Теплопроводность металла и кирпича
Обновлено: 18.05.2024
Часть информации взята нормативов, которые прописывают характеристики определенных материалов (СНиП 23-02-2003, СП 50.13330.2012, СНиП II-3-79* (приложение 2)). Те материал, которые не прописаны в стандартах, найдены на сайтах производителей. Так как стандартов нет, у разных производителей они могут значительно отличаться, потому при покупке обращайте внимание на характеристики каждого покупаемого материала.
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.
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.
| Наименование | Коэффициент теплопроводности | ||
|---|---|---|---|
| В сухом состоянии | При нормальной влажности | При повышенной влажности | |
| Сосна, ель поперек волокон | 0,09 | 0,14 | 0,18 |
| Сосна, ель вдоль волокон | 0,18 | 0,29 | 0,35 |
| Дуб вдоль волокон | 0,23 | 0,35 | 0,41 |
| Дуб поперек волокон | 0,10 | 0,18 | 0,23 |
| Пробковое дерево | 0,035 | ||
| Береза | 0,15 | ||
| Кедр | 0,095 | ||
| Каучук натуральный | 0,18 | ||
| Клен | 0,19 | ||
| Липа (15% влажности) | 0,15 | ||
| Лиственница | 0,13 | ||
| Опилки | 0,07-0,093 | ||
| Пакля | 0,05 | ||
| Паркет дубовый | 0,42 | ||
| Паркет штучный | 0,23 | ||
| Паркет щитовой | 0,17 | ||
| Пихта | 0,1-0,26 | ||
| Тополь | 0,17 | ||
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.
Точная теплопроводность строительных и отделочных материалов. Таблицы коэффициентов
В физике теплопроводностью принято называть способность молекул переносить энергию от нагретых участков вещества к холодным. Коэффициент обозначается греческой буквой λ (лямбда) и выражается в Вт/(м·K) или Ватт/(метр·градус Кельвина).
Чем меньше цифра, тем большей термической защитой обладают строительные и отделочные материалы. Расскажем о том, от чего зависит величина, куда уходит теплый воздух, а также дадим полную таблицу значений по группам.
Основные данные для статьи мы будем брать из двух нормативных документов: СНиП 23-02-2003 и СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий».
От чего зависит проводимость тепла
Теплопроводность напрямую зависит от следующих факторов:
Плотность. Чем ближе молекулы вещества находятся друг к другу, тем быстрее идет обмен энергией. Значит, повышение плотности ведет к снижению теплозащиты.
Структура. В пористых материалах содержатся капсулы с воздухом, который существенно затормаживает процесс улетучивания тепла. Пористый — значит более теплый.
Влажность. У воды показатель λ при температуре +20°C в 23 раза больше, чем у воздуха. Поэтому промокший кирпич остывает быстрее.
На основе уровня влажности мы вычислим условия эксплуатации, необходимые для уточнения поиска значений теплопроводности в таблице.
Условия эксплуатации
Определение условий эксплуатации поможет получить объективное значение теплопроводности (параметры «А» и «Б»). Для этого нужно пройти 3 простых этапа.
Этап 1. Найдем влажностный режим помещения исходя из таблицы:
Этап 2. Определим зону влажности в зависимости от региона. Характеристики указаны цифрами от 1 до 3. Их можно посмотреть на картинке подзаголовка или увидеть на более детальной карте по ссылке: большая карта.
Этап 3. Соотнесем параметры, полученные на первых двух этапах и получим нужную букву условий эксплуатации:
Пример: пусть в нашем помещении при комнатной температуре от +12 до +24 °C влажность не поднимается выше 50 %, значит режим — сухой. Дом расположен в Твери — 2 зона влажности (нормальная). Тогда условия эксплуатации получаются с обозначением «А». На них и будем обращать внимание.
Теплоизоляционные материалы
Далее базовую теплопроводность будем указывать, как λ0, та же величина с обозначением λ (А) — параметр для обычных условий эксплуатации, а λ (Б) — маркер повышенной влажности. Плотность — ρ0, паропроницаемость — μ.
