Одним из важнейших показателей строительных материалов, особенно в условиях российского климата, является их теплопроводность, которая в общем виде определяется как способность тела к теплообмену (то есть распределению тепла от более горячей среды к более холодной).
В данном случае более холодная среда – это улица, а горячая – внутреннее пространство (летом зачастую наоборот). Сравнительная характеристика приведена в таблице:
Коэффициент рассчитывается как количество тепла, которое пройдет через материал толщиной 1 метр за 1 час при разнице температур внутри и снаружи на 1 градус Цельсия. Соответственно, единицей измерения строительных материалов является Вт/ (м*оС) – 1 Ватт, разделенный на произведение метра и градуса.
| Материал | Теплопроводность,Вт/(м·град) | Теплоемкость,Дж/(кг·град) | Плотность,кг/м3 |
| Асбестоцемент | 27759 | 1510 | 1500-1900 |
| Асбестоцементный лист | 0.41 | 1510 | 1601 |
| Асбозурит | 0.14-0.19 | — | 400-652 |
| Асбослюда | 0.13-0.15 | — | 450-625 |
| Асботекстолит Г (ГОСТ 5-78) | — | 1670 | 1500-1710 |
| Асфальт | 0.71 | 1700-2100 | 1100-2111 |
| Асфальтобетон (ГОСТ 9128-84) | 42856 | 1680 | 2110 |
| Асфальт в полах | 0.8 | — | — |
| Ацеталь (полиацеталь,полиформальдегид) POM | 0.221 | — | 1400 |
| Береза | 0.151 | 1250 | 510-770 |
| Бетон легкий с природной пемзой | 0.15-0.45 | — | 500-1200 |
| Бетон на зольном гравии | 0.24-0.47 | 840 | 1000-1400 |
| Бетон на каменном щебне | 0.9-1.5 | — | 2200-2500 |
| Бетон на котельном шлаке | 0.57 | 880 | 1400 |
| Бетон на песке | 0.71 | 710 | 1800-2500 |
| Бетон на топливных шлаках | 0.3-0.7 | 840 | 1000-1800 |
| Бетон силикатный плотный | 0.81 | 880 | 1800 |
| Битумоперлит | 0.09-0.13 | 1130 | 300-410 |
| Блок газобетонный | 0.15-0.3 | — | 400-800 |
| Блок керамический поризованный | 0.2 | — | — |
| Вата минеральная легкая | 0.045 | 920 | 50 |
| Вата минеральная тяжелая | 0.055 | 920 | 100-150 |
| пенобетон, газо- и пеносиликат | 0.08-0.21 | 840 | 300-1000 |
| Газо- и пенозолобетон | 0.17-0.29 | 840 | 800-1200 |
| Гетинакс | 0.230 | 1400 | 1350 |
| Гипс формованный сухой | 0.430 | 1050 | 1100-1800 |
| Гипсокартон | 0.12-0.2 | 950 | 500-900 |
| Гипсоперлитовый раствор | 0.140 | — | — |
| Глина | 0.7-0.9 | 750 | 1600-2900 |
| Глина огнеупорная | 42826 | 800 | 1800 |
| Гравий (наполнитель) | 0.4-0.930 | 850 | 1850 |
| Гравий керамзитовый (ГОСТ 9759-83) — засыпка | 0.1-0.18 | 840 | 200-800 |
| Гравий шунгизитовый (ГОСТ 19345-83) — засыпка | 0.11-0.160 | 840 | 400-800 |
| Гранит (облицовка) | 42858 | 880 | 2600-3000 |
| Грунт 10% воды | 27396 | — | — |
| Грунт песчаный | 42370 | 900 | — |
| Грунт сухой | 0.410 | 850 | 1500 |
| Гудрон | 0.30 | — | 950-1030 |
| Железо | 70-80 | 450 | 7870 |
| Железобетон | 42917 | 840 | 2500 |
| Железобетон набивной | 20090 | 840 | 2400 |
| Зола древесная | 0.150 | 750 | 780 |
| Золото | 318 | 129 | 19320 |
| Каменноугольная пыль | 0.1210 | — | 730 |
| Камень керамический поризованный | 0.14-0.1850 | — | 810-840 |
| Картон гофрированный | 0.06-0.07 | 1150 | 700 |
| Картон облицовочный | 0.180 | 2300 | 1000 |
| Картон парафинированный | 0.0750 | — | — |
| Картон плотный | 0.1-0.230 | 1200 | 600-900 |
| Картон пробковый | 0.0420 | — | 145 |
| Картон строительный многослойный | 0.130 | 2390 | 650 |
| Картон термоизоляционный | 0.04-0.06 | — | 500 |
| Каучук натуральный | 0.180 | 1400 | 910 |
| Каучук твердый | 0.160 | — | — |
| Каучук фторированный | 0.055-0.06 | — | 180 |
| Кедр красный | 0.095 | — | 500-570 |
| Керамзит | 0.16-0.2 | 750 | 800-1000 |
| Керамзитобетон легкий | 0.18-0.46 | — | 500-1200 |
| Кирпич доменный (огнеупорный) | 0.5-0.8 | — | 1000-2000 |
| Кирпич диатомовый | 0.8 | — | 500 |
| Кирпич изоляционный | 0.14 | — | — |
| Кирпич карборундовый | — | 700 | 1000-1300 |
| Кирпич красный плотный | 0.67 | 840-880 | 1700-2100 |
| Кирпич красный пористый | 0.440 | — | 1500 |
| Кирпич клинкерный | 0.8-1.60 | — | 1800-2000 |
| Кирпич кремнеземный | 0.150 | — | — |
| Кирпич облицовочный | 0.930 | 880 | 1800 |
| Кирпич пустотелый | 0.440 | — | — |
| Кирпич силикатный | 0.5-1.3 | 750-840 | 1000-2200 |
| Кирпич силикатный с тех. пустотами | 0.70 | — | — |
| Кирпич силикатный щелевой | 0.40 | — | — |
| Кирпич сплошной | 0.670 | — | — |
| Кирпич строительный | 0.23-0.30 | 800 | 800-1500 |
| Кирпич трепельный | 0.270 | 710 | 700-1300 |
| Кирпич шлаковый | 0.580 | — | 1100-1400 |
| Листы пробковые тяжелые | 0.05 | — | 260 |
| Магнезия в форме сегментов для изоляции труб | 0.073-0.084 | — | 220-300 |
| Мастика асфальтовая | 0.70 | — | 2000 |
| Маты, холсты базальтовые | 0.03-0.04 | — | 25-80 |
| Маты минераловатные прошивные | 0.048-0.056 | 840 | 50-125 |
