Kompletní tabulka tepelné vodivosti různých stavebních materiálů
Co je tedy tepelná vodivost? Z fyzikálního hlediska tepelná vodivost – jedná se o molekulární přenos tepla mezi přímo se dotýkajícími tělesy nebo částicemi téhož tělesa s různou teplotou, při kterém dochází k výměně energie pohybu strukturních částic (molekul, atomů, volných elektronů).
To se snadněji řekne tepelná vodivost je schopnost materiálu vést teplo. Pokud je uvnitř tělesa teplotní rozdíl, pak se tepelná energie přesouvá z teplejší části tělesa do chladnější části. K přenosu tepla dochází v důsledku přenosu energie při srážce molekul látky. To se děje, dokud se teplota uvnitř těla nezmění. Tento proces může probíhat v pevných, kapalných a plynných látkách.
V praxi, například ve stavebnictví pro tepelnou izolaci budov, se uvažuje o dalším aspektu tepelné vodivosti, spojeném s přenosem tepelné energie. Vezměme si jako příklad “abstraktní dům”. V „abstraktním domě“ je ohřívač, který udržuje konstantní teplotu uvnitř domu, řekněme 25 °C. Venkovní teplota je také konstantní, například 0 °C. Je celkem jasné, že když topení vypnete, tak po chvíli bude v domě také 0 °C. Veškeré teplo (tepelná energie) půjde přes zdi do ulice.
Pro udržení teploty v domě na 25 °C musí topení neustále běžet. Ohřívač neustále vytváří teplo, které neustále uniká stěnami na ulici.
Součinitel tepelné vodivosti.
Množství tepla, které projde stěnami (a podle vědy intenzita přenosu tepla v důsledku tepelné vodivosti) závisí na rozdílu teplot (v domě a venku), na ploše stěn a tepelné vodivosti. materiálu, ze kterého jsou tyto stěny vyrobeny.
Pro kvantifikaci tepelné vodivosti existuje součinitel tepelné vodivosti materiálů. Tento koeficient odráží vlastnost látky vést tepelnou energii. Čím vyšší je koeficient tepelné vodivosti materiálu, tím lépe vede teplo. Pokud budeme zateplovat dům, pak je potřeba volit materiály s malou hodnotou tohoto koeficientu. Čím menší, tím lepší. V dnešní době jsou nejpoužívanějšími materiály pro zateplení budov izolace z minerální vlny a různé pěnové plasty. Oblibu si získává nový materiál se zlepšenými tepelně izolačními vlastnostmi – Neopor.
Součinitel tepelné vodivosti materiálů je označen písmenem ? (malé řecké písmeno lambda) a je vyjádřeno ve W/(m2*K). To znamená, že pokud vezmeme cihlovou zeď se součinitelem tepelné vodivosti 0,67 W/(m2*K), tloušťkou 1 metr a plochou 1 m2, pak s rozdílem teplot 1 stupeň, 0,67 wattu tepelná energie bude procházet energií stěny. Pokud je teplotní rozdíl 10 stupňů, projde 6,7 wattu. A pokud je při takovém teplotním rozdílu stěna vyrobena 10 cm, pak bude tepelná ztráta již 67 wattů. Více podrobností o metodice výpočtu tepelných ztrát v budovách naleznete zde.
Je třeba poznamenat, že hodnoty součinitele tepelné vodivosti materiálů jsou uvedeny pro tloušťku materiálu 1 metr. Pro určení tepelné vodivosti materiálu pro jakoukoli jinou tloušťku je třeba koeficient tepelné vodivosti vydělit požadovanou tloušťkou, vyjádřenou v metrech.
Ve stavebních předpisech a výpočtech se často používá pojem „tepelný odpor materiálu“. To je převrácená hodnota tepelné vodivosti. Pokud je například tepelná vodivost pěnového plastu o tloušťce 10 cm 0,37 W/(m2*K), pak jeho tepelný odpor bude roven 1/0,37 W/(m2*K) = 2,7 (m2*K)/ út.
Součinitel tepelné vodivosti materiálů.
