Коэффициент теплопроводности

Материалы обладают свойством проводить тепло от нагретой поверхности в более холодную область. Процесс происходит в результате электромагнитного взаимодействия атомов, электронов и квазичастиц (фононы). Основной показатель величины – коэффициент теплопроводности (λ, Вт/), определяемый как количество теплоты, проходящее через единицу площади сечения за единичный интервал времени. Малое значение положительно влияет на сохранение теплового режима.

Согласно ГОСТ 530-2012 эффективность кладки в сухом состоянии характеризуется коэффициентом теплопроводности:

  • ≤ – высокая;
  • 0.2 Теплоемкость

Необходимое количество тепла, подведенного к телу для увеличения температуры на 1 Кельвин – определение понятия «полная теплоемкость». Единица измерения: Дж/К или Дж/°C. Чем больше объем и масса тела (толщина стен и перекрытий), тем выше теплоемкость материала, лучше поддерживается благоприятный температурный режим. Наиболее точно это свойство подтверждают характеристики:

  • Удельная теплоемкость кирпича – количество тепла, необходимое для нагрева единичной массы вещества за единичный интервал времени. Единица измерения: Дж/кг*К или Дж/кг*°C. Используется для инженерных расчетов.
  • Объемная теплоемкость – количество тепла, потребляемое телом единичного объема для нагрева за единицу времени. Измеряется в Дж/м³*К или Дж/кг*°C.
Вид изделия Удельная теплоемкость, Дж/кг*°С
Красный полнотелый 880
пустотелый 840
Силикатный полнотелый 840
пустотелый 750

Тепловая конвекция непрерывна: радиаторы нагревают воздух, который передает тепло стенам. При понижении температуры в помещениях происходит обратный процесс. Увеличение удельной теплоемкости, снижение коэффициента теплопроводности стен обеспечивают сокращение затрат на обогрев дома. Толщина кладки может быть оптимизирована рядом действий:

  • Применение теплоизоляции.
  • Нанесение штукатурки.
  • Использование пустотного кирпича или камня (исключено для фундамента здания).
  • Кладочный раствор с оптимальными теплотехническими параметрами.
Читайте также:  Какая штукатурка для фасада самая надежная

Таблица с характеристиками различных видов кладок. Использованы данные СП :

Плотность, кг/м³ Удельная теплоемкость, кДж/кг*°С Коэффициент теплопроводности, Вт/м*°C

Обыкновенный г линяный кирпич на различном кладочном растворе

Цементно-песчаный 1800

Цементно-перлитовый 1600

Цементно-песчаный 1800 0.7

Пустотный красный различной плотности (кг/м³) на ЦПС

1400 1600

1300 1400

1000 1200

Морозостойкость кирпичной кладки

Устойчивость к воздействию отрицательных температур – показатель, влияющий на прочность и долговечность конструкции. Кладка в процессе эксплуатации насыщается влагой. В зимний период вода, проникая в поры, превращается в лед, увеличивается в объеме и разрывает полость, в которой находится – происходит разрушение. Морозоустойчивость, как правило, низкая, водопоглощение не должно превышать 20 %.

Определение количества циклов замораживания и оттаивания без потери прочности каждого вида изделия позволяет выявить морозоустойчивость (F). Значение получают опытным путем. В лаборатории проводят многократную заморозку в холодильных камерах и естественное оттаивание образцов.

Коэффициент морозостойкости – отношение прочности на сжатие опытного и исходного элемента. Изменение показателя более 5 %, наличие трещин, отколов сигнализируют об окончании испытаний. Марки изделий содержат характеристики по морозостойкости: F15 (20, 25, 35, 50, 75, 100, 150). Цифровой параметр указывает на количество циклов: чем выше число, тем надежнее возводимая система.

Приобретение кирпича высокой марки морозостойкости опустошит бюджет, заложенный на строительство. Меры по улучшению свойств конструкций, продлению срока эксплуатации в зонах холодного климата без увеличения расходов:

  • Применение паро- и гидроизоляции.
  • Обработка кладки гидрофобными составами.
  • Контроль, своевременное исправление дефектов.
  • Надежная гидроизоляция фундамента.
Коэффициент теплопроводности

Обобщения закона Фурье

Следует отметить, что закон Фурье не учитывает инерционность процесса теплопроводности, то есть в данной модели изменение температуры в какой-то точке мгновенно распространяется на всё тело. Закон Фурье неприменим для описания высокочастотных процессов (и, соответственно, процессов, чьё разложение в ряд Фурье имеет значительные высокочастотные гармоники). Примерами таких процессов являются распространение ультразвука, ударные волны и т. п. Инерционность в уравнения переноса первым ввел Максвелл, а в 1948 году Каттанео был предложен вариант закона Фурье с релаксационным членом:

τ∂q∂t=−(q+ϰ∇T).{displaystyle tau {frac {partial mathbf {q} }{partial t}}=-left(mathbf {q} +varkappa ,nabla Tright).}

Если время релаксации τ{displaystyle tau } пренебрежимо мало, то это уравнение переходит в закон Фурье.

Таблица теплопроводности строительных материалов

Стены, перекрытия, пол, делать можно из разных материалов, но так повелось, что теплопроводность строительных материалов обычно сравнивают с кирпичной кладкой. Этот материал знаю все, с ним проще проводить ассоциации. Наиболее популярны диаграммы, на которых наглядно продемонстрирована разница между различными материалами. Одна такая картинка есть в предыдущем пункте, вторая — сравнение кирпичной стены и стены из бревен — приведена ниже. Именно потому для стен из кирпича и другого материала с высокой теплопроводностью выбирают теплоизоляционные материалы. Чтобы было проще подбирать, теплопроводность основных строительных материалов сведена в таблицу.

Таблица теплопроводности строительных материалов

Сравнивают самые разные материалы

Таблица теплопроводности строительных материалов

Древесина — один из строительных материалов с относительно невысокой теплопроводностью. В таблице даны ориентировочные данные по разным породам. При покупке обязательно смотрите плотность и коэффициент теплопроводности. Далеко не у всех они такие, как прописаны в нормативных документах.

Таблица теплопроводности строительных материалов

Металлы очень хорошо проводят тепло. Именно они часто являются мостиком холода в конструкции. И это тоже надо учитывать, исключать прямой контакт используя теплоизолирующие прослойки и прокладки, которые называются термическим разрывом. Теплопроводность металлов сведена в другую таблицу.