| Нейлон | 0.17-0.24 | 1600 | 1300 |
| Опилки древесные | 0.07-0.093 | — | 200-400 |
| Пакля | 0.05 | 2300 | 150 |
| Панели стеновые из гипса | 0.29-0.41 | — | 600-900 |
| Парафин | 0.270 | — | 870-920 |
| Паркет дубовый | 0.420 | 1100 | 1800 |
| Паркет штучный | 0.230 | 880 | 1150 |
| Паркет щитовой | 0.170 | 880 | 700 |
| Пемза | 0.11-0.16 | — | 400-700 |
| Пемзобетон | 0.19-0.52 | 840 | 800-1600 |
| Пенобетон | 0.12-0.350 | 840 | 300-1250 |
| Пенопласт резопен ФРП-1 | 0.041-0.043 | — | 65-110 |
| Пенополиуретановые панели | 0.025 | — | — |
| Пеносиликальцит | 0.122-0.320 | — | 400-1200 |
| Пеностекло легкое | 0.045-0.07 | — | 100..200 |
| Пеностекло или газо-стекло | 0.07-0.11 | 840 | 200-400 |
| Пенофол | 0.037-0.039 | — | 44-74 |
| Пергамент | 0.071 | — | — |
| Песок 0% влажности | 0.330 | 800 | 1500 |
| Песок 10% влажности | 0.970 | — | — |
| Песок 20% влажности | 12055 | — | — |
| Плита пробковая | 0.043-0.055 | 1850 | 80-500 |
| Плитка облицовочная, кафельная | 42856 | — | 2000 |
| Полиуретан | 0.320 | — | 1200 |
| Полиэтилен высокой плотности | 0.35-0.48 | 1900-2300 | 955 |
| Полиэтилен низкой плотности | 0.25-0.34 | 1700 | 920 |
| Поролон | 0.04 | — | 34 |
| Портландцемент (раствор) | 0.470 | — | — |
| Прессшпан | 0.26-0.22 | — | — |
| Пробка гранулированная | 0.038 | 1800 | 45 |
| Пробка минеральная на битумной основе | 0.073-0.096 | — | 270-350 |
| Пробка техническая | 0.037 | 1800 | 50 |
| Пробковое покрытие для полов | 0.078 | — | 540 |
| Ракушечник | 0.27-0.63 | 835 | 1000-1800 |
| Раствор гипсовый затирочный | 0.50 | 900 | 1200 |
| Резина пористая | 0.05-0.17 | 2050 | 160-580 |
| Рубероид (ГОСТ 10923-82) | 0.17 | 1680 | 600 |
| Стекловата | 0.03 | 800 | 155-200 |
| Стекловолокно | 0.040 | 840 | 1700-2000 |
| Туфобетон | 0.29-0.64 | 840 | 1200-1800 |
| Уголь каменный обыкновенный | 0.24-0.27 | — | 1200-1350 |
| Шлакопемзобетон (термозитобетон) | 0.23-0.52 | 840 | 1000-1800 |
| Штукатурка гипсовая | 0.30 | 840 | 800 |
| Щебень из доменного шлака | 0.12-0.18 | 840 | 400-800 |
| Эковата | 0.032-0.041 | 2300 | 35-60 |
Сравнение теплопроводности строительных материалов, а также их плотности и паропроницаемости представлено в таблице.
Жирным шрифтом выделены наиболее эффективные материалы, применяющиеся в строительстве домов.
Ниже представлена наглядная схема, из которой легко увидеть, какую толщину должна иметь стена из разных материалов, чтобы она удерживала одинаковое количество тепла.
Очевидно, что по этому показателю преимущество за искусственными материалами (например, пенополистиролом).
Примерно такую же картину можно увидеть, если составить диаграмму строительных материалов, которые наиболее часто применяются в работе.
При этом большое значение имеют условия окружающей среды. Ниже приведена таблица теплопроводности строительных материалов, которые эксплуатируются:
- в обычных условиях (А);
- в условиях повышенной влажности (Б);
- в условиях засушливого климата.
Данные взяты на основе соответствующих строительных норм и правил (СНиП II-3-79), а также из открытых интернет-источников (веб-страницы производителей соответствующих материалов). Если данные по конкретным условиям эксплуатации отсутствуют, то поле в таблице не заполнено.
Чем больше показатель, тем больше тепла он пропускает при прочих равных условиях. Так, у некоторых видов пенополистирола этот показатель равен 0,031, а у пенополиуретана – 0,041. С другой стороны, у бетона коэффициент на порядок выше – 1,51, следовательно, он пропускает тепло значительно лучше, чем искусственные материалы.
Сравнительные потери тепла через разные поверхности дома можно увидеть на схеме (100% — общие потери).
Очевидно, что большая часть уходит именно из стен, поэтому отделка этой части помещения – наиболее важная задача, особенно в условиях северного климата.
Видео для справки
Применение материалов с небольшой теплопроводностью в утеплении домов
В основном сегодня используются искусственные материалы – пенопласт, минеральная вата, пенополиуретан, пенополистирол и другие. Они очень эффективны, доступны по цене и достаточно легко монтируются, не требуя особых навыков работы.
- при возведении стен (требуется меньшая их толщина, поскольку основную нагрузку по сбережению тепла берут на себя именно теплоизоляционные материалы);
- при обслуживании дома (тратится меньше ресурсов на отопление).
Пенопласт
Это один из лидеров в своей категории, который широко используется в утеплении стен как снаружи, так и внутри. Коэффициент составляет примерно 0,052-0,055 Вт/(оС*м).
Как выбрать качественный утеплитель
При выборе конкретного образца важно обращать внимание на маркировке – именно она содержит все основные сведения, влияющие на свойства.
