что такое коэффициент теплоизоляции

Что такое коэффициент теплоизоляции

со складов в г.&nbspСалехард и г.&nbspЛабытнанги

CХД (34922) 65157, 43593

Как выбрать теплоизоляцию?

Тепло-изоляция. Оградить и сохранить тепло Вашего дома, изолировать его от полярной стужи – работа у теплоизоляции очень ответственная! В серии статей про выбор теплоизоляции, ее монтаж и работу в конструкции, мы поможем Вам сэкономить трижды:

Чтобы оперативно получать уведомления о публикации информации, подпишитесь на нашу группу ВК https://vk.com/stroymag89

Но на практике для характеристики теплоизоляции определяются несколько коэффициентов теплопроводности, соответствующих разным условиям. Например: λ₁₀, λ₂₅, λ_А, λ_Б – означают теплопроводность для разных условий влажности. Из этого перечня лямбда с индексом 10 (ее еще называют «сухая») будет обладать наименьшим значением. Ее обычно и закрепляют в названии продукции.

В названии теплоизоляции существуют различные «моды». Например, лет 10 назад в название теплоизоляции включали цифры, означающие плотность. Например, ППЖ-200, Маты УРСА М-11, ПСБС-25. Про особенности суждений о свойствах теплоизоляции по ее плотности у нас есть отдельная статья.
Затем пошла «мода» на включение в название теплоизоляционных материалов значения лямбды «ИЗОВЕР КТ-40», УРСА Терра 34»
Сейчас — «мода» на названия по сфере применения. Причем один вид продукции, сошедшей с конвейера, может попасть в разные упаковки – одна подчеркнет его шумоизолирующие свойства, другая — что его можно применить в каркасную стену, а третья — в мансарду. Хотя по факту это — один и тот же материал.

Но в реальных теплотехнических расчетах для зданий в ЯНАО, как и во многих других регионах нашей страны, используется коэффициент λ_Б. А он будет существенно ниже – например, для указанных матов «КНАУФ Инсулейшн TR 037» λ_Б равен 0,042 Вт/м*С° – отличается от «сухой» лямбды на 13%!

Отличие сухой лябмды от реальной будет тем больше, чем больше материал адсорбирует влаги из воздуха. Меньше всего адсорбируют влагу «закрытопористые» материалы – например, экструдированный пенополистирол, либо с обработкой гидрофобными материалами (например, KNAUF пишет Aquastatic, URSA – индекс Г – гидрофобизатор)

Сравним два родственных материала: Обычный белый «пенопласт» пенополистирольные блоки ПСБС и экструдированный пенополистирол (выпускается под марками URSA XPS, Пеноплекс и др.).
Разница между сухой лямбдой (0,036-0,041 Вт/м*С° — для разной плотности) и λБ (0,044-0,050 Вт/м*С°) у обычного пенопласта составляет 18%.
А у экструдии – 0,031 и 0,033 – всего 6%.
Исходное сырье одно. Но экструдия — «закрытопористый» материал и плохо пропускает пары воды. А ПСБС воду «любит», и гидрофобной обработки у него нет. Поэтому и такая разница.

Всегда ищите лямбду Б — λ_Б! Она указана у всех производителей, но не всегда на виду.

Приводим коэффициент λ_Б а популярные в Салехарде материалы.

материал

URSA XPS N-III-G40,033RW ВЕНТИ БАТТС оптима0,038URSA GEO П-300,039Техновент Стандарт0,039URSA GEO П-200,040RW ВЕНТИ БАТТС, ВБД0,040RW ЛАЙТ БАТТС СКАНДИК0,041URSA PureOne 34PN0,041URSA КАРКАС0,042URSA GEO М-250,042KNAUF TR 037, TS0370,043URSA GEO M-110,046ПСБС-250,044-0,050конструктивные материалыСосна (поперек волокон)0,180Газобетон D6000,260

2. Как рассчитать нужную толщину теплоизоляции!

Зная «правильную лямбду» — λ_Б, вы сможете самостоятельно рассчитать нужную толщину теплоизоляции. Есть очень важная величина – «Сопротивление теплопередаче R» ограждающей конструкции (стены, перекрытий).

R=δ_/ λ_Б, где δ– толщина материала, в метрах;

Зачем она нужна? Чтобы рассчитать нужную толщину утепления.

