Súčiniteľ tepelnej vodivosti stavebných materiálov: čo znamená ukazovateľ + tabuľka hodnôt

Konštrukcia zahŕňa použitie akýchkoľvek vhodných materiálov.Hlavnými kritériami sú bezpečnosť pre život a zdravie, tepelná vodivosť a spoľahlivosť. Nasleduje cena, estetické vlastnosti, všestrannosť použitia atď.

Zoberme si jednu z najdôležitejších charakteristík stavebných materiálov - koeficient tepelnej vodivosti, pretože od tejto vlastnosti do značnej miery závisí napríklad úroveň pohodlia v dome.

Čo je stavebný materiál KTP?

Teoreticky a prakticky tiež stavebné materiály spravidla vytvárajú dva povrchy - vonkajšie a vnútorné. Z fyzikálneho hľadiska teplá oblasť vždy smeruje k chladnej oblasti.

Vo vzťahu k stavebným materiálom bude teplo smerovať z jedného povrchu (teplejšieho) na druhý (menej teplý). V skutočnosti sa schopnosť materiálu podstúpiť takýto prechod nazýva súčiniteľ tepelnej vodivosti alebo skratkou KTP.

Diagram vysvetľujúci vplyv tepelnej vodivosti: 1 – tepelná energia; 2 – súčiniteľ tepelnej vodivosti; 3 – teplota prvého povrchu; 4 – teplota druhého povrchu; 5 – hrúbka stavebného materiálu

Charakteristiky CTS sú zvyčajne založené na skúškach, kedy sa odoberie experimentálna vzorka s rozmermi 100x100 cm a aplikuje sa na ňu tepelný efekt s prihliadnutím na teplotný rozdiel dvoch povrchov 1 stupeň. Doba expozície 1 hodina.

V súlade s tým sa tepelná vodivosť meria vo wattoch na meter na stupeň (W/m°C).Koeficient sa označuje gréckym symbolom λ.

Tepelná vodivosť rôznych stavebných materiálov s hodnotou menšou ako 0,175 W/m°C štandardne priraďuje tieto materiály do kategórie izolačných.

Moderná výroba má zvládnuté technológie na výrobu stavebných materiálov, ktorých hladina CTP je nižšia ako 0,05 W/m°C. Vďaka takýmto produktom je možné dosiahnuť výrazný ekonomický efekt z hľadiska spotreby energie.

Vplyv faktorov na úroveň tepelnej vodivosti

Každý jednotlivý stavebný materiál má špecifickú štruktúru a jedinečný fyzikálny stav.

Základom toho sú:

• rozmer kryštálovej štruktúry;
• fázový stav hmoty;
• stupeň kryštalizácie;
• anizotropia tepelnej vodivosti kryštálov;
• objem pórovitosti a štruktúry;
• smer tepelného toku.

To všetko sú ovplyvňujúce faktory. Určitý vplyv na hladinu CTP má aj chemické zloženie a nečistoty. Množstvo nečistôt, ako ukázala prax, má obzvlášť výrazný vplyv na úroveň tepelnej vodivosti kryštalických zložiek.

Izolačné stavebné materiály sú triedou výrobkov pre stavebníctvo, vytvorené s prihliadnutím na vlastnosti PTS, blízke optimálnym vlastnostiam. Dosiahnuť ideálnu tepelnú vodivosť pri zachovaní iných kvalít je však mimoriadne náročné.

PTS je zase ovplyvnená prevádzkovými podmienkami stavebného materiálu - teplotou, tlakom, vlhkosťou atď.

Stavebné materiály s minimálnym balením transformátora

Podľa výskumu má suchý vzduch minimálnu hodnotu tepelnej vodivosti (asi 0,023 W/m°C).

Z hľadiska použitia suchého vzduchu v štruktúre stavebného materiálu je potrebná konštrukcia, kde sa suchý vzduch zdržiava v početných uzavretých priestoroch malého objemu. Štrukturálne je táto konfigurácia reprezentovaná vo forme mnohých pórov vo vnútri štruktúry.

Z toho vyplýva logický záver: stavebný materiál, ktorého vnútorná štruktúra je porézna formácia, by mal mať nízky obsah CFC.

Navyše v závislosti od maximálnej povolenej pórovitosti materiálu sa hodnota tepelnej vodivosti približuje hodnote tepelnej vodivosti suchého vzduchu.

Vytvorenie stavebného materiálu s minimálnou tepelnou vodivosťou uľahčuje porézna štruktúra. Čím viac pórov rôznych objemov obsahuje štruktúra materiálu, tým lepšie CTP možno získať

V modernej výrobe sa na získanie pórovitosti stavebného materiálu používa niekoľko technológií.

Používajú sa najmä tieto technológie:

• penenie;
• tvorba plynu;
• tesnenie proti vode;
• opuch;
• zavedenie aditív;
• vytváranie vláknitých lešení.

Treba poznamenať: koeficient tepelnej vodivosti priamo súvisí s vlastnosťami, ako je hustota, tepelná kapacita a teplotná vodivosť.

Hodnotu tepelnej vodivosti možno vypočítať podľa vzorca:

A = Q/S*(T₁-T₂)*t,

Kde:

• Q - množstvo tepla;
• S - hrúbka materiálu;
• T₁, T₂ – teplota na oboch stranách materiálu;
• t - čas.

Priemerná hodnota hustoty a tepelnej vodivosti je nepriamo úmerná hodnote pórovitosti. Preto na základe hustoty štruktúry stavebného materiálu možno vypočítať závislosť tepelnej vodivosti od nej takto:

λ = 1,16 √ 0,0196 + 0,22 d² – 0,16,

Kde: d - hodnota hustoty. Toto je vzorec V.P.Nekrasov, demonštrujúci vplyv hustoty konkrétneho materiálu na hodnotu jeho CFC.

Vplyv vlhkosti na tepelnú vodivosť stavebných materiálov

Opäť, súdiac podľa príkladov použitia stavebných materiálov v praxi, sa ukazuje negatívny vplyv vlhkosti na kvalitu životnosti stavebného materiálu. Zistilo sa, že čím viac vlhkosti je stavebný materiál vystavený, tým vyššia je hodnota CTP.

Rôznymi spôsobmi sa snažia chrániť materiál použitý v stavebníctve pred vlhkosťou. Toto opatrenie je plne opodstatnené vzhľadom na zvýšenie koeficientu pre vlhké stavebné materiály

Zdôvodniť tento bod nie je ťažké. Pôsobenie vlhkosti na štruktúru stavebného materiálu je sprevádzané zvlhčovaním vzduchu v póroch a čiastočnou výmenou vzdušného prostredia.

Vzhľadom na to, že parameter tepelnej vodivosti pre vodu je 0,58 W/m°C, je zrejmé výrazné zvýšenie tepelnej vodivosti materiálu.

Treba tiež poznamenať, že negatívnejší účinok je, keď je voda vstupujúca do poréznej štruktúry dodatočne zmrazená a mení sa na ľad.

V súlade s tým je ľahké vypočítať ešte väčší nárast tepelnej vodivosti, berúc do úvahy parametre tepelnej vodivosti ľadu rovné 2,3 W/m°C. Približne štvornásobné zvýšenie parametra tepelnej vodivosti vody.

Jedným z dôvodov upustenia od zimnej výstavby v prospech letnej výstavby by mal byť práve faktor možného zamrznutia niektorých druhov stavebných materiálov a v dôsledku toho zvýšenie tepelnej vodivosti.

Odtiaľ sú zrejmé stavebné požiadavky na ochranu izolačných stavebných materiálov pred vlhkosťou. Koniec koncov, úroveň tepelnej vodivosti sa zvyšuje priamo úmerne s kvantitatívnou vlhkosťou.

Ďalší bod sa zdá byť nemenej významný - naopak, keď je štruktúra stavebného materiálu vystavená výraznému zahrievaniu. Príliš vysoká teplota tiež vyvoláva zvýšenie tepelnej vodivosti.

Stáva sa to v dôsledku zvýšenia kinematickej energie molekúl, ktoré tvoria štrukturálny základ stavebného materiálu.

Je pravda, že existuje trieda materiálov, ktorých štruktúra naopak získava lepšie vlastnosti tepelnej vodivosti v režime vysokého ohrevu. Jedným z takýchto materiálov je kov.

Ak pri silnom zahrievaní väčšina široko používaných stavebných materiálov mení svoju tepelnú vodivosť smerom k zvýšeniu, silné zahrievanie kovu vedie k opačnému efektu - tepelná vodivosť kovu klesá.

Metódy stanovenia koeficientu

V tomto smere sa používajú rôzne techniky, ale v skutočnosti všetky meracie technológie spájajú dve skupiny metód:

1. Stacionárny režim merania.
2. Nestacionárny režim merania.

Stacionárna technika zahŕňa prácu s parametrami, ktoré zostávajú nezmenené v priebehu času alebo sa menia v malom rozsahu. Táto technológia, súdiac podľa praktických aplikácií, nám umožňuje počítať s presnejšími výsledkami CFT.

Stacionárna metóda umožňuje vykonávať činnosti zamerané na meranie tepelnej vodivosti v širokom rozsahu teplôt - 20 – 700 °C. Zároveň sa však stacionárna technológia považuje za náročnú a zložitú techniku, ktorá si vyžaduje veľa času na vykonanie.

Príklad zariadenia určeného na meranie tepelnej vodivosti. Ide o jeden z moderných digitálnych dizajnov, ktorý poskytuje rýchle a presné výsledky.

Iná meracia technológia, nestacionárna, sa zdá byť jednoduchšia a vyžaduje 10 až 30 minút na dokončenie práce. V tomto prípade je však teplotný rozsah výrazne obmedzený. Táto technika však našla široké uplatnenie vo výrobnom sektore.

Tabuľka tepelnej vodivosti stavebných materiálov

Nemá zmysel merať mnohé existujúce a široko používané stavebné materiály.

Všetky tieto výrobky boli spravidla opakovane testované, na základe čoho bola zostavená tabuľka tepelnej vodivosti stavebných materiálov, ktorá zahŕňa takmer všetky materiály potrebné na stavenisku.

Jedna verzia takejto tabuľky je uvedená nižšie, kde KTP je koeficient tepelnej vodivosti:

Odporúčame prečítať si aj naše ďalšie články, kde hovoríme o tom, ako si vybrať správnu izoláciu:

1. Izolácia podkrovných striech.
2. Materiály na izoláciu domu zvnútra.
3. Izolácia pre strop.
4. Materiály na vonkajšiu tepelnú izoláciu.
5. Izolácia podláh v drevenom dome.

Závery a užitočné video na túto tému

Video je tematicky zamerané a dostatočne podrobne vysvetľuje, čo je KTP a „s čím sa jedáva“. Po oboznámení sa s materiálom prezentovaným vo videu máte veľkú šancu stať sa profesionálnym staviteľom.

Je zrejmé, že potenciálny stavebník musí vedieť o tepelnej vodivosti a jej závislosti od rôznych faktorov. Tieto znalosti vám pomôžu stavať nielen s vysokou kvalitou, ale s vysokou mierou spoľahlivosti a životnosti objektu. Použitie koeficientu v podstate znamená úsporu peňazí, napríklad pri platbách za rovnaké energie.

Ak máte otázky alebo cenné informácie k téme článku, zanechajte svoje pripomienky v bloku nižšie.