Например, ПСБ-С-15 означает следующее:
Минеральная вата
Еще один довольно распространенный утеплитель, который применяется как во внутренней, так и в наружной отделке помещений, – это минеральная вата.
Материал достаточно долговечный, недорогой и несложен в монтаже. Вместе с тем, в отличие от пенопласта, она хорошо впитывает влагу, поэтому при ее использовании необходимо применять и гидроизоляционные материалы, что удорожает монтажные работы.
Так что же такое теплопроводность? С точки зрения физики теплопроводность – это молекулярный перенос теплоты между непосредственно соприкасающимися телами или частицами одного тела с различной температурой, при котором происходит обмен энергией движения структурных частиц (молекул, атомов, свободных электронов).
Можно сказать проще, теплопроводность – это способность материала проводить тепло. Если внутри тела имеется разность температур, то тепловая энергия переходит от более горячей его части к более холодной. Передача тепла происходит за счет передачи энергии при столкновении молекул вещества. Происходит это до тех пор, пока температура внутри тела не станет одинаковой. Такой процесс может происходить в твердых, жидких и газообразных веществах.
На практике, например в строительстве при теплоизоляции зданий, рассматривается другой аспект теплопроводности, связанный с передачей тепловой энергии. В качестве примера возьмем “абстрактный дом”. В “абстрактном доме” стоит нагреватель, который поддерживает внутри дома постоянную температуру, скажем, 25 °С. На улице температура тоже постоянная, например, 0 °С. Вполне понятно, что если выключить обогреватель, то через некоторое время в доме тоже будет 0 °С. Все тепло (тепловая энергия) через стены уйдет на улицу.
Чтобы поддерживать температуру в доме 25 °С, нагреватель должен постоянно работать. Нагреватель постоянно создает тепло, которое постоянно уходит через стены на улицу.
Коэффициент теплопроводности.
Количество тепла, которое проходит через стены (а по научному – интенсивность теплопередачи за счет теплопроводности) зависит от разности температур (в доме и на улице), от площади стен и теплопроводности материала, из которого сделаны эти стены.
Для количественной оценки теплопроводности существует коэффициент теплопроводности материалов . Этот коэффициент отражает свойство вещества проводить тепловую энергию. Чем больше значение коэффициента теплопроводности материала, тем лучше он проводит тепло. Если мы собираемся утеплять дом, то надо выбирать материалы с небольшим значением этого коэффициента. Чем он меньше, тем лучше. Сейчас в качестве материалов для утепления зданий наибольшее распространение получили утеплители из , и различных . Набирает популярность новый материал с улучшенными теплоизоляционными качествами – .
Коэффициент теплопроводности материалов обозначается буквой ? (греческая строчная буква лямбда) и выражается в Вт/(м2*К). Это означает, что если взять стену из кирпича, с коэффициентом теплопроводности 0,67 Вт/(м2*К), толщиной 1 метр и площадью 1 м2., то при разнице температур в 1 градус, через стену будет проходить 0,67 ватта тепловой энергии. Если разница температур будет 10 градусов, то будет проходить уже 6,7 ватта. А если при такой разнице температур стену сделать 10 см, то потери тепла будут уже 67 ватт. Подробней о методике расчета теплопотерь зданий можно посмотреть
Следует отметить, что значения коэффициента теплопроводности материалов указываются для толщины материала в 1 метр. Чтобы определить теплопроводность материала для любой другой толщины, надо коэффициент теплопроводности разделить на нужную толщину, выраженную в метрах.
В строительных нормах и расчетах часто используется понятие “тепловое сопротивление материала”. Это величина обратная теплопроводности. Если, на пример, теплопроводность пенопласта толщиной 10 см – 0,37 Вт/(м2*К), то его тепловое сопротивление будет равно 1 / 0,37 Вт/(м2*К) = 2,7 (м2*К)/Вт.
Ниже в таблице приведены значения коэффициента теплопроводности для некоторых материалов применяемых в строительстве.
| Материал | Коэфф. тепл. Вт/(м2*К) |
| Алебастровые плиты | 0,470 |
| Алюминий | 230,0 |
| Асбест (шифер) | 0,350 |
| Асбест волокнистый | 0,150 |
| Асбестоцемент | 1,760 |
| Асбоцементные плиты | 0,350 |
| Асфальт | 0,720 |
| Асфальт в полах | 0,800 |
| Бакелит | 0,230 |
| Бетон на каменном щебне | 1,300 |
| Бетон на песке | 0,700 |
| Бетон пористый | 1,400 |
| Бетон сплошной | 1,750 |
| Бетон термоизоляционный | 0,180 |
| Битум | 0,470 |
| Бумага | 0,140 |
| Вата минеральная легкая | 0,045 |
| Вата минеральная тяжелая | 0,055 |
| Вата хлопковая | 0,055 |
| Вермикулитовые листы | 0,100 |
| Войлок шерстяной | 0,045 |
| Гипс строительный | 0,350 |
| Глинозем | 2,330 |
| Гравий (наполнитель) | 0,930 |
| Гранит, базальт | 3,500 |
| Грунт 10% воды | 1,750 |
| Грунт 20% воды | 2,100 |
| Грунт песчаный | 1,160 |
| Грунт сухой | 0,400 |
| Грунт утрамбованный | 1,050 |
| Гудрон | 0,300 |
| Древесина – доски | 0,150 |
| Древесина – фанера | 0,150 |
| Древесина твердых пород | 0,200 |
| Древесно-стружечная плита ДСП | 0,200 |
| Дюралюминий | 160,0 |
| Железобетон | 1,700 |
| Зола древесная | 0,150 |
| Известняк | 1,700 |
| Известь-песок раствор | 0,870 |
| Ипорка (вспененная смола) | 0,038 |
| Камень | 1,400 |
| Картон строительный многослойный | 0,130 |
| Каучук вспененный | 0,030 |
| Каучук натуральный | 0,042 |
| Каучук фторированный | 0,055 |
