Теплопроводность газоблока: Теплопроводность газобетона:

Автор

Содержание

Теплопроводность газобетона:

Последние 30-40 лет для строительства широко применяется газобетон, а именно газобетонные блоки. Впервые они появились еще в начале XX века, но применение нашли только ближе к XXI. Теплопроводность газобетона позволяет применять его в строительстве хозяйственных сооружений и для возведения жилых домов. Из газобетонных блоков высокой плотности возводят даже многоэтажные здания.

Газобетон EL-BLOCK

Характеристики материала

Газобетон получают при проведении реакции извести с алюминиевой пудрой. Из-за выделения газа водорода в процессе в толще бетона образуются пустоты в виде ячеек, поэтому этот материал еще называют ячеистым бетоном. Эта пористость и делает газобетон легким (для него характерен небольшой вес относительно его размеров), паропроницаемым, хорошим теплоизолирующим материалом.

По способу затвердевания блоки бывают автоклавные и неавтоклавные. Первые оставляют затвердевать в специальном оборудовании – автоклаве, где устанавливают нужную температуру и давление. Неавтоклавный газобетон твердеет на воздухе, его характеристики ниже, чем у автоклавного, а долговечность всего 50 лет (что в 4 раза меньше, чем у первого вида блоков).

Малый вес газобетонных блоков позволяет строить здания на небольшом фундаменте, который нет необходимости заглублять больше, чем на метр. Поверхность блоков ровная, что позволяет монтировать их на клей, без применения цемента. Это также повышает теплоизоляционные свойства.

Газобетонные блоки огнеупорны и экологичны, а строения из них прочные, надежные и безопасные для здоровья. А также обладают шумоизолирующими свойствами.

Газобетон при строительстве

Внимание! Все газобетонные блоки делятся на 3 категории точности. Газобетон первой категории самый ровный, отклонения по размерам не должны превышать 1,5 мм! Второй класс точности – отклонения 2 мм, а третий –неровный, используется при строительстве хозяйственных построек.

По результатам исследований, газобетонный блок способен выдерживать до 100 циклов замораживания-оттаивания, не теряя своих физических свойств, что говорит о его морозостойкости. В зависимости от марки, показатели морозостойкости изменяются в пределах 35-150 для автоклавного, и 15-35 для неавтоклавного блока.

Коэффициент теплопроводности

Коэффициент теплопроводности – способность газобетона передавать тепловую энергию. То есть, чем выше этот коэффициент, тем быстрее строительный материал отдаст тепло окружающей среде и сделает помещение холодным. Чтобы не тратиться на дополнительный обогрев жилья в зимнее время года, стоит заранее продумать выбор материала для строительства и способы утепления.

Более пористая структура делает газобетон менее теплопроводным, но при этом хрупким. Разные маркировки газобетонных блоков характеризуют их свойства в зависимости от плотности. Так, теплопроводность газобетона d300, d400 меньше теплопроводности блоков с маркировкой d500, d600. Поэтому первые чаще всего используют в качестве теплоизоляции строений, но из-за хрупкости не применяют в возведении несущих конструкций. Для строительства жилых многоэтажных зданий подойдет более плотный газобетон d1000-d1200. Средний по плотности и изоляционным свойствам блок используют при строительстве одноэтажных зданий.

Газобетонные блоки делятся на три вида в зависимости от плотности и теплопроводности: теплоизоляционные (D300-500), конструкционно-теплоизоляционные(D600-D900) и конструкционные (D1000-1200).

Сравнить теплопроводность газобетона разных марок можно в таблице:

Маркировка Теплопроводность, Вт/м °C, 0% влажности Теплопроводность, Вт/м °C, 4% влажности Теплопроводность, Вт/м °C, 5% влажности
D300 0,072 0,084 0,088
D400 0,096 0,113 0,117
D500 0,112 0,141 0,147
D600 0,141 0,160 0,183
D700 0,15
D800 0,21
D900 0,24
D1000 0,29
D1100 0,34
D1200 0,38

Газобетонные блоки марки D500 способны выдерживать вес стен высотой в 3 этажа вместе с перекрытиями. При этом предусмотрено обязательное укрепление конструкции армированием.