δ = R _* λ_Б, где δ– толщина материала, в метрах;

Требуемое сопротивление теплопередаче определено для каждого региона. Для Салехарда они следующие:

Ограждающая конструкция	Требуемое сопротивление теплопередаче Rreq, м2°С/Вт
Стены	4,61
Покрытия и перекрытия над проездами	6,03
Перекрытия чердачные, над неотапливаемыми подпольями и подвалами	6,78

Упрощенный расчет не сложен:

Например, стены сложены из газобетона толщиной 30 см. Какая толщина теплоизоляции Роквул Венти Баттс Оптима нужна для утепления стены?

Толщина 0,3м, коэффициент теплопроводности λ_Б 0,26

R (газобетон)=0,3 /0,26 = 1,154 м2°С/Вт

коэффициент теплопроводности минплиты Роквул Венти Баттс Оптима λ_Б =0,038 Вт/м*С°

Требумое сопротивление для стены = 4,61

Требуется добавить за счет теплоизоляции сопротивление (4,61-1,154)= 3,456

Толщина теплоизоляции δ = 3,456*0,038 = 0,13м = 130мм.

С учетом того, что теплоизоляцию толщиной 130 мм надо производить под заказ, и с учётом наших упрощений в расчете, примем нужную толщину 150мм.

В таком расчете есть несколько упрощений. Специалисты бы взяли коэффициент теплопроводности не конкретно газосиликатного блока, а кладки. Т.е. учли бы мостики холода из цементного раствора, которым скрепляются блоки. Для слоя теплоизоляции добавили бы теплопотери через дюбели для крепления минплиты и через металлические кронштейны для сайдинга. Но мы для сравнительных расчетов можем обойтись без этого.

Т.е. стену из газобетона толщиной 30 см, нужно утеплить 150мм теплоизоляции типа Венти Баттс Оптима.

Мы подскажем вам способ сделать это дешевле. Надо на фасаде первый слой толщиной 100мм сделать из минплиты URSA П-30 (λ_Б =0,039), а второй слой — из минплиты толщиной 50мм Венти Баттс Оптима. Такой вариант будет на 35% дешевле. А тепло будет держать так же.

Что будет если утеплить минплитой толщиной 100мм? Тогда для достижения комфортной температуры вам нужно будет потратить больше энергии, реже сможете проветривать помещения.

Еще несколько расчетов:

Сопротивление теплопередаче деревянной стены толщиной 150мм (брус «капиталка»): R (брус «капиталка»)=0,15 /0,18 = 0,83 м2°С/Вт – всего 18% от требуемого сопротивления для стены 4.61. Сопротивление теплопередаче СИП-панели 200мм с пенопластом: R (СИП панель)=0,2 /0,047 = 4,255 м2°С/Вт – 92% от требуемого сопротивления. С учетом теплопотерь через массивный деревянный каркас, обязательно требуется дополнительное утепление.

Расчет толщины теплоизоляции на цокольное или чердачное перекрытие (по деревянным лагам): Необходимое R = 6.78 м2°С/Вт маты УРСА GEO М-11: 6.78*0.046=0.312 м нужен слой толщиной минимум 350мм плиты УРСА Terra34: 6.78*0.040=0.271 м нужен слой толщиной минимум 300мм

Подписывайтесь на нашу группу VK/stroymag89, чтобы не пропустить интересную информацию.

Источник

Энергоэффективный дом

Расчет теплоизоляции

Чтобы самостоятельно выполнить расчет теплоизоляции, необходимо разобраться с основными понятиями, которые имеют разный физический смысл, хотя на первый взгляд означают одно и то же. Именно поэтому и следует рассмотреть их максимально внимательно.

1. Коэффициент теплопроводности λ

Теплопроводность — это перенос тепловой энергии структурными частицами вещества (молекулами, атомами, электронами) в процессе их теплового движения. Явление теплопроводности подчиняется закону теплопроводности Фурье, который, если речь идет о стационарном потоке тепла от одной грани параллелепипеда к другой, выражается так:

P=-λ×SΔT/h

P — полная мощность тепловых потерь;

S — площадь сечения параллелепипеда;

ΔT — перепад температур граней (измеряется в градусах по шкале Кельвина). При измерении температурных перепадов 1 K приблизительно совпадает 1 градусом по шкале Цельсия (1 °С);

h — длина параллелепипеда (расстояние между его гранями).

2. Коэффициент теплопроводности

Коэффициент теплопроводности (λ) измеряется в Вт/(м×K).

Коэффициент теплопроводности конкретного материала характеризует способность этого материала проводить тепло.

3. Коэффициент теплопередачи U

Коэффициент теплопередачи U показывает, какое количество тепловой энергии (Вт×с) проходит через один квадратный метр поверхности однородной ограждающей конструкции за 1 секунду при заданной разности внешней и внутренней температур в 1 K. Размерность этого показателя: Вт/(м 2 ×K).

Коэффициент теплопередачи показывает, насколько хорошо элемент конструкции (крыша, стена, пол) проводит тепло. Чем ниже этот показатель, тем хуже пропускается тепло и тем лучше теплоизоляция. Коэффициент теплопередачи — это предпочтительный способ сравнения энергетической эффективности строительных конструкций.

П Р И М Е Р

Физический смысл коэффициента теплопередачи можно пояснить следующим примером. В начале XX века внешние стены дома строили из полнотелого кирпича. Как правило, такая стена имела толщину 24 см, с двух сторон она покрывалась слоем штукатурки толщиной 1,5 см. Коэффициент теплопередачи такой стены состав- ляет примерно 2 Вт/(м 2 ×K). При разности температур в 1 K (например, 21 °С внутри помещения и 20 °С — снаружи) потеря энергии составляет 2 Вт на 1 квадратный метр поверхности. Стена площа- дью 30 м (12?2,5) теряет примерно 60 Вт. При понижении внешней температуры соответственно увеличивается и потеря энергии. При внешней температуре 0 °С, разница составит 21 градус, а потеря тепла за 1 час будет равна 1 ч×21 K×60 Вт/К = 1260 Вт×ч или 1,26 кВтч. За 24 часа получается 24 ч×1,26 кВт=30 кВтч, что соот- ветствует сжиганию топлива объемом 3 литра.

4. Сопротивление теплопередаче

Сопротивление теплопередаче (R) представляет собой величину, обратную коэффициенту теплопередачи (U), и, соответственно, описывает, насколько хорошо конкретный материал сопротивляется передаче тепла. Чем выше сопротивление теплопередаче, тем лучше теплоизоляция. Размерность этого показателя: (м 2 ×K)/Вт.

5. Коэффициент теплообмена α

Коэффициент теплообмена α выражает количество тепла, которое за одну секунду обменивается между 1 м 2 твердой поверхности и касающимся его воздухом, когда разница температур между поверхностью и воздухом составляет 1 К. Единица измерения: Вт/(м 2 ×K).

6. Потери тепла через ограждения помещения

Трансмиссионный поток теплоты через ограждающую конструкцию (передающаяся тепловая нагрузка) определяется следующим образом:

A — площадь поверхности элемента здания, м 2 ;

U — коэффициент теплопередачи ограждающей конструкции, Вт/(м 2 ×K);

R=1/U— сопротивление теплопередаче ограждающей конструкции, (м 2 ×К)/Вт;

t_i — температура воздуха внутри помещения, °C;

t_e — температура наружного воздуха, °C.

Коэффициент теплопередачи (U) для элемента здания, представляющего собой многослойную конструкцию, вычисляется по следующему соотношению:

α_i — коэффициент теплообмена на внутренней поверхности ограждения;

α_e— коэффициент теплообмена на внешней поверхности ограждения;

h_i— толщина i-го слоя ограждающей конструкции;

n — количество слоев в многослойной ограждающей конструкции;

λ_i — коэффициент теплопроводности i-го слоя ограждающей конструкции;

U — коэффициент теплопередачи элемента здания;

R_U — сопротивление теплопередаче 1/U;

R_λi — коэффициент термического сопротивления i-го слоя ограждающей конструкции.

Принятые на сегодняшний день в России стандарты не регламентируют значения коэффициента теплопередачи (U) для различных элементов зданий. Вместо этого для каждого слоя элемента должен быть определен коэффициент термического сопротивления R_λi, зависящий от коэффициента теплопроводности этого слоя. На рис. 2.11 приведен пример, взятый из действующего СНиП, регламентирующий значения коэффициентов теплопередачи стен, крыш и перекрытий для различных регионов России (для внутренней температуры 19 °С). Коэффициенты теплопроводности материалов можно найти в стандартных спецификациях к зданию. Тогда, как следует из только что приведенного соотношения, сумма значений коэффициентов термического сопротивления отдельных слоев и коэффициентов сопротивления теплообмену на внутренней и внешней поверхностях ограждения R_i=1/α_i или R_e=1/α_e дает величину общего коэффициента сопротивления теплопередаче элемента здания R_U=1/U.

Формула для расчета значения коэффициента теплопередачи (U), приводимого в стандарте, выглядит следующим образом:

U_n=ΔU_A+ΔU_S, где ΔU_A и ΔU_S характеризуют величины, связанные с изменением комфортной температуры и влиянием рассеянного солнечного излучения, соответственно.