| Керамзитобетон | 0,200 |
| Кирпич кремнеземный | 0,150 |
| Кирпич пустотелый | 0,440 |
| Кирпич силикатный | 0,810 |
| Кирпич сплошной | 0,670 |
| Кирпич шлаковый | 0,580 |
| Кремнезистые плиты | 0,070 |
| Латунь | 110,0 |
| Лед 0°С | 2,210 |
| Лед -20°С | 2,440 |
| Липа, береза, клен, дуб (15% влажности) | 0,150 |
| Медь | 380,0 |
| Мипора | 0,085 |
| Опилки – засыпка | 0,095 |
| Опилки древесные сухие | 0,065 |
| ПВХ | 0,190 |
| Пенобетон | 0,300 |
| Пенопласт ПС-1 | 0,037 |
| Пенопласт ПС-4 | 0,040 |
| Пенопласт ПХВ-1 | 0,050 |
| Пенопласт резопен ФРП | 0,045 |
| Пенополистирол ПС-Б | 0,040 |
| Пенополистирол ПС-БС | 0,040 |
| Пенополиуретановые листы | 0,035 |
| Пенополиуретановые панели | 0,025 |
| Пеностекло легкое | 0,060 |
| Пеностекло тяжелое | 0,080 |
| Пергамин | 0,170 |
| Перлит | 0,050 |
| Перлито-цементные плиты | 0,080 |
| Песок 0% влажности | 0,330 |
| Песок 10% влажности | 0,970 |
| Песок 20% влажности | 1,330 |
| Песчаник обожженный | 1,500 |
| Плитка облицовочная | 1,050 |
| Плитка термоизоляционная ПМТБ-2 | 0,036 |
| Полистирол | 0,082 |
| Поролон | 0,040 |
| Портландцемент раствор | 0,470 |
| Пробковая плита | 0,043 |
| Пробковые листы легкие | 0,035 |
| Пробковые листы тяжелые | 0,050 |
| Резина | 0,150 |
| Рубероид | 0,170 |
| Сланец | 2,100 |
| Снег | 1,500 |
| Сосна обыкновенная, ель, пихта (450…550 кг/куб.м, 15% влажности) | 0,150 |
| Сосна смолистая (600…750 кг/куб.м, 15% влажности) | 0,230 |
| Сталь | 52,0 |
| Стекло | 1,150 |
| Стекловата | 0,050 |
| Стекловолокно | 0,036 |
| Стеклотекстолит | 0,300 |
| Стружки – набивка | 0,120 |
| Тефлон | 0,250 |
| Толь бумажный | 0,230 |
| Цементные плиты | 1,920 |
| Цемент-песок раствор | 1,200 |
| Чугун | 56,0 |
| Шлак гранулированный | 0,150 |
| Шлак котельный | 0,290 |
| Шлакобетон | 0,600 |
| Штукатурка сухая | 0,210 |
| Штукатурка цементная | 0,900 |
| Эбонит | 0,160 |
Прочный и теплый дом – это основное требование, которое предъявляется проектировщикам и строителям. Поэтому еще на стадии проектирования зданий в конструкцию закладываются две разновидности стройматериалов: конструкционные и теплоизоляционные. Первые обладают повышенной прочностью, но большой теплопроводностью, и именно их чаще всего и используют для возведения стен, перекрытий, оснований и фундаментов. Вторые – это материалы с низкой теплопроводностью. Их основное назначение – закрыть собой конструкционные материалы, чтобы понизить их показатель тепловой проводимости. Поэтому для облегчения расчетов и выбора используется таблица теплопроводности строительных материалов.
Читайте в статье:
Что такое теплопроводность
Законы физики определяют один постулат, который гласит, что тепловая энергия стремится от среды с высокой температурой к среде с низкой температурой. При этом, проходя через строительный материал, тепловая энергия затрачивает какое-то время. Переход не состоится лишь в том случае, если температура на разных сторонах от стройматериала одинаковая.
То есть, получается так, что процесс перехода тепловой энергии, к примеру, через стену, это время проникновения тепла. И чем больше времени на это затрачивается, тем ниже теплопроводность стены. Вот такое соотношение. К примеру, теплопроводность различных материалов:
- бетон –1,51 Вт/м×К;
- кирпич – 0,56;
- древесина – 0,09-0,1;
- песок – 0,35;
- керамзит – 0,1;
- сталь – 58.
Чтобы было понятно, о чем идет речь, надо обозначить, что бетонная конструкции не будет ни под каким предлогом пропускать через себя тепловую энергию, если ее толщина будет в пределах 6 м. Понятно, что это просто невозможно в домостроении. А значит, придется для снижения теплопроводности использовать другие материалы, у которых показатель ниже. И ими облицовывать бетонное сооружение.
Что такое коэффициент теплопроводности
Коэффициент теплоотдачи или теплопроводности материалов, который также обозначен в таблицах, это характеристика тепловой проводимости. Он обозначает количество тепловой энергии, проходящий через толщу стройматериала за определенный промежуток времени.
В принципе, коэффициент обозначает именно количественный показатель. И чем он меньше, тем теплопроводность материала лучше. Из сравнения выше видно, что стальные профили и конструкции обладают самым высоким коэффициентом. А значит, они практически не держат тепло. Из строительных материалов,сдерживающих тепло, которые используются для сооружения несущих конструкций, это древесина.
Но надо обозначить и другой момент. К примеру, все та же сталь. Этот прочный материал используют для отведения тепла, где есть необходимость сделать быстрый перенос. К примеру, радиаторы отопления. То есть, высокий показатель теплопроводности – это не всегда плохо.
Что влияет на теплопроводность строительных материалов
Есть несколько параметров, которые сильно влияют на тепловую проводимость.
- Структура самого материала.
- Его плотность и влажность.
Что касается структуры, то здесь огромное разнообразие: однородная плотная, волокнистая, пористая, конгломератная (бетон), рыхлозернистая и прочее. Так вот надо обозначить, что чем неоднороднее структура у материала, тем ниже у него теплопроводность. Все дело в том, что проходить сквозь вещество, в котором большой объем занимают поры разного размера, тем сложнее энергии через нее перемещаться. А ведь в данном случае тепловая энергия – это излучение. То есть, оно не проходит равномерно, а начинает изменять направления, теряя силу внутри материала.