Улучшение тепловых характеристик

Укладка газобетонных блоков

Чтобы повысить энергосберегающую способность дома, построенного из газобетона, можно выбрать более широкую толщину стен. Обычно для жилого помещения толщину внешних конструкций 30-40 см оптимальна для средней полосы. Для очень холодных регионов возводят каркас сооружений в два или более слоя, а для хозяйственных построек можно выложить блоки шириной 20 см.

Для утепления жилого помещения из данного материала специалисты рекомендуют применять дополнительную наружную отделку. Если внешние стены оставить незащищенными, то из-за высокой паропроницаемости газобетона со временем теплопроводность таких газобетонных блоков повысится из-за влажности, а изоляционные свойства соответственно снизятся.

Наружный слой утеплителя должен обладать меньшей пароизолирующей способностью и большей теплоизолирующей, чем газобетон и материал внутренней отделки.

Для утепления можно применять пенопласт или пенополистирол, в том числе экструдированный, минвату и эковату, а также теплую штукатурку. А в качестве отделочных материалов используют виниловый или фиброцементный сайдинг, декоративную плитку, штукатурку.

Сравнение с другими материалами и блоками

Газобетонный и пенобетонный блок

Среди других строительных материалов, газобетонные блоки можно сравнить с пеноблоками, деревом, кирпичом.

Пеноблоки похожи на газобетонные, но их плотность несколько выше, а ячейки не открытые, а замкнутые. Из всех представленных, дерево является самым экологичным строительным материалом. Жилье из дерева пропускает воздух, что позволяет создать приятный микроклимат в помещении, но один из главных минусов этого материала – его высокая горючесть. А если сравнить теплопроводность дерева и газобетона, то первое существенно проигрывает по способности к теплоизоляции. Кирпич же является самым плотным материалом для возведения стен, выдерживает самые низкие морозы и долгие годы эксплуатации. Но стены из кирпича приходится делать многослойными, поскольку его плотная структура плохо задерживает тепло.

Несомненно, при сравнении других строительных материалов с бетонными газоблоками, теплопроводность последних ниже.

Материал/плотность Теплопроводность, Вт/м °C, 0% влажности Теплопроводность, Вт/м °C, 4% влажности
Газобетон D500/500 0,12 0,141
Керамзитобетон/800 0,231 0,35
Железобетон/2500 1,69 2,043
Кирпич из глины (полнотелый)/1800 0,56 0,81
Кирпич из глины

(пустотелый)/1000

0,26 0,439
Силикатный кирпич (полнотелый)/1800 0,70 0,87
Дерево/500 0,09 0,18
Минвата/150 0,042 0,045
Пенополистерол/35 0,028 0,028

По такой характеристике, как теплопроводность, а точнее теплоизоляция, газобетон уступает лишь дереву, минеральной вате и пенополистеролу для утепления, поэтому можно сказать, что для возведения наружных стен здания более теплого материала не найти.

Облицовка дома из газобетона кирпичом

Как показывает практика, блоки из газобетона очень хорошо зарекомендовали себя как в качестве утеплителя, так и в качестве основного строительного материала. Но, полагаясь на заверения производителя, не стоит забывать, что в зависимости от природных условий места, где используется такой блок, его характеристики способны изменяться. Возможно, что в местах с повышенной влажность придется хорошо утеплять стены, а в местах, где мороз достигает значений ниже -40°С придется класть стены в несколько газобетонных слоев.

расчет стены, сравнение с другими материалами, характеристики

В течение многих десятилетий и даже веков в строительстве отдавалось предпочтение кирпичу, как самому износоустойчивому, прочному и долговечному кладочному материалу. Никто и не оспаривает его достоинств, но при строительстве малоэтажного жилья совсем другие приоритеты. Вряд ли кому-то нужна «крепость» в прямом смысле слова. Главное, чтобы ограждающие конструкции как можно лучше сопротивлялись теплопередаче, с чем успешно справляются ячеистые бетоны. Коэффициент теплопроводности газобетона позволяет строить теплые комфортные частные дома без дополнительного утепления. При этом стены получаются достаточно прочные и долговечные со сроком эксплуатации от 100 лет и выше, срок эксплуатации до первого ремонта от 50 лет.

Активное использование газоблоков в отечественном строительстве началось с середины 20 века, после того, как в Европе смогли создать бетонные панели с плотностью, сниженной до 300 кг/м³. При этом в нашей стране была наработана прогрессивная научно-техническая база по производству и применению газобетона. С началом перестройки была даже принята программа по созданию систем эффективного строительства из автоклавных ячеистых бетонов, и увеличения объёмов их производства путём строительства новых заводов-изготовителей.

В то время выпускали блоки только плотностью 600-700 кг/м³, но девиз программы гласил, что при 7-кратном увеличении количества выпускаемой продукции нужно стремиться к 2-х кратному снижению плотности, что автоматически влекло и снижение теплопроводности газоблока.

С развалом Советского Союза и закрытия многих производственных площадок весь опыт наших инженеров остался на бумаге. Уже в 2000х годах начинают открываться на территории России коммерческие производства с патентами и оборудованием западных компаний. Их число продолжает расти, а это значит, что продукция пользуется спросом и качество построенного из газобетона жилья оказалось на высоте. Именно поэтому теплопроводность и другие характеристики газоблока так интересуют потенциальных застройщиков.

Технология его производства несколько схожа с получением силикатного кирпича: компоненты те же - только к цементу, песку и извести добавляются ещё ингредиенты, провоцирующие процесс порообразования. Это алюминиевая пыль или паста, а также сульфат и гидроксид натрия, взаимодействие которых запускает химическую реакцию с высвобождающимся кислородом.

При этом блоки не подвергаются прессованию, так как требуется получить не максимально плотные, а наоборот, воздухонаполненные изделия. Созревание бетона происходит в автоклавах – камерах, где он в течение 12 часов обрабатывается подаваемым под давлением высокотемпературным паром. Это обеспечивает ускоренное твердение камня и более высокую, чем при естественной гидратации прочность.

Виталий Кудряшов Мнение эксперта
Виталий Кудряшов

строитель, начинающий автор

На заметку: В процессе автоклавирования в бетоне образуется новый минерал под названием тоберморит (силикат кальция), который встречается в составе камня базальтовых пород и портландцементе. При реакции с водой он принимает участие в связывании цемента, что позволяет получить более высокую прочность.

По этой причине преимущество на стороне автоклавного газобетона, и обсуждая его характеристики, мы по умолчанию будем вести речь именно о нём.

Представляем таблицу с перечнем положительных свойств газобетона и его недостатков:

Достоинства Недостатки
Низкий коэффициент теплопроводности газоблока. Зависит от марки изделия по плотности, но в среднем составляет 0,14 Вт/м*С, что втрое меньше, чем у керамзитобетона и в 6 раз – чем у полнотелого кирпича.
Применяемость. Характеристики, безусловно являющиеся достоинствами материала, можно рассматривать и как недостатки. В частности, из-за относительно невысокой прочности ограничена применяемость поризованного бетона в многоэтажном строительстве. Здесь их используют только для заполнения пролётов несущих каркасов из железобетона.
Теплоемкость газобетона. Цифра характеризует количество тепла, необходимого, чтобы нагреть материал на 1 градус. При условии влажности, не превышающей 5-6%, теплоемкость газобетона d400 составляет не более 1,10 кДж/кг, в абсолютно сухом состоянии - до 0,84, как и у кирпича. Повышенная чувствительность к влаге. Наличие открытых пор делает камень гигроскопичным, а это требует принятия мер для защиты стен от воздействия паров и насыщения водой. Этот недостаток легко нивелируется за счёт правильного структурирования стенового пирога.
Сопротивление теплопередаче газобетона d500 (среднее значение). Чем выше цифра, тем лучше слои материала сопротивляются отдаче тепла. Составляет 2,67 м²*С/Вт при толщине стены 300 мм. Для примера, у кирпичной стены в два кирпича эта цифра составляет всего 1,09 м²*С/Вт. Трещиностойкость. Газобетон – материал довольно хрупкий, и сильно реагирует на перепады температуры и влажности. В результате возникающих напряжений появляются трещины, которые хоть и не ослабляют прочность кладки, но портят её внешний вид. Именно поэтому для ячеистобетонной кладки предусматривают наружное утепление – а не потому, что теплоизоляционные свойства газобетона не позволяют без него обойтись. Примечание: Однако трещины могут появляться и из-за недостаточно жёсткого основания. Поэтому фундаменты для газобетонных домов всегда нужно проектировать в монолите.
Геометрия блоков на самом высоком уровне. Погрешности в параметрах составляют не более 2 мм, что позволяет производить монтаж на тонкий слой клея. При наличии у блоков пазогребневых соединений, вертикальные клеевые швы и вовсе отсутствуют. Морозостойкость. Чем ниже прочность бетонного камня, тем меньше циклов заморозки и оттайки он выдерживает. Газобетон D600 соответствует классу прочности В2,5, что обеспечивает только 25 циклов. Но это распространяется только на незащищённый от увлажнения материал - а в таких условиях даже и кирпич не всегда служит дольше.
Трудоёмкость и скорость возведения стен. Благодаря малому весу и крупному формату блоков, в процессе кладки не приходится пользоваться грузоподъёмными механизмами. Работа продвигается быстро, 1 м² кладки в час – это в 4 раза быстрее, чем с использованием кирпича. Ограничения по выбору материалов для утепления и внешней отделки. Чтобы дать пару беспрепятственно проходить через кладку, не конденсируясь в её толще, коэффициент паропроницаемости каждого следующего слоя в направлении от стены к улице должен быть более высоким.
Экологичность. Больше всего поборников экологичности волнует радиоактивность материала, которая в общепринятой норме составляет 370 Бк/кг. Фон газобетона далеко не дотягивает до этой цифры и составляет чуть больше 50 Бк/кг. У того же кирпича в зависимости от вида глины он варьируется в пределах 126-840 Бк/кг. Необходимость в специальном крепеже. Стены из пористого бетона имеют слабую устойчивость к вырывающим нагрузкам. По этой причине повесить тяжёлый предмет на обычные дюбель-гвозди невозможно. Нужны более дорогие спиральные, распорные или забивные дюбели.
Огнестойкость. Поризованный бетон имеет класс пожарной устойчивости К0 – как не представляющий опасности. Показатель REI (предел огнестойкости) составляет 4 часа при толщине стен более 20 см. Именно столько времени они выдержат воздействие открытого огня без деформации. При этом газобетон не выделяет токсичных веществ. Слабая адгезия. Очень гладкая поверхность блоков снижает сцепляемость бетона со штукатуркой. Делать насечки бучардой, как в случае с тяжёлым бетоном, здесь нежелательно, проще всего использовать грунтовки с кварцевым наполнителем.
Затраты на фундамент. Достаточно высокие, если учесть, что кладка из ячеистого материала чувствительна к подвижкам основания, и надо обязательно заливать монолит. Но высокое сопротивление теплопередаче газобетона позволяет уменьшать толщину стен - а это реальная экономия на количестве бетона.  
Затраты на кладочный материал. Несмотря на то, что клеевая смесь обходится вдвое дороже аналогичного количества обычного ЦПС, за счёт более низкого расхода (в 5-6 раз) получается немалая экономия.  
Простота обработки. С газобетонными блоками легко работать, так как их можно пилить и штробировать ручным инструментом. Камню несложно придать нужную форму, что позволяет быстро изготовить доборный элемент и выкладывать стены радиусной формы.  
Стоимость. Всё, конечно, относительно. Однако по цене кубометр газобетонных блоков в три раза дешевле кирпича и более чем в 5 раз – пиломатериала.  