Níže uvedená tabulka ukazuje hodnoty součinitele tepelné vodivosti pro některé materiály používané ve stavebnictví.
| Materiál | Coeff. teplý W/(m2*K) |
| Alabastrové desky | 0,470 |
| Hliník | 230,0 |
| Azbest (břidlice) | 0,350 |
| Vláknitý azbest | 0,150 |
| azbestový cement | 1,760 |
| Azbestocementové desky | 0,350 |
| Asfalt | 0,720 |
| Asfalt v podlahách | 0,800 |
| Bakelit | 0,230 |
| Beton na drceném kameni | 1,300 |
| Beton na písku | 0,700 |
| Pórovitý beton | 1,400 |
| Pevný beton | 1,750 |
| Tepelně izolační beton | 0,180 |
| Asfalt | 0,470 |
| papír | 0,140 |
| Lehká minerální vlna | 0,045 |
| Těžká minerální vlna | 0,055 |
| Vata | 0,055 |
| Vermikulitové listy | 0,100 |
| Vlněná plsť | 0,045 |
| Stavební sádra | 0,350 |
| Alumina | 2,330 |
| štěrk (výplň) | 0,930 |
| Žula, čedič | 3,500 |
| Půda 10% vody | 1,750 |
| Půda 20% vody | 2,100 |
| písčitá půda | 1,160 |
| Půda je suchá | 0,400 |
| Zhutněná půda | 1,050 |
| Tar | 0,300 |
| Dřevo – desky | 0,150 |
| Dřevo – překližka | 0,150 |
| Tvrdé dřevo | 0,200 |
| dřevotříska | 0,200 |
| Duralové | 160,0 |
| Železobeton | 1,700 |
| Popel ze dřeva | 0,150 |
| Vápenec | 1,700 |
| Vápenopísková malta | 0,870 |
| Iporka (pěnová pryskyřice) | 0,038 |
| Kamenný | 1,400 |
| Vícevrstvá stavební lepenka | 0,130 |
| Pěnová guma | 0,030 |
| Přírodní guma | 0,042 |
| Fluorovaná pryž | 0,055 |
| Pěnový beton | 0,200 |
| Křemičitá cihla | 0,150 |
| Dutá cihla | 0,440 |
| silikátové cihly | 0,810 |
| Pevná cihla | 0,670 |
| Strusková cihla | 0,580 |
| Křemičité desky | 0,070 |
| Mosaz | 110,0 |
| Led 0°C | 2,210 |
| Led -20°С | 2,440 |
| Lípa, bříza, javor, dub (15% vlhkost) | 0,150 |
| Měď | 380,0 |
| Mypora | 0,085 |
| Piliny – zásyp | 0,095 |
| Suché piliny | 0,065 |
| PVC | 0,190 |
| Pěnový beton | 0,300 |
| Polystyrenová pěna PS-1 | 0,037 |
| Polystyrenová pěna PS-4 | 0,040 |
| Pěnový plast PVC-1 | 0,050 |
| Znovuotevřená pěna FRP | 0,045 |
| Expandovaný polystyren PS-B | 0,040 |
| Expandovaný polystyren PS-BS | 0,040 |
| Polyuretanové pěnové desky | 0,035 |
| Panely z polyuretanové pěny | 0,025 |
| Lehké pěnové sklo | 0,060 |
| Těžké pěnové sklo | 0,080 |
| Pergamin | 0,170 |
| Perlit | 0,050 |
| Perlit-cementové desky | 0,080 |
| Písek 0% vlhkosti | 0,330 |
| Písek 10% vlhkosti | 0,970 |
| Písek 20% vlhkosti | 1,330 |
| Pálený pískovec | 1,500 |
| Obkladové dlaždice | 1,050 |
| Tepelně izolační dlaždice PMTB-2 | 0,036 |
| Polystyren | 0,082 |
| Pěnová guma | 0,040 |
| Portlandská cementová malta | 0,470 |
| Korková deska | 0,043 |
| Korkové desky jsou lehké | 0,035 |
| Korkové desky jsou těžké | 0,050 |
| Guma | 0,150 |
| Ruberoid | 0,170 |
| Břidlice | 2,100 |
| Sníh | 1,500 |
| Borovice lesní, smrk, jedle (450…550 kg/m15, vlhkost XNUMX %) | 0,150 |
| Pryskyřičná borovice (600…750 kg/m15, vlhkost XNUMX %) | 0,230 |
| ocel | 52,0 |
| sklo | 1,150 |
| Skleněná vata | 0,050 |
| Skleněná vlákna | 0,036 |
| Laminát ze skleněných vláken | 0,300 |
| Dřevěné hobliny – nádivka | 0,120 |
| Teflon | 0,250 |
| Papírová střešní lepenka | 0,230 |
| cementové desky | 1,920 |
| Cementovo-písková malta | 1,200 |
| Litina | 56,0 |
| Granulovaná struska | 0,150 |
| Kotlová struska | 0,290 |
| Struskový beton | 0,600 |
| Suchá omítka | 0,210 |
| Cementová omítka | 0,900 |
| Ebonit | 0,160 |
Stavba jakéhokoli domu, ať už je to chata nebo skromný venkovský dům, musí začít vypracováním projektu. V této fázi se stanoví nejen architektonický vzhled budoucí stavby, ale také její strukturální a tepelné vlastnosti.