Рис. 2.11. Нормированные значения коэффициента сопротивления теплопередаче для различных регионов России в соответствии с действующими СНиП

Тепловые потери через расчетные строительные конструкции, а именно наружные стены, пол, верхнее междуэтажное перекрытие или крышу, характеризуются коэффициентами теплопередачи U, Вт/(м 2 ×К) (в действующих СНиП РФ используется обратная величина R₀ (м 2 ×°С)/Вт). Эта величина показывает, сколько тепла отдается строительной конструкцией наружу в единицу времени при изменении температуры на 1 °С (или 1 К).

При суровых условиях в зимнее время в Средней Европе наружная температура составляет –12 °C, а требуемая внутренняя температура 21 °C. При различных значениях коэффициентов теплопередачи получается следующая мощность тепловых потерь (тепловой поток) через наружные стены при «расчетных условиях» (см. табл. 2.3).

Таблица 2.3. Расчетная мощность тепловых потерь через наружные стены (По данным Института пассивного дома (см. http://www.passiv-rus.ru/?page=87 ). Следует обратить внимание, что при адаптации этих данных к суровым климатическим условиям России нужно учитывать следующее: наружные температуры опускаются ниже (а значит, перепад температур — выше), а отопительный период — продолжительнее. Методику расчетов с практическими примерами можно найти в справочных материалах на CD, прилагаемом к данной книге.

Мощность тепловых потерь, Вт

Нормируемый годовой расход тепла на отопление, КВтч/(м 2 ×год)

В Средней Европе

В России

Тепловые потери являются решающей составляющей энергетического баланса здания. Любые тепловые потери необходимо компенсировать соответствующими тепловыми поступлениями. В противном случае произойдет падение температуры в доме.

С помощью компактной типовой системы отопления для пассивного дома можно выработать около 1000 Вт мощности (это мощность обычного фена для сушки волос). Так как большая часть этой мощности пойдет на компенсацию тепловых потерь от наружных стен, то, конечно же, коэффициент теплопередачи стены U должен быть действительно очень низким (или должно быть очень высокое значение сопротивления теплопередаче R₀).

Что же это означает для теплоизоляционной оболочки здания?

В первую очередь становиться ясно, что достижение таких низких величин U (или высоких R₀) возможно только благодаря материалам с высокими теплоизоляционными характеристиками. В табл. 2.4 приведена информация о том, какой толщины должны быть однослойные наружные конструкции, чтобы достичь стандартных характеристик ограждающих конструкций дома с величиной U 2 ×К) (или R₀>7,7 (м 2 ×°С)/Вт).

Таблица 2.4. Данные о толщине однослойных наружных конструкций, позволяющих достичь стандартных характеристик ограждающих конструкций пассивного дома (По данным Института пассивного дома ( http://www.passiv-rus.ru/?page=87 Прим. ред.)

Материал

Коэффициент теплопроводности, Вт/(м°×С)

Требуемая толщина в м для достижения U=0,13 Вт/(м 2 ×К) или R₀= 7,7 (м 2 ×°С)/Вт

Пустотелый кирпич с вертикальными пустотами

Древесина хвойных пород

Пористый кирпич, ячеистый бетон

Нанопористый суперутеплитель с нормальным давлением

Вакуумная теплоизоляция (кремнезем)

Вакуумная теплоизоляция (глубокий вакуум)

В таблице наглядно показано, что разумные границы по толщине наружной оболочки здания возможны только в том случае, если достигается существенный теплоизоляционный эффект с использованием утеплителей с низкими значениями коэффициентов теплопроводности. Для этого подходят все материалы, расположенные в табл. 2.4. Конечно же, комбинация с другими материалами не только возможна, но и во многих случаях необходима. Например: утепленная снаружи бетонная стена или монолитная стена из пенобетона с теплоизоляционными плитами из силиката кальция.

6.1. Тонкости наружной оболочки

Конструкция наружной оболочки будет тем тоньше, чем ниже коэффициент теплопроводности используемой теплоизоляции. Так, для пассивного дома (в условиях Германии) при применении в качестве наружных стен блоков из прессованной соломы необходимая толщина составит около 50 см или более. При применении более эффективных утеплителей (минеральная вата, пенополистирол, целлюлозная теплоизоляция) толщина теплоизоляции составит около 30 см. При использовании высокоэффективных утеплителей, таких как пенополиуретан, толщина теплоизоляции снизится до 20 см.

Есть и еще более эффективные виды теплоизоляции. Так, например, в Германии в настоящее время допущена к применению вакуумная теплоизоляция. С использованием вакуумных изоляционных панелей (ВИП) можно действительно получить очень эффективную и одновременно тонкую наружную оболочку. Не менее успешно зарекомендовал себя и другой вариант — «полупрозрачная теплоизоляционная оболочка».