Перечень недостатков не так велик по сравнению с количеством преимуществ, да и те не столь существенны, чтобы быть помехой для постройки прочного, долговечного, а главное - тёплого жилого дома.

Виталий Кудряшов

Коэффициент теплопроводности газобетонных блоков, как и любого другого материала, характеризует его возможность проводить тепло. Численно он выражается плотностью теплового потока при определённом температурном градиенте. Способность удерживать тепло зависит от влияния таких факторов, как:

  1. степень паропроницаемости;
  2. плотность материала;
  3. способность усваивать тепло;
  4. коэффициент водопоглощения.

Последнее особенно хорошо видно в представленной ниже таблице:

Марка газобетона по плотности Теплопроводность газоблока в сухом состоянии (Вт/м*С) Коэффициент теплопроводности газобетона при влажности до 6% (ВТ/м*С) Теплоемкость газобетона (Вт/м²*С) за 24 часа Паропроницаемость (мг/м ч Па)
d400 0,09 0,14 3,12 0,23
d500 0,11 0,16 3,12 0,20
d600 0,12 0,18 3,91 0,17
D700 0,14 0,19 3,91 0,16

Как видите, чем более плотная у бетонного камня структура, тем меньше он пропускает пара и больше тепла. Поэтому, выбирая материал для строительства дома, не стоит стремиться покупать блоки с запасом прочности без необходимости.

Теплопроводность газобетонного блока во многом обусловлена структурой материала, который более чем на 80% состоит из заполненных воздухом пор. Воздух является лучшим утеплителем, благодаря его присутствию меняется характеристика бетонного камня. Влажность воздуха тоже оказывает влияние на показатели теплопроводности – они будут тем ниже, чем суше климат.

Виталий Кудряшов Мнение эксперта
Виталий Кудряшов

строитель, начинающий автор

Примечание: При стабильно высокой влажности всё преимущество пористого материала может быть сведено к нулю, и его способность пропускать тепло станет такой же, как у кирпича. Поэтому в районах с климатически обусловленной высокой влажностью внешние ограждающие конструкции увеличивают в толщине.

  • Очень важно предварительно сделать теплотехнический расчет стены из газобетона – чтобы в итоге проживание в доме не оказалось некомфортным. При этом обязательно учитывают параметры применяемых для кладки блоков, округляя итоги в большую сторону до ближайшего показателя толщины.
  • Теплопроводность готовой стены может отличаться от теплопроводности газобетона d400, если, к примеру, блоки смонтировали не на клею, и на растворе. Затвердевшая пескоцементная стяжка имеет коэффициент теплопроводности 0,76 Вт/м*С – и это при расчётном коэффициенте газобетона этой марки 0,12 Вт/м*С!
  • Разница очевидна, и не надо быть великим специалистом, чтобы понять, что тепло будет уходить если не через блоки, то через их стыки. Вывод напрашивается сам: чем тоньше слой, тем лучше. А это возможно только при использовании тонкослойных клеёв.

Это же касается и армирующего пояса из тяжёлого бетона. Чтобы он не оказался одним большим мостом холода, монтировать его лучше по несъёмной опалубке. Её роль исполняют газобетонные U-блоки, внутрь которых укладывается арматура и производится уже заливка обычного бетона.

Низкая теплопроводность газобетонных блоков даёт возможность получить экономию не только за счёт уменьшенной толщины стен и ширины фундамента, но и снизить расходы на эксплуатацию дома. Ведь для поддержания комфортной температуры в помещениях будет тратиться гораздо меньше электричества или газа.