Hlavním úkolem ve fázi projektu nebude pouze vývoj pevných a odolných konstrukčních řešení schopných udržet co nejpohodlnější mikroklima s minimálními náklady. S výběrem vám může pomoci srovnávací tabulka tepelné vodivosti materiálů.
Pojem tepelné vodivosti
Obecně je proces vedení tepla charakterizován přenosem tepelné energie z více zahřátých částic pevné látky na méně zahřáté. Proces bude pokračovat, dokud nedojde k tepelné rovnováze. Jinými slovy, dokud se teploty nevyrovnají.
Součinitel tepelné vodivosti cihel.
Ve vztahu k plášti budovy (stěny, podlaha, strop, střecha) bude proces přenosu tepla dán dobou, během níž se teplota uvnitř místnosti vyrovná teplotě okolí.
Čím déle bude tento proces trvat, tím bude místnost pohodlnější a bude úspornější z hlediska provozních nákladů.
Číselně je proces přenosu tepla charakterizován součinitelem tepelné vodivosti. Fyzikální význam koeficientu ukazuje, kolik tepla projde jednotkou povrchu za jednotku času. Tito. čím vyšší je hodnota tohoto ukazatele, tím lépe je teplo vedeno, což znamená, že dojde k rychlejšímu procesu výměny tepla.
V souladu s tím je ve fázi návrhu nutné navrhnout konstrukce, jejichž tepelná vodivost by měla být co nejnižší.
Faktory ovlivňující hodnotu tepelné vodivosti
Tepelná vodivost materiálů používaných ve stavebnictví závisí na jejich parametrech:
Závislost tepelné vodivosti pórobetonu na hustotě.
- Pórovitost Přítomnost pórů ve struktuře materiálu narušuje jeho homogenitu. Při průchodu tepelného toku se část energie přenese přes objem obsazený póry a naplněný vzduchem. Je akceptováno brát jako referenční bod tepelnou vodivost suchého vzduchu (0,02 W/(m*°C)). V souladu s tím, čím větší objem zabírají vzduchové póry, tím nižší bude tepelná vodivost materiálu.
- Struktura pórů Malá velikost pórů a jejich uzavřenost přispívají ke snížení rychlosti tepelného toku. V případě použití materiálů s velkými propojenými póry se na procesu přenosu tepla budou kromě tepelné vodivosti podílet procesy přenosu tepla konvekcí.
- Při vyšších hustotách spolu částice těsněji interagují a více přispívají k přenosu tepelné energie. Obecně se hodnoty tepelné vodivosti materiálu v závislosti na jeho hustotě určují buď na základě referenčních údajů, nebo empiricky.
- Vlhkost, hodnota tepelné vodivosti pro vodu je (0,6 W/(m*°C)). Když stěnové konstrukce nebo izolace navlhnou, suchý vzduch je vytlačen z pórů a nahrazen kapkami kapalného nebo nasyceného vlhkého vzduchu. Tepelná vodivost se v tomto případě výrazně zvýší.
- Vliv teploty na tepelnou vodivost materiálu se odráží ve vzorci:
kde λo je součinitel tepelné vodivosti při teplotě 0 °C, W/m*°C,
b referenční hodnota teplotního koeficientu,
Praktická aplikace hodnoty tepelné vodivosti stavebních materiálů
Z pojmu tepelná vodivost přímo vyplývá pojem tloušťky vrstvy materiálu pro získání požadované hodnoty odporu tepelného toku. Tepelný odpor je normovaná hodnota.
Zjednodušený vzorec, který určuje tloušťku vrstvy, bude vypadat takto:
Tabulka tepelné vodivosti izolačních materiálů.
kde, H tloušťka vrstvy, m,
R odpor přenosu tepla, (m2*°С)/W,
λ součinitel tepelné vodivosti, W/(m*°C).
Tento vzorec při použití na stěnu nebo strop má následující předpoklady:
- obklopující konstrukce má homogenní monolitickou strukturu,
- použité stavební materiály mají přirozenou vlhkost.
Při projektování jsou potřebné normalizované a referenční údaje převzaty z regulační dokumentace:
- SNiP23-01-99 Stavební klimatologie,
- SNiP 23 Tepelná ochrana budov,
- SP 23-101-2004 Navrhování tepelné ochrany budov.
