Когда планируется построить объект, который будет функционировать круглый год и характеризоваться низкой теплопередачей, дом с каркасной основой станет оптимальным решением. Многослойная 3D структура позволяет устранить все недостатки других технологий загородного строительства, делая конструкцию более энергоэффективной и устойчивой к перепадам температуры.
Коэффициент теплопроводности материалов
В последние годы при строительстве домов и проведении ремонтных работ возросло внимание к вопросам энергоэффективности. Это стало особенно актуальным на фоне роста цен на энергетические ресурсы. Предполагается, что экономия на энергопотреблении будет продолжать оставаться на повестке дня. Для правильного выбора состава и толщины материалов, используемых в конструкциях (таких как стены, пол, потолок, кровля), крайне важно учитывать теплопроводность строительных материалов. Этот параметр указывается на упаковках с материалами и становится важным еще на этапе проектирования. Необходимо определить, из какого материала следует строить стены, как их утеплять и какова должна быть толщина каждого слоя.
При выборе строительных материалов для сооружения важно акцентировать внимание на их характеристиках. Ключевым параметром здесь является теплопроводность, которую выражает коэффициент теплопроводности. Этот коэффициент показывает, сколько тепла может провести тот или иной материал за единицу времени. Соответственно, чем меньше значение этого коэффициента, тем хуже материал проводит тепло, и наоборот — высокое значение означает лучшее теплоотведение.
Материалы с низкой теплопроводностью обычно используются для утепления, в то время как те, что имеют высокие значения, применяются для переноса или отвода тепла. Например, радиаторы отопления изготавливаются из алюминия, меди или стали, так как они обладают хорошей теплопроводностью. Для утепления же применяются материалы с низким коэффициентом теплопроводности, которые лучше сохраняют тепло. В случае объектов, состоящих из нескольких слоев материалов, общая теплопроводность конструкции определяется как сумма коэффициентов всех составляющих. При расчетах учитывается теплопроводность каждого из слоев, и эти значения затем суммируются, чтобы получить общую теплоизоляционную способность строения (стен, пола, потолка).
Существуют и другие понятий, такие как тепловое сопротивление, которое отражает способность материала препятствовать прохождению тепла. Это величина является обратной теплопроводности. Если материал обладает высоким коэффициентом теплового сопротивления, то его можно использовать в качестве теплоизоляционного элемента. Примеры теплоизоляционных материалов включают широко используемую минеральную или базальтовую вату, пенопласт и др. Материалы с низким тепловым сопротивлением нужны для отвода или передачи тепла, как, например, алюминиевые или стальные радиаторы, которые используются для обогрева.
Таблица теплопроводности теплоизоляционных материалов
Чтобы обеспечить в доме сохранение тепла зимой и прохлады летом, теплопроводность стен, пола и крыши должна быть не ниже определенного значения, которое рассчитывается для каждого региона. Состав пирога (структуры) стен, пола и потолка, а также толщина используемых материалов подбираются так, чтобы сумма всех значений превышала рекомендованное для вашего района значение.