Как этого добиться, мы расскажем чуть позже, а пока предлагаем оценить теплопроводность газоблока в сравнении с другими материалами:

Характеристика Газобетон Пенобетон Керамзитобетон Полистиролбетон Пустотелый кирпич Керамоблок Древесина
Плотность кг/м³ 300-600 400-700 850-1800 350-550 1400-1700 400-1000 500
Теплопроводность Вт/м*С 0,08-0,14 0,14-0,22 0,38-0,08 0,1-0,14 0,5 0,18-0,28 0,14

Как видите, теплопроводность газобетона в сравнении с группой популярных теплоэффективных материалов стен соответствует показателю древесины. Из кладочных материалов конкурировать с ним могут только пенобетон и полистиролбетон.

Виталий Кудряшов

Если теплопроводность газобетона в большинстве случаев обеспечивает комфорт проживания в доме, зачем тогда утеплять стены? Выше уже было сказано, что поризованный материал необходимо защитить от перепадов температур и влажности. Но это лишь один аспект, второй заключается в стремлении снизить расходы на отопление помещений.

Для дачного дома, который в зимнее время практически не эксплуатируется, толщины стен в 200 мм более чем достаточно. Что касается жилья постоянного проживания, то имеет смысл сделать стены более толстыми. Теплопроводность газоблока 30 см будет при аналогичной плотности такой же, но уменьшится количество теплопотерь.

По этой причине, особенно в холодных регионах, для возведения стен берут более толстые блоки. Теплопотери дома из газобетона 375 мм снижаются ещё на треть, и стены получаются гораздо теплее тех нормативов, что применяются в официальном строительстве. При плотности 400 кг/м³ теплопроводность такой кладки составит 0,08 Вт/м*С, а сопротивление передаче тепла установится на уровне 3,26 м²*С/Вт.

Виталий Кудряшов Мнение эксперта
Виталий Кудряшов

строитель, начинающий автор

Примечание: Чтобы получить точные цифры, необходимо произвести теплотехнический расчет газобетонной стены, с учётом среднезимних температур, характерных для данной местности. Приобретая типовой, или заказывая индивидуальный проект для будущего дома, заказчик вместе с рабочей документацией получает и такой расчёт.

Однако в частном строительстве многие предпочитают обходиться без проектирования. Для самостоятельного расчёта можно использовать онлайн калькулятор теплопотерь дома из газобетона.

Вот когда газобетонные стены однозначно нуждаются в утеплении:

  1. При плотности блоков d500 и выше.
  2. При толщине стены менее 30 см.
  3. Когда газоблоками производится заполнение пролётов железобетонного каркаса.
  4. Когда кладка производится не на клей, а на раствор.
  5. При использовании неавтоклавных изделий более низкого качества.

В таком случае, автоматически возникает вопрос: чем утеплять?

В силу ячеистой структуры газобетон называют дышащим материалом, в среднем, его коэффициент паропроницаемости составляет 0,20 мг/м*ч*Па (это в 3,5 раза выше, чем у дерева поперёк волокон).

  • Чтобы пар не задерживался в толще бетона и не конденсировался в нём, утеплитель должен иметь ещё больший показатель паропроницаемости. У пенопласта, даже невысокой плотности, этот коэффициент намного ниже – порядка 0,023 мг/м*ч*Па, то есть пар он практически не пропускает.
  • Если утеплить ячеистобетонные стены пенопластом снаружи, сырость и грибок вам будут обеспечены. Уж если и использовать пенопласт в качестве утеплителя, то только изнутри. Там он будет препятствовать попаданию пара в стены, но для этого нужно, чтобы все стыки между плитами были хорошо герметизированы, и использовалась пароизоляционная плёнка.
  • Толщина утеплителя для блоков D400 толщиной 300 мм должна быть не менее 100 мм. Но если при этом стены не будут утеплены снаружи, влажность кладки с нормативных 6% увеличится до 12%.

Это значит, что в итоге теплопроводность газоблока окажется выше расчётной, ухудшив теплоэффективность стен в целом.

Минвата – самый надёжный и подходящий по паропроницаемости вариант, её показатели в зависимости от плотности варьируются в пределах 0,30-0,60 мг/м*ч*Па. Это выше, чем у газобетона, поэтому для пара этот утеплитель не