Tepelná vodivost materiálů: parametry
Bylo přijato konvenční dělení materiálů používaných ve stavebnictví na konstrukční a tepelné izolace.
Konstrukční materiály se používají pro stavbu obvodových konstrukcí (stěny, příčky, stropy). Vyznačují se vysokými hodnotami tepelné vodivosti.
Hodnoty součinitelů tepelné vodivosti jsou shrnuty v tabulce 1:
Materiál Součinitel tepelné vodivosti, W/(m*°C). Pěnový beton (0,08 0,29) v závislosti na hustotě Smrkové a borové dřevo (0,1 0,15) napříč strukturou
0,18 podél vláken Expandovaný jíl beton (0,14-0,66) v závislosti na hustotě Keramická dutá cihla 0,35 0,41 Červená hliněná cihla 0,56 Silikátová cihla 0,7 Železobeton 1,29
Dosazením údajů převzatých z regulační dokumentace a údajů z tabulky 2 do vzorce (1) můžete získat požadovanou tloušťku stěny pro konkrétní klimatickou oblast.
Pokud jsou stěny vyrobeny pouze z konstrukčních materiálů bez použití tepelné izolace, jejich požadovaná tloušťka (u železobetonu) může dosáhnout několika metrů. Design se v tomto případě ukáže jako neúměrně velký a těžkopádný.
Je možné stavět stěny bez použití dodatečné izolace, snad jen pěnobeton a dřevo. A i v tomto případě dosahuje tloušťka stěny půl metru.
Tepelně izolační materiály mají poměrně nízké hodnoty tepelné vodivosti.
Jejich hlavní rozsah leží od 0,03 do 0,07 W/(m*°C). Nejběžnějšími materiály jsou extrudovaný pěnový polystyren, minerální vlna, pěnový polystyren, skelná vata a izolační materiály na bázi polyuretanové pěny. Jejich použití může výrazně snížit tloušťku obvodových konstrukcí.
Tepelná vodivost při výstavbě
Schéma pro porovnání tepelné vodivosti stěn z pórobetonu a cihel.
Při navrhování a provádění stavebních prací je nutné vzít v úvahu možné cesty tepelných ztrát:
- 30-40% tepelných ztrát vzniká na povrchu stěn,
- 20-30 % přes mezipodlažní stropy a střechu,
- asi 20 % ztrát vzniká na ploše okenních a dveřních otvorů,
- přibližně 10 % tepla odchází z místnosti přes špatně izolované podlahy.
Důležitým faktorem při zvažování tepelné vodivosti ve stavebnictví je zajištění správných větrných a parotěsných zábran. Nejvíce to platí pro porézní izolaci. Tito. omezením přístupu vlhkosti dovnitř konstrukcí (zvenčí i zvenčí) bude odpor prostupu tepla vyšší. Izolace bude fungovat efektivněji, a proto bude zapotřebí menší tloušťka konstrukcí.
V ideálním případě by stěny a stropy měly být vyrobeny z tepelně izolačních materiálů. Mají však nízkou strukturální pevnost, což omezuje šíři jejich použití. Je potřeba vyrobit hlavní nosné konstrukce z cihel, dřeva, pěnobetonových bloků atd.
Nejběžnějším typem řešení domu, který se v praxi vyskytuje, je kombinace nosné konstrukce a tepelné izolace.
Zde můžete rozlišit:
Porovnání tepelné vodivosti slaměných betonových tvárnic s jinými materiály.
- Konstrukce rámu Hlavní rám, který zajišťuje prostorovou tuhost, je vyroben z dřevěných desek nebo trámů. Izolace se instaluje do prostoru mezi sloupky. V některých případech se pro dosažení požadovaných ukazatelů energetické účinnosti provádí dodatečná izolace na vnější straně rámu.
- Konstrukce stěn domu z cihel, pórobetonových bloků, dřeva a izolace se provádí podél vnějšího povrchu. Izolační vrstva kompenzuje nadměrnou tepelnou vodivost materiálu hlavní stěny. Na druhou stranu zatěžuje materiál hlavní stěny, který kompenzuje nízkou mechanickou pevnost izolace.
Podobné vzory budou platné při konstrukci mezipodlažních stropů a střešních konstrukcí.
Kombinací materiálů s požadovanými hodnotami součinitelů tepelné vodivosti je tak možné získat obvodové pláště budov, které mají optimální vlastnosti a tloušťku.