Теперь о плотности. Этот параметр обозначает, на каком расстоянии между собой располагаются частички материала внутри его самого. Исходя из предыдущей позиции, можно сделать вывод: чем меньше это расстояние, а значит, больше плотность, тем тепловая проводимость выше. И наоборот. Тот же пористый материал имеет плотность меньше, чем однородный.
Влажность – это вода, которая имеет плотную структуру. И ее теплопроводность равна 0,6 Вт/м*К. Достаточно высокий показатель, сравнимый с коэффициентом теплопроводности кирпича. Поэтому когда она начинает проникать в структуру материала и заполнять собой поры, это увеличение тепловой проводимости.
Коэффициент теплопроводности строительных материалов: как применяется на практике и таблица
Практические значение коэффициента – это правильно проведенный расчет толщины несущих конструкций с учетом используемых утеплителей. Необходимо отметить, что возводимое здание – это несколько ограждающих конструкций, через которые происходит утечка тепла. И у каждой их них свой процент теплопотерь.
- через стены уходит до 30% тепловой энергии общего расхода.
- Через полы – 10%.
- Через окна и двери – 20%.
- Через крышу – 30%.
То есть, получается так, что если неправильно рассчитать теплопроводность всех ограждений, то проживающим в таком доме людям придется довольствоваться лишь 10% тепловой энергии, которое выделяет отопительная система. 90% – это, как говорят, выброшенные на ветер деньги.
Мнение эксперта
Инженер-проектировщик ОВиК (отопление, вентиляция и кондиционирование) ООО "АСП Северо-Запад"
Спросить у специалиста“Идеальный дом должен быть построен из теплоизоляционных материалов, в котором все 100% тепла будут оставаться внутри. Но по таблице теплопроводности материалов и утеплителей вы не найдете тот идеальный стройматериал, из которого можно было бы возвести такое сооружение. Потому что пористая структура – это низкие несущие способности конструкции. Исключением может быть древесина, но и она не идеал.”
Поэтому при строительстве домов стараются использовать разные строительные материалы, дополняющие друг друга по теплопроводности. При этом очень важно соотносить толщину каждого элемента в общей строительной конструкции. В этом плане идеальным домом можно считать каркасный. У него деревянная основа, уже можно говорить о теплом доме, и утеплители, которые закладываются между элементами каркасной постройки. Конечно, с учетом средней температуры региона придется точно рассчитать толщину стен и других ограждающих элементов. Но, как показывает практика, вносимые изменения не столь значительны, чтобы можно было бы говорить о больших капитальных вложениях.
Рассмотрим несколько часто используемых строительных материалов и проведем сравнение их теплопроводность по толщине.
Теплопроводность кирпича: таблица по разновидностям
| Фото | Вид кирпича | Теплопроводность, Вт/м*К |
|---|---|---|
| Керамический полнотелый | 0,5-0,8 | |
| Керамический щелевой | 0,34-0,43 | |
| Поризованный | 0,22 | |
| Силикатный полнотелый | 0,7-0,8 | |
| Силикатный щелевой | 0,4 | |
| Клинкерный | 0,8-0,9 |
Теплопроводность дерева: таблица по породам
Коэффициент теплопроводности пробкового дерева самый низкий из всех пород древесины. Именно пробка часто используется в качестве теплоизоляционного материала при проведении утеплительных мероприятий.
Теплопроводность металлов: таблица
Данный показатель у металлов изменяется с изменением температуры, в которой они применяются. И здесь соотношение такое – чем выше температура, тем ниже коэффициент. В таблице покажем металлы, которые используются в строительной сфере.
Теперь, что касается соотношения с температурой.
- У алюминия при температуре -100°С теплопроводность составляет 245 Вт/м*К. А при температуре 0°С – 238. При +100°С – 230, при +700°С – 0,9.
- У меди: при -100°С –405, при 0°С – 385, при +100°С – 380, а при +700°С – 350.
Таблица теплопроводности других материалов
В основном нас будет интересовать таблица теплопроводности изоляционных материалов. Необходимо отметить, что если у металлов данный параметр зависит от температуры, то у утеплителей от их плотности. Поэтому в таблице будут расставлены показатели с учетом плотности материалом.
| Теплоизоляционный материал | Плотность, кг/м³ | Теплопроводность, Вт/м*К |
|---|---|---|
| Минеральная вата (базальтовая) | 50 | 0,048 |
| 100 | 0,056 | |
| 200 | 0,07 | |
| Стекловата | 155 | 0,041 |
| 200 | 0,044 | |
| Пенополистирол | 40 | 0,038 |
| 100 | 0,041 | |
| 150 | 0,05 | |
| Пенополистирол экструдированный | 33 | 0,031 |
| Пенополиуретан | 32 | 0,023 |
| 40 | 0,029 | |
| 60 | 0,035 | |
| 80 | 0,041 |
И таблица теплоизоляционных свойств строительных материалов. Основные из них уже рассмотрены, обозначим те, которые в таблицы не вошли, и которые относятся к категории часто используемых.
| Строительный материал | Плотность, кг/м³ | Теплопроводность, Вт/м*К |
|---|---|---|
| Бетон | 2400 | 1,51 |
| Железобетон | 2500 | 1,69 |
| Керамзитобетон | 500 | 0,14 |
| Керамзитобетон | 1800 | 0,66 |
| Пенобетон | 300 | 0,08 |
| Пеностекло | 400 | 0,11 |
Коэффициент теплопроводности воздушной прослойки
Всем известно, что воздух, если его оставить внутри строительного материала или между слоями стройматериалов, это великолепный утеплитель. Почему так происходит, ведь сам воздух, как таковой, не может сдерживать тепло. Для этого надо рассмотреть саму воздушную прослойку, огражденную двумя слоями стройматериалов. Один из них соприкасается с зоной положительных температур, другой с зоной отрицательный.
Тепловая энергия движется от плюса к минусу, и встречает на своем пути слой воздуха. Что происходит внутри:
- Конвекция теплого воздуха внутри прослойки.
- Тепловое излучение от материала с плюсовой температурой.
Поэтому сам тепловой поток – это сумма двух факторов с добавлением теплопроводности первого материала. Необходимо сразу отметить, что излучение занимает большую часть теплового потока. Сегодня все расчеты теплосопротивления стен и других несущих ограждающих конструкций проводят на онлайн-калькуляторах. Что касается воздушной прослойки, то такие расчеты провести сложно, поэтому берутся значения, которые в 50-х годах прошлого столетия были получены лабораторными исследованиями.
В них четко оговаривается, что если разница температур стен, ограниченных воздухом, составляет 5°С, то излучение возрастает с 60% до 80%, если увеличить толщину прослойки с 10 до 200 мм. То есть, общий объем теплового потока остается тот же, излучение вырастает, а значит, теплопроводность стены падает. И разница значительная: с 38% до 2%. Правда, возрастает конвекция с 2% до 28%. Но так как пространство замкнутое, то движение воздуха внутри него никак не действует на внешние факторы.
Расчет толщины стены по теплопроводности вручную по формулам или калькулятором
Рассчитать толщину стены не так просто. Для этого нужно сложить все коэффициенты теплопроводности материалов, которые были использованы для сооружения стены. К примеру, кирпич, штукатурный раствор снаружи, плюс наружная облицовка, если такая будет использоваться. Внутренние выравнивающие материалы, это может быть все та же штукатурка или гипсокартонные листы, другие плитные или панельные покрытия. Если есть воздушная прослойка, то учитывают и ее.
Есть так называемая удельная теплопроводность по регионам, которую берут за основу. Так вот расчетная величина не должна быть больше удельной. В таблице ниже по городам дана удельная тепловая проводимость.
То есть, чем южнее, тем общая теплопроводность материалов должна быть меньше. Соответственно, можно уменьшать и толщину стены. Что касается онлайн-калькулятора, то предлагаем ниже посмотреть видео, на котором разбирается, как правильно пользоваться таким расчетным сервисом.
Если у вас возникли вопросы, на которые, как вам показалось, вы не нашли ответы в этой статье, пишите их в комментариях. Наша редакция постарается на них ответить.
Строительство частного дома – очень непростой процесс от начала и до конца. Одним из основных вопросов данного процесса является выбор строительного сырья. Этот выбор должен быть очень грамотным и обдуманным, ведь от него зависит большая часть жизни в новом доме. Особняком в этом выборе стоит такое понятие, как теплопроводность материалов. От неё будет зависеть, насколько в доме будет тепло и комфортно.
Теплопроводность – это способность физических тел (и веществ, из которых они изготовлены) передавать тепловую энергию. Объясняя более простым языком, это перенос энергии от тёплого места к холодному. У некоторых веществ такой перенос будет происходить быстро (например, у большинства металлов), а у некоторых, наоборот – очень медленно (резина).
Если говорить ещё более понятно, то в некоторых случаях, материалы, имея толщину в несколько метров, будут проводить тепло гораздо лучше, чем другие материалы, с толщиной в несколько десятков сантиметров. Например, несколько сантиметров гипсокартона смогут заменить внушительную стену из кирпича.
Основываясь на этих знаниях, можно предположить, что наиболее правильным будет выбор материалов с низкими значениями этой величины , чтобы дом быстро не остывал. Для наглядности, обозначим процентное соотношение потерь тепла в разных участках дома:
От чего зависит теплопроводность?
Значения данной величины могут зависеть от нескольких факторов . Например, коэффициент теплопроводности, о котором мы поговорим отдельно, влажность строительного сырья, плотность и так далее.
- Материалы, имеющие высокие показатели плотности, имеют, в свою очередь, и высокую способность к теплоотдаче, за счёт плотного скопления молекул внутри вещества. Пористые материалы, наоборот, будут нагреваться и остывать медленнее.
- На теплопередачу оказывает влияние и влажность материалов. Если материалы промокнут, то их теплоотдача возрастёт.
- Также, сильно влияет на этот показатель структура материала. Например, дерево с поперечными и продольными волокнами будет иметь разные значения теплопроводности.
- Показатель изменяется и при изменениях таких параметров, как давление и температура. С ростом температуры он увеличивается, а с ростом давления, наоборот – уменьшается.
Коэффициент теплопроводности
Для количественной оценки такого параметра, используются специальные коэффициенты теплопроводности , строго задекларированные в СНИП. Например, коэффициент теплопроводности бетона равен 0,15-1,75 ВТ/(м*С) в зависимости от типа бетона. Где С – градусы Цельсия. На данный момент расчёт коэффициентов есть практически для всех существующих типов строительного сырья, применяющихся при строительстве. Коэффициенты теплопроводности строительных материалов очень важны в любых архитектурно-строительных работах.
Для удобного подбора материалов и их сравнения, используются специальные таблицы коэффициентов теплопроводности, разработанные по нормам СНИП(строительные нормы и правила). Теплопроводность строительных материалов , таблица на которых будет приведена ниже, очень важна при строительстве любых объектов.
- Древесные материалы. Для некоторых материалов параметры будут приведены как вдоль волокон(Индекс 1, так и поперёк – индекс 2)
- Различные типы бетона.
- Различные виды строительного и декоративного кирпича.
Расчёт толщины утеплителя
Из вышеприведённых таблиц мы видим, насколько могут отличаться коэффициенты проводимости тепла у разных материалов. Для расчёта теплосопротивления будущей стены, существует нехитрая формула
, которая связывает толщину утеплителя и коэффициент его теплопроводности.
R = p / k , где R -показатель теплосопротивления, p -толщина слоя, k – коэффициент.
Из этой формулы несложно выделить и формулу расчёта толщины слоя утеплителя для требуемого теплосопротивления. P = R * k . Значение теплосопротивление разное для каждого региона. Для этих значений тоже существует специальная таблица, где их и можно посмотреть при расчёте толщины утеплителя.
Теперь приведём примеры некоторых наиболее популярных утеплителей и их технических характеристик.