При этом суммарная солнечная радиация абсорбируется не на поверхности оболочки, а проходит в глубину теплоизолированной конструкции, чтобы снизить разность температур и достичь низкого значения коэффициента теплопередачи U, эквивалентного требуемым значениям.

6.2. Увеличение толщины эффективной теплоизоляции

Опыт строительства первых пассивных домов показал, что увеличение толщины эффективной теплоизоляции можно реализовать в большинстве случаев:

Источник

Коэффициент теплопроводности. Выбираем «свою» теплоизоляцию

Коэффициент теплопроводности. Выбираем «свою» теплоизоляцию

Что такое коэффициент теплопроводности и для чего он нужен? Что значит «при 10 °С» или «при 100 °С»? Как правильно сравнить теплопроводность материалов. Первая статья Дмитрия Абрамова из серии «Своя теплоизоляция».

Что такое коэффициент теплопроводности

Точное определение коэффициента теплопроводности дано в своде правил СП 61.13330.2012 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов».

Коэффициент теплопроводности — количество теплоты, передаваемое за единицу времени через единицу площади изотермической поверхности при температурном градиенте, равном единице.
Из СП 61.13330.2012

Здесь использованы следующие понятия:

Коэффициент — относительная величина, определяющая свойство какого-нибудь процесса или устройства.

Теплопроводность — свойство передавать теплоту от нагретых участков к более холодным.

Изотермическая поверхность — поверхность, температура которой одинакова во всех точках.

Температурный градиент — перепад температур.

По сути, это расчетный коэффициент, который показывает, сколько тепла проводит материал. Коэффициент теплопроводности обозначается символом λ (лямбда).

Для чего нужен коэффициент теплопроводности

Когда вы видите, что коэффициент тепловодности одного материала при 10 °С равен 0,034 Вт/мК, а другого 0,036 Вт/мК, при тех же условиях. Что это означает?

Благодаря коэффициенту теплопроводности вы можете сравнить, какой материал передает больше теплоты, а какой меньше. Чем меньше теплопроводность материала, тем лучшими теплоизоляционными свойствами он обладает.

Для примера сравните коэффициент теплопроводности материалов ALMALEN при 10 °С с другими вспененными полиэтиленами. Он имеет наименьшую теплопроводность в своем классе: от 0,032 Вт/мК до 0,034 Вт/мК.

А если пойти дальше, то коэффициент теплопроводности даст понимание, как изменяется количество передаваемого тепла через один и тот же материал в зависимости от температуры на поверхности изолируемого объекта. Количество передаваемого материалом тепла за промежуток времени называется тепловым потоком.

Определение теплового потока дано в ГОСТ 7076-99 «Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме».

Тепловой поток — количество теплоты, проходящее через образец в единицу времени.
Из ГОСТ 7076-99

Что значит λ₁₀, λ₂₀, λ₁₀₀ и так далее

Подробно разобраться в вопросе помогут нормативные документы. Возьмем, например, ГОСТ 32025-2012 (EN ISO 8497:1996) «Тепловая изоляция. Метод определения характеристик теплопереноса в цилиндрах заводского изготовления при стационарном тепловом режиме». Согласно этому методу:

λ₁₀ — это коэффициент теплопроводности, полученный в результате испытаний при среднеарифметическом значении температуры теплоизоляции 10 °С. Среднеарифметическое значение температуры теплоизоляции — сумма температур на изолируемой поверхности и внешней поверхности теплоизоляции, разделенная пополам.

λ₁₀₀ означает, что испытания проведены при среднеарифметическом значении температуры теплоизоляции 100 °С.

Как правильно сравнивать коэффициент теплопроводности разных материалов

Существуют различные методы определения коэффициента теплопроводности. При сравнении материалов необходимо всегда обращать внимание на сопоставимость и применимость таких методов. То есть необходимо сравнивать коэффициенты теплопроводности, взятые при одной и той же температуре и определенные по одному и тому же стандарту.

Например, по ГОСТ 7076-99 «Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме» обычно определяют коэффициент теплопроводности при 25 °С. В то же время большинство европейских стандартов, например EN 12667:2001, определяют коэффициент теплопроводности при 10 °С.

Коэффициент теплопроводности одного и того же материала, измеренный при меньшей температуре, будет всегда иметь меньшее значение и выглядеть якобы предпочтительнее.

Когда кто-то сравнивает различные материалы по непонятно каким коэффициентам теплопроводности — бегите от такого «специалиста». В лучшем случае вы потеряете время.

Источник