При выборе материалов необходимо также учитывать, что некоторые из них (но не все) в условиях повышенной влажности могут значительно повысить свою теплопроводность. Если есть вероятность возникновения такой ситуации в процессе эксплуатации, то для расчетов следует использовать данные о теплопроводности в состоянии повышенной влажности. Ниже приведены коэффициенты теплопроводности основных материалов, используемых для утепления, в таблице:
| Наименование материала | Коэффициент теплопроводности Вт/(м·°C) | ||
|---|---|---|---|
| В сухом состоянии | При нормальной влажности | При повышенной влажности | |
| Войлок шерстяной | 0,036-0,041 | 0,038-0,044 | 0,044-0,050 |
| Каменная минеральная вата 25-50 кг/м3 | 0,036 | 0,042 | 0,045 |
| Каменная минеральная вата 40-60 кг/м3 | 0,035 | 0,041 | 0,044 |
| Каменная минеральная вата 80-125 кг/м3 | 0,036 | 0,042 | 0,045 |
| Каменная минеральная вата 140-175 кг/м3 | 0,037 | 0,043 | 0,0456 |
| Каменная минеральная вата 180 кг/м3 | 0,038 | 0,045 | 0,048 |
| Стекловата 15 кг/м3 | 0,046 | 0,049 | 0,055 |
| Стекловата 17 кг/м3 | 0,044 | 0,047 | 0,053 |
| Стекловата 20 кг/м3 | 0,04 | 0,043 | 0,048 |
| Стекловата 30 кг/м3 | 0,04 | 0,042 | 0,046 |
| Стекловата 35 кг/м3 | 0,039 | 0,041 | 0,046 |
| Стекловата 45 кг/м3 | 0,039 | 0,041 | 0,045 |
| Стекловата 60 кг/м3 | 0,038 | 0,040 | 0,045 |
| Стекловата 75 кг/м3 | 0,04 | 0,042 | 0,047 |
| Стекловата 85 кг/м3 | 0,044 | 0,046 | 0,050 |
| Пенополистирол (пенопласт, ППС) | 0,036-0,041 | 0,038-0,044 | 0,044-0,050 |
| Экструдированный пенополистирол (ЭППС, XPS) | 0,029 | 0,030 | 0,031 |
| Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 600 кг/м3 | 0,14 | 0,22 | 0,26 |
| Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 400 кг/м3 | 0,11 | 0,14 | 0,15 |
| Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 600 кг/м3 | 0,15 | 0,28 | 0,34 |
| Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 400 кг/м3 | 0,13 | 0,22 | 0,28 |
| Пеностекло, крошка, 100 — 150 кг/м3 | 0,043-0,06 | ||
| Пеностекло, крошка, 151 — 200 кг/м3 | 0,06-0,063 | ||
| Пеностекло, крошка, 201 — 250 кг/м3 | 0,066-0,073 | ||
| Пеностекло, крошка, 251 — 400 кг/м3 | 0,085-0,1 | ||
| Пеноблок 100 — 120 кг/м3 | 0,043-0,045 | ||
| Пеноблок 121- 170 кг/м3 | 0,05-0,062 | ||
| Пеноблок 171 — 220 кг/м3 | 0,057-0,063 | ||
| Пеноблок 221 — 270 кг/м3 | 0,073 | ||
| Эковата | 0,037-0,042 | ||
| Пенополиуретан (ППУ) 40 кг/м3 | 0,029 | 0,031 | 0,05 |
| Пенополиуретан (ППУ) 60 кг/м3 | 0,035 | 0,036 | 0,041 |
| Пенополиуретан (ППУ) 80 кг/м3 | 0,041 | 0,042 | 0,04 |
| Пенополиэтилен сшитый | 0,031-0,038 | ||
| Вакуум | 0 | ||
| Воздух +27°C. 1 атм | 0,026 | ||
| Ксенон | 0,0057 | ||
| Аргон | 0,0177 | ||
| Аэрогель (Aspen aerogels) | 0,014-0,021 | ||
| Шлаковата | 0,05 | ||
| Вермикулит | 0,064-0,074 | ||
| Вспененный каучук | 0,033 | ||
| Пробка листы 220 кг/м3 | 0,035 | ||
| Пробка листы 260 кг/м3 | 0,05 | ||
| Базальтовые маты, холсты | 0,03-0,04 | ||
| Пакля | 0,05 | ||
| Перлит, 200 кг/м3 | 0,05 | ||
| Перлит вспученный, 100 кг/м3 | 0,06 | ||
| Плиты льняные изоляционные, 250 кг/м3 | 0,054 | ||
| Полистиролбетон, 150-500 кг/м3 | 0,052-0,145 | ||
| Пробка гранулированная, 45 кг/м3 | 0,038 | ||
| Пробка минеральная на битумной основе, 270-350 кг/м3 | 0,076-0,096 | ||
| Пробковое покрытие для пола, 540 кг/м3 | 0,078 | ||
| Пробка техническая, 50 кг/м3 | 0,037 | ||
Теплоизоляция как материал и процесс
Разделим понятие теплоизоляции на два значения: как процесса и как материала.
Теплоизоляция как процесс — это способ снижения теплопередачи между объектами или средами, которые находятся при различных температурах.
Основные задачи теплоизоляции конструкций включают:
- поддержание необходимого температурного режима, например, в жилых и служебных зданиях, школах, больницах и т.д.;
- снижение расходов на отопление или охлаждение помещений;
- защита оборудования, трубопроводов, печей и других объектов от перегрева или переохлаждения, а также от коррозии, трещин и пожаров;
- улучшение шумоизоляции и звукоизоляции помещений от внешних и внутренних источников шума.
Теплоизоляция как материал (или утеплитель) снижает сам процесс теплопередачи внутри конструкции. При правильно выбранном утеплителе в зимнее время в доме будет тепло, а в летнее — прохладно.
Выбор утеплителя, требования к нему
На выбор теплоизоляции влияют следующие факторы:
- тип конструкции;
- климатические условия;
- бюджет;
- экологичность;
- пожаробезопасность.
Важно учитывать основные требования к характеристикам утеплителей, которые влияют на их выбор и применение:
- Паропроницаемость. Характеризует движение водяного пара через материал. Чем выше паропроницаемость, тем лучше осуществляется воздухообмен и поддерживается микроклимат в помещении.
- Влагостойкость. Способность материала сохранять свои свойства при воздействии влаги. Чем выше влагостойкость, тем ниже риск появления грибка, плесени и коррозии на поверхности утеплителя.
- Горючесть. Определяет способность материала гореть или поддерживать горение при воздействии открытого пламени или высокой температуры. Чем ниже горючесть, тем выше пожарная безопасность изделия.
- Прочность. Способность материала выдерживать механические нагрузки без разрушения или деформации. Чем выше прочность, тем длительнее срок службы утеплителя.
- Низкая теплопроводность. Обозначает способность препятствовать теплопередаче от более нагретой поверхности к более холодной. Чем ниже теплопроводность, тем лучше теплоизоляционные характеристики материала.
Конкретные значения этих параметров зависят от типа и назначения теплоизоляции, а также от условий их эксплуатации.
В ассортименте продукции ТЕХНОНИКОЛЬ выделяют три основные категории утеплителей:
- Экструзионный пенополистирол (XPS). Это эффективный полимерный теплоизоляционный материал, изготовленный из полистирола с добавлением порообразователя. Его применяют в строительстве для создания фундаментов, крыш и полов. Закрытые поры в структуре XPS обеспечивают практически нулевое водопоглощение и низкую теплопроводность. Линейка продукции из экструзионного пенополистирола ТЕХНОНИКОЛЬ включает более 30 наименований.
- Каменная вата. Это минеральная теплоизоляция, производимая из расплавленных изверженных горных пород. Преимущественно используется как утеплитель для ограждающих конструкций зданий (фасады, кровли, перегородки). Каменная вата является негорючим утеплителем и находит применение в качестве огнезащитной изоляции, а также для изоляции трубопроводов и оборудования. Продукция из каменной ваты компании ТЕХНОНИКОЛЬ представлена более чем 70 разновидностями.
- Пенополиизоцианурат (PIR). Это модифицированный пенополиуретан, обладающий самой низкой теплопроводностью среди представленных утеплителей. Обладает широким спектром применения — от изоляции производственного оборудования до использования в космической отрасли. Плиты LOGICPIR — это часть ассортимента ТЕХНОНИКОЛЬ.
Эти утеплители отличаются также и другими характеристиками, поэтому целесообразность выбора теплоизоляции определяется исходя из предъявляемых требований.
Обратитесь к персональному техническому специалисту
Окажем бесплатную консультацию проектировщикам по изоляционным материалам и системам ТЕХНОНИКОЛЬ
Влияющие на теплопроводность факторы
Различия в теплопроводности строительных материалов определяются структурными характеристиками, которые влияют на их физические свойства. Главными факторами являются:
- Пористость. Наличие полостей, заполненных воздухом внутри материала, приводит к тому, что перемещающиеся массы тепла теряют минимальное количество энергии. Чем более пористый строительный материал, тем ниже его теплопроводность и выше тепловое сопротивление.
- Плотность. Чем более плотно связаны частицы материала, тем выше его теплопроводность. Процесс уравновешивания энергетического баланса в густых структурах происходит быстрее.
- Влажность. Присутствие влаги в материале ускоряет тепловую отдачу и снижает теплопроводное сопротивление. Для создания энергоэффективных объектов критически важно применять устойчивые к влаге решения или добавлять конструкциям гидроизоляционные слои.
Коэффициент теплопроводности материалов может изменяться в зависимости от направления теплового потока, размеров кристаллической структуры, фазового состояния вещества и толщины слоя. Температура, влажность окружающей среды и давление имеют значительное влияние на теплотехнические свойства материалов.
Методы измерения теплопроводности
Существует две группы методик для расчета коэффициента теплопроводности строительных материалов. Первая группа включает измерения в стационарном режиме, при которых работают с постоянными параметрами в широком диапазоне температур от 20 до 700℃. Допускаются небольшие изменения показателей. Метод обеспечивает наиболее точный расчет коэффициента теплопроводности.
Вторая группа — упрощенные технологии, которые требуют меньше времени. Метод нестационарных измерений используется для материалов в производстве. Он позволяет выполнять расчеты в узком температурном диапазоне за 10-30 минут.
Коэффициент теплопроводности строительных материалов – таблицы
Свойства теплоизоляции материалов хорошо демонстрируют сводные таблицы, в которых представлены нормативные значения.
Однако эти таблицы теплоотдачи материалов и утеплителей не охватывают всех возможных значений. Рассмотрим подробнее теплопроводность основных строительных материалов.
Таблица теплопроводности кирпича
Как мы уже увидели, кирпич нельзя назвать самым теплым стеновым материалом. По своей теплоэффективности он уступает дереву, пенобетону и керамзиту. Тем не менее, при правильном утеплении его можно использовать для создания уютных и теплых домов.
Стоит отметить, что не все типы кирпича имеют одинаковый коэффициент теплопроводности (λ). Например, у клинкерного кирпича его значение достигает цифр от 0,4 до 0,9 Вт/(м·К), что делает его нецелесообразным для строительства домов. Чаще его используют в дорожных работах и при укладке полов в технических зданиях. Наименьшее значение этого показателя наблюдается у так называемой теплокерамики — всего 0,11 Вт/(м·К), однако такой материал также отличается большой хрупкостью, что значительно ограничивает его применение.
Неплохое соотношение прочности и теплоэффективности можно наблюдать у силикатных кирпичей. Тем не менее, кладка из них также требует дополнительного утепления, в зависимости от региона строительства может понадобиться увеличить толщину стены. Ниже приведена сравнительная таблица показателей теплопроводности разных видов кирпичей.
Таблица теплопроводности металлов
Теплопроводность металлов также играет значительную роль в строительстве, например, при выборе радиаторов отопления. Кроме того, такие данные необходимы при сварке ответственных конструкций и в производстве полупроводников и различных изоляторов. Ниже представлены сравнительные таблицы показателей теплопроводности различных металлов.
Таблица теплопроводности дерева
Древесина в строительстве считается высококачественным и элитным материалом для возведения домов, что обосновано не только ее экологичностью, но и высокой стоимостью. Дерево обладает низкими коэффициентами теплопроводности, при этом эти значения зависят напрямую от породы. Наименьший коэффициент среди строительных пород наблюдается у кедра (всего 0,095 Вт/(м∙С)) и пробки. Однако строительство из пробки является дорогим и трудоемким. Тем не менее, пробка применяется для полов благодаря своим низким теплопроводным свойствам и хорошей звукоизоляции. Ниже представлены таблицы теплопроводности и прочности различных пород дерева.
Калькулятор расчёта толщины стены по теплопроводности
Подобные данные используются на практике не только профессиональными проектировщиками. Никто не запрещает самостоятельно проектировать свой будущий дом. Главное — чтобы проект соответствовал всем актуальным нормам и строительным правилам. Чтобы вычислить теплопроводность стены, можно воспользоваться специальным калькулятором. Этот полезный инструмент можно установить на компьютер в виде приложения или воспользоваться онлайн-версией.
В этом калькуляторе нет ничего сложного. Просто выберите необходимые данные, и вы получите готовый результат.
Существуют также более сложные калькуляторы, которые учитывают все слои стен. Пример подобного расчетного механизма показан на следующем изображении.
Безусловно, теплоэффективность будущего жилья — это вопрос, требующий особого внимания, так как от этого зависит комфорт в доме и расходы на отопление. Для каждого климатического региона установлены свои нормы коэффициентов теплопроводности для ограждающих конструкций. Можно произвести расчёты самостоятельно, но в случае возникновения трудностей лучше обратиться к специалистам.
Строительные материалы Универсальные отделочные материалы — цементно-стружечные плиты: размеры, цены, способы укладки и характеристики.
Особенности теплопроводности готового строения
При проектировании будущего дома необходимо учитывать возможные потери тепловой энергии. Большая часть тепла теряется через окна, двери, стены, крышу и полы.
Без проведения расчетов по сохранению тепла в доме в помещении будет прохладно. Рекомендуется дополнительно утеплять постройки из кирпича, бетона и камня.
Полезный совет! Прежде чем утеплять жилье, необходимо предусмотреть качественную гидроизоляцию. Это позволит избежать негативного влияния повышенной влажности на теплоизоляцию в помещении.
Разновидности утепления конструкций
Качественное построенное здание может быть достигнуто при оптимальном сочетании прочных конструкционных материалов и высококачественного теплоизоляционного слоя. К таким сооружениям можно отнести следующие:
- при строительстве каркасного дома, дерево, используемое для каркаса, обеспечивает необходимую жесткость конструкции. Утеплитель укладывается между стойками, в некоторых случаях утепление производится с наружной стороны здания;
- здания, возведенные из стандартных строительных материалов, таких как шлакоблоки или кирпич, также требуют утепления, которое часто осуществляется с наружной стороны.
Как определить коэффициенты теплопроводности строительных материалов: таблица
Чтобы определить коэффициент теплопроводности строительных материалов, можно воспользоваться таблицей, в которой собраны все значения для распространенных материалов. Используя подобные данные, можно произвести расчеты толщины стен и выбора подходящего утеплителя. Ниже представлена таблица значений теплопроводности:
Для определения параметров теплопроводности используются специальные ГОСТы. Это значение варьируется в зависимости от типа бетона. Например, если показатель материала составляет 1,75, то для пористого состава значение составит 1,4. Если же в растворе применялся каменный щебень, то его значение будет 1,3.
Полезные рекомендации
Потери тепла через потолочные конструкции значительны для жителей последних этажей. К уязвимым участкам относятся зоны между перекрытиями и стенами, которые могут действовать как мостики холода. Если над квартирой есть технический этаж, то потери тепловой энергии будут ниже.
Для утепления потолка на верхнем этаже рекомендуется проводить работы снаружи. Тем не менее, потолок также можно утеплить и изнутри квартиры, для чего применяются такие материалы, как пенополистирол или теплоизоляционные плиты.
Перед тем как приступить к утеплению различных поверхностей, стоит выяснить характеристики теплопроводности строительных материалов. Таблицы СНиП помогут с поиском нужных данных. Утепление полового покрытия требует не таких сложных действий, как утепление остальных поверхностей. Для этого часто используют такие материалы, как керамзит, стекловата или пенополистирол.
Чтобы качественно утеплить квартиры на последних этажах, можно эффективно использовать центральное отопление. Важно повысить тепловую отдачу радиаторов. Для этого имеются следующие рекомендации:
- если какой-то участок радиаторов остается холодным, требуется выпустить воздух, открыв специальный клапан;
- для увеличения теплопередачи стоит установить защитный экран с фольгированным покрытием, что поможет увеличить поток тепла в помещение;
- чтобы обеспечить свободную циркуляцию теплого воздуха, радиаторы не должны загораживаться мебелью или шторами;
- если снять декоративный экран с радиаторов, то теплоотдача может увеличиться на 25%.