Термин «теплопроводность» применяется к свойствам материалов пропускать тепловую энергию от горячих участков к холодным. Теплопроводность основана на движении частиц внутри веществ и материалов. Способность передавать энергию тепла в количественном измерении – это коэффициент теплопроводности. Круговорот тепловой энергопередачи, или тепловой обмен, может проходить в любых веществах с неравнозначным размещением разных температурных участков, но коэффициент теплопроводности зависим от давления и температуры в самом материале, а также от его состояния – газообразного, жидкого или твердого.
Физически теплопроводность материалов равняется количеству тепла, которое перетекает через однородный предмет установленных габаритов и площади за определенный временной отрезок при установленной температурной разнице (1 К). В системе СИ единичный показатель, который имеет коэффициент теплопроводности, принято измерять в Вт/(м К).
Как рассчитать теплопроводность по закону Фурье
В заданном тепловом режиме плотность потока при передаче тепла прямо пропорциональна вектору максимального увеличения температуры, параметры которой изменяются от одного участка к другим, и по модулю с одинаковой скоростью увеличения температуры по направлению вектора:
q → = − ϰ х grad х (T), где:
- q → – направление плотности предмета, передающего тепло, или объем теплового потока, который протекает по участку за заданную временную единицу через определенную площадь, перпендикулярный всем осям;
- ϰ – удельный коэффициент теплопроводности материала;
- T – температура материала.
При применении закона Фурье не принимают во внимание инерционность перетекания тепловой энергии, а это значит, что имеется в виду мгновенная передача тепла из любой точки на любое расстояние. Поэтому формулу нельзя использовать для расчетов передачи тепла при протекании процессов, имеющих высокую частоту повторения. Это ультразвуковое излучение, передача тепловой энергии волнами ударного или импульсного типа и т.д. Существует решение по закону Фурье с релаксационным членом:
τ х ∂ q / ∂ t = − (q + ϰ х ∇T) .
Если релаксация τ мгновенная, то формула превращается в закон Фурье.
Ориентировочная таблица теплопроводности материалов:
| Основа | Значение теплопроводности, Вт/(м К) |
| Жесткий графен | 4840 + / – 440 – 5300 + / – 480 |
| Алмаз | 1001-2600 |
| Графит | 278,4-2435 |
| Бора арсенид | 200-2000 |
| SiC | 490 |
| Ag | 430 |
| Cu | 401 |
| BeO | 370 |
| Au | 320 |
| Al | 202-236 |
| AlN | 200 |
| BN | 180 |
| Si | 150 |
| Cu 3 Zn 2 | 97-111 |
| Cr | 107 |
| Fe | 92 |
| Pt | 70 |
| Sn | 67 |
| ZnO | 54 |
| Черная сталь | 47-58 |
| Pb | 35,3 |
| Нержавейка | Теплопроводность стали – 15 |
| SiO2 | 8 |
| Высококачественные термостойкие пасты | 5-12 |
| Гранит (состоит из SiO 2 68-73 %; Al 2 O 3 12,0-15,5 %; Na 2 O 3,0-6,0 %; CaO 1,5-4,0 %; FeO 0,5-3,0 %; Fe 2 O 3 0,5-2,5 %; К 2 О 0,5-3,0 %; MgO 0,1-1,5 %; TiO 2 0,1-0,6 %) | 2,4 |
| Бетонный раствор без заполнителей | 1,75 |
| Бетонный раствор со щебнем или с гравием | 1,51 |
| Базальт (состоит из SiO 2 – 47-52%, TiO 2 – 1-2,5%, Al2O 3 – 14-18%, Fe 2 O 3 – 2-5%, FeO – 6-10%, MnO – 0,1-0,2%, MgO – 5-7%, CaO – 6-12%, Na 2 O – 1,5-3%, K 2 O – 0,1-1,5%, P 2 O 5 – 0,2-0,5 %) | 1,3 |
| Стекло (состоит из SiO 2 , B 2 O 3 , P 2 O 5 , TeO 2 , GeO 2 , AlF 3 и т.д.) | 1-1,15 |
| Термостойкая паста КПТ-8 | 0,7 |
| Бетонный раствор с наполнителем из песка, без щебня или гравия | 0,7 |
| Вода чистая | 0,6 |
| Силикатный или красный кирпич | 0,2-0,7 |
| Масла на основе силикона | 0,16 |
| Пенобетон | 0,05-0,3 |
| Газобетон | 0,1-0,3 |
| Дерево | Теплопроводность дерева – 0,15 |
| Масла на основе нефти | 0,125 |
| Снег | 0,10-0,15 |
| ПП с группой горючести Г1 | 0,039-0,051 |
| ЭППУ с группой горючести Г3, Г4 | 0,03-0,033 |
| Стеклянная вата | 0,032-0,041 |
| Вата каменная | 0,035-0,04 |
| Воздушная атмосфера (300 К, 100 кПа) | 0,022 |
| Гель на основе воздуха | 0,017 |
| Аргон (Ar) | 0,017 |
| Вакуумная среда | 0 |
Приведенная таблица теплопроводности учитывает теплопередачу посредством теплового излучения и теплообмена частиц. Так как вакуум не передает тепло, то оно перетекает при помощи солнечного излучения или другого типа генерации тепла. В газовой или жидкой среде слои с разной температурой смешиваются искусственно или естественным способом.
Проводя расчет теплопроводности стены, необходимо принимать во внимание, что теплопередача сквозь стеновые поверхности меняется от того, что температура в здании и на улице всегда разная, и зависит от площади всех поверхностей дома и от теплопроводности стройматериалов.
Чтобы количественно оценить теплопроводность, ввели такое значение, как коэффициент теплопроводности материалов. Он показывает, как тот или иной материал способен передавать тепло. Чем выше это значение, например, коэффициент теплопроводности стали, тем эффективнее сталь будет проводить тепло.
- При утеплении дома из древесины рекомендуется выбирать стройматериалы с низким коэффициентом.
- Если стена кирпичная, то при значении коэффициента 0,67 Вт/(м2 К) и толщине стены 1 м при ее площади 1 м 2 при разнице наружной и внутридомовой температуры 1 0 С кирпич будет пропускать 0,67 Вт энергии. При разнице температур 10 0 С кирпич будет пропускать 6,7 Вт и т.д.
Стандартное значение коэффициента теплопроводимости теплоизоляции и других строительных материалов верно для толщины стены 1 м. Чтобы провести расчет теплопроводности поверхности другой толщины, следует коэффициент поделить на выбранное значение толщины стены (метры). 
В СНиП и при проведении расчетов фигурирует термин «тепловое сопротивление материала», он означает обратную теплопроводность. То есть при теплопроводности листа пенопласта 10 см и его теплопроводности 0,35 Вт/(м 2 К) тепловое сопротивление листа – 1 / 0,35 Вт/(м 2 К) = 2,85 (м 2 К)/Вт.
Ниже – таблица теплопроводности для востребованных строительных материалов и теплоизоляторов:
| Стройматериалы | Коэффициент теплопроводимости, Вт/(м 2 К) |
| Плиты из алебастра | 0,47 |
| Al | 230 |
| Шифер асбоцементный | 0,35 |
| Асбест (волокно, ткань) | 0,15 |
| Асбоцемент | 1,76 |
| Асбоцементные изделия | 0,35 |
| Асфальт | 0,73 |
| Асфальт для напольного покрытия | 0,84 |
| Бакелит | 0,24 |
| Бетон с заполнителем щебнем | 1,3 |
| Бетон с заполнителем песком | 0,7 |
| Пористый бетон – пено- и газобетон | 1,4 |
| Сплошной бетон | 1,75 |
| Термоизоляционный бетон | 0,18 |
| Битумная масса | 0,47 |
| Бумажные материалы | 0,14 |
| Рыхлая минвата | 0,046 |
| Тяжелая минвата | 0,05 |
| Вата – теплоизолятор на основе хлопка | 0,05 |
| Вермикулит в плитах или листах | 0,1 |
| Войлок | 0,046 |
| Гипс | 0,35 |
| Глиноземы | 2,33 |
| Гравийный заполнитель | 0,93 |
| Гранитный или базальтовый заполнитель | 3,5 |
| Влажный грунт, 10% | 1,75 |
| Влажный грунт, 20% | 2,1 |
| Песчаники | 1,16 |
| Сухая почва | 0,4 |
| Уплотненный грунт | 1,05 |
| Гудроновая масса | 0,3 |
| Доска строительная | 0,15 |
| Фанерные листы | 0,15 |
| Твердые породы дерева | 0,2 |
| ДСП | 0,2 |
| Дюралюминиевые изделия | 160 |
| Железобетонные изделия | 1,72 |
| Зола | 0,15 |
| Известняковые блоки | 1,71 |
| Раствор на песке и извести | 0,87 |
| Смола вспененная | 0,037 |
| Природный камень | 1,4 |
| Картонные листы из нескольких слоев | 0,14 |
| Каучук пористый | 0,035 |
| Каучук | 0,042 |
| Каучук с фтором | 0,053 |
| Керамзитобетонные блоки | 0,22 |
| Красный кирпич | 0,13 |
| Пустотелый кирпич | 0,44 |
| Полнотелый кирпич | 0,81 |
| Сплошной кирпич | 0,67 |
| Шлакокирпич | 0,58 |
| Плиты на основе кремнезема | 0,07 |
| Латунные изделия | 110 |
| Лед при температуре 0 0 С | 2,21 |
| Лед при температуре -20 0 С | 2,44 |
| Лиственное дерево при влажности 15% | 0,15 |
| Медные изделия | 380 |
| Мипора | 0,086 |
| Опилки для засыпки | 0,096 |
| Сухие опилки | 0,064 |
| ПВХ | 0,19 |
| Пенобетон | 0,3 |
| Пенопласт марки ПС-1 | 0,036 |
| Пенопласт марки ПС-4 | 0,04 |
| Пенопласт марки ПХВ-1 | 0,05 |
| Пенопласт марки ФРП | 0,044 |
| ППУ марки ПС-Б | 0,04 |
| ППУ марки ПС-БС | 0,04 |
| Лист из пенополиуретана | 0,034 |
| Панель из пенополиуретана | 0,024 |
| Облегченное пеностекло | 0,06 |
| Тяжелое вспененное стекло | 0,08 |
| Пергаминовые изделия | 0,16 |
| Перлитовые изделия | 0,051 |
| Плиты на цементе и перлите | 0,085 |
| Влажный песок 0% | 0,33 |
| Влажный песок 0% | 0,97 |
| Влажный песок 20% | 1,33 |
| Обожженный камень | 1,52 |
| Керамическая плитка | 1,03 |
| Плитка марки ПМТБ-2 | 0,035 |
| Полистирол | 0,081 |
| Поролон | 0,04 |
| Раствор на основе цемента без песка | 0,47 |
| Плита из натуральной пробки | 0,042 |
| Легкие листы из натуральной пробки | 0,034 |
| Тяжелые листы из натуральной пробки | 0,05 |
| Резиновые изделия | 0,15 |
| Рубероид | 0,17 |
| Сланец | 2,100 |
| Снег | 1,5 |
| Хвойная древесина влажностью 15% | 0,15 |
| Хвойная смолистая древесина влажностью 15% | 0,23 |
| Стальные изделия | 52 |
| Стеклянные изделия | 1,15 |
| Утеплитель стекловата | 0,05 |
| Стекловолоконные утеплители | 0,034 |
| Стеклотекстолитовые изделия | 0,31 |
| Стружка | 0,13 |
| Тефлоновое покрытие | 0,26 |
| Толь | 0,24 |
| Плита на основе цементного раствора | 1,93 |
| Цементно-песчаный раствор | 1,24 |
| Чугунные изделия | 57 |
| Шлак в гранулах | 0,14 |
| Шлак зольный | 0,3 |
| Шлакобетонные блоки | 0,65 |
| Сухие штукатурные смеси | 0,22 |
| Штукатурный раствор на основе цемента | 0,95 |
| Эбонитовые изделия | 0,15 |
Кроме того, необходимо учитывать теплопроводность утеплителей из-за их струйных тепловых потоков. В плотной среде возможно «переливание» квазичастиц из одного нагретого стройматериала в другой, более холодный или более теплый, через поры субмикронных размеров, что помогает распространять звук и тепло, даже если в этих порах будет абсолютный вакуум.