Мы заменили Вт/(м·K) на Вт/(м·°C), поскольку эти системы отсчета тождественны для определения уровня переноса энергии. Величина градуса одинакова для обеих шкал. Градус здесь — единица температурного перепада (градиента, приращения).
Теплоизоляционные материалы — основной барьер на пути холодного воздуха. Таблица коэффициентов для них такова:
Засыпки
Сыпучие материалы применяются в строительстве для обустройства оснований и служат компонентами для цементобетонных смесей. Их коэффициенты теплопроводности указаны в таблице:
Бетоны
Изделия из бетона с добавлением цемента служат основой при строительстве домов. Опишем в таблице их теплопроводность:
Кирпич
Кирпич — популярный материал как для возведения домов, так и для установки ограждающих конструкций. Его характеристики теплопроводности доступны в таблице:
Конструкционные материалы
Конструкционные материалы предназначены для облицовки и формирования железобетонных конструкций. Теплопроводность можно определить по таблице:
Кровельные материалы, гидроизоляционные, облицовочные и рулонные для полов
Когда построены стены дома, наступает очередь крыши. Кровельные материалы помогают защитить помещение от холода и дождя. Гидроизоляция нужна для того, чтобы влага не проникла к утеплителю. Рассмотрим табличные параметры теплопроводности:
Дерево, металлы и стекло
Древесина пользуется у российских строителей заслуженной популярностью. Из нее изготавливают вагонку, фанеру и даже паркетную доску. Металл необходим для устройства кровли и арматурного каркаса, а стекло занимает свое место в рамах на оконных проемах. Теплопроводность представлена в виде таблицы:
Снижение теплопотерь
Как видно из диаграммы, в доме достаточно мест, через которые происходит утечка тепла. Чтобы снизить потери, нужно рассчитать сопротивление теплопередаче R и сравнить с нормативами:
Формула выглядит так:
Сопротивление теплопередаче R = толщина слоя, м / коэффициент теплопередачи материала λ, Вт/(м·°С).
Пример: возьмем стену из елового бруса толщиной 15 сантиметров (0,15 м) в условиях эксплуатации «А». Коэффициент теплопередачи древесины λ вдоль волокон будет равен 0,29 Вт/(м·°С), тогда получим:
R=0,15/0,29=0,51 (м²·°С)/Вт.
Оказалось, что наша стена обеспечивает в 4 раза меньший показатель, чем нужно по нормативу 2,1 (м²·°С)/Вт. Чтобы подобрать необходимую толщину, преобразуем формулу к виду:
Толщина слоя, м = нормативный R0 из таблицы, (м²·°С)/Вт × коэффициент теплопередачи материала λ, Вт/(м·°С).
Пример: Толщина слоя = 2,1 (м²·°С)/Вт × 0,29 Вт/(м·°С) = 0,609 м. То есть, чтобы добиться минимальных условий сохранения тепловой энергии, нам нужно построить стены из елового бруса толщиной примерно 60 см. Только применение утеплителей снизит расход древесины.
Общая толщина складывается по формуле: толщ. 1 слоя + толщ. 2 слоя +.
Мы привели в статье полную таблицу коэффициентов теплопроводности. Показали, как рассчитывать необходимую толщину слоя строительных и отделочных материалов в соответствии с нормативами. Читателям останется лишь применить полученные знания на практике.
Теплопроводность кирпича, сравнение кирпича по теплопроводности
Рассмотрена теплопроводность кирпича различных видов (силикатного, керамического, облицовочного, огнеупорного). Выполнено сравнение кирпича по теплопроводности, представлены коэффициенты теплопроводности огнеупорного кирпича при различной температуре — от 20 до 1700°С.
Теплопроводность кирпича существенно зависит от его плотности и конфигурации пустот. Кирпичи с меньшей плотностью имеют теплопроводность ниже, чем с высокой. Например, пеношамотный, диатомитовый и изоляционный кирпичи с плотностью 500…600 кг/м 3 обладают низким значением коэффициента теплопроводности, который находится в диапазоне 0,1…0,14 Вт/(м·град).
Кирпич в зависимости от состава можно разделить на два основных типа: керамический (или красный) и силикатный (или белый). Значение коэффициента теплопроводности кирпича указанных типов может существенно отличатся.
Керамический кирпич. Производится из высококачественной красной глины, составляющей около 85-95% его состава, а также других компонентов. Такой кирпич изготавливают путем формовки, сушки и обжига, при температуре около 1000 градусов Цельсия. Теплопроводность керамического кирпича различной плотности составляет величину 0,4…0,9 Вт/(м·град).
По сфере применения керамический кирпич подразделяется на рядовой строительный, огнеупорный и лицевой облицовочный. Лицевой декоративный (облицовочный) кирпич имеет ровную поверхность и однородный цвет и применяется для облицовки зданий снаружи. Теплопроводность облицовочного кирпича равна 0,37…0,93 Вт/(м·град).
Силикатный кирпич. Изготавливается из очищенного песка и отличается от керамического составом, цветом и теплопроводностью. Теплопроводность силикатного кирпича немного выше и находится в интервале от 0,4 до 1,3 Вт/(м·град).
| Кирпич | Плотность, кг/м 3 | Теплопроводность, Вт/(м·град) |
|---|---|---|
| Пеношамотный | 600 | 0,1 |
| Диатомитовый | 550 | 0,12 |
| Изоляционный | 500 | 0,14 |
| Кремнеземный | — | 0,15 |
| Трепельный | 700…1300 | 0,27 |
| Облицовочный | 1200…1800 | 0,37…0,93 |
| Силикатный щелевой | — | 0,4 |
| Керамический красный пористый | 1500 | 0,44 |
| Керамический пустотелый | — | 0,44…0,47 |
| Силикатный | 1000…2200 | 0,5…1,3 |
| Шлаковый | 1100…1400 | 0,6 |
| Керамический красный плотный | 1400…2600 | 0,67…0,8 |
| Силикатный с тех. пустотами | — | 0,7 |
| Клинкерный полнотелый | 1800…2200 | 0,8…1,6 |
| Шамотный | 1850 | 0,85 |
| Динасовый | 1900…2200 | 0,9…0,94 |
| Хромитовый | 3000…4200 | 1,21…1,29 |
| Хромомагнезитовый | 2750…2850 | 1,95 |
| Термостойкий хромомагнезитовый | 2700…3800 | 4,1 |
| Магнезитовый | 2600…3200 | 4,7…5,1 |
| Карборундовый | 1000…1300 | 11…18 |
Теплопроводность кирпича также зависит от его структуры и формы:
- Пустотелый кирпич — выполнен с пустотами, сквозными или глухими и имеет меньшую теплопроводность в сравнении с полнотелым изделием. Теплопроводность пустотелого кирпича составляет от 0,4 до 0,7 Вт/(м·град).
- Полнотелый — используется, как правило, при основном строительстве несущих стен и конструкций и имеет большую плотность. Полнотелый силикатный и керамический кирпич в 1,5-2 раза лучше проводит тепло, чем пустотелый.
Печной или огнеупорный кирпич. Изготавливается для эксплуатации в агрессивной среде, применяется для кладки печей, каминов или теплоизоляции помещений, которые находятся под воздействием высоких температур. Огнеупорный кирпич обладает хорошей жаростойкостью и может применяться при температуре до 1700°С.
Теплопроводность огнеупорного кирпича при высоких температурах увеличивается и может достигать значения 6,5…7,5 Вт/(м·град). Более низкой теплопроводностью в сравнении с другими огнеупорами отличается пеношамотный и диатомитовый кирпич. Теплопроводность такого кирпича при максимальной температуре применения (850…1300°С) составляет всего 0,25…0,3 Вт/(м·град). Следует отметить, что теплопроводность шамотного кирпича, который традиционно применяется для кладки печей, — выше и равна 1,44 Вт/(м·град) при 1000°С.
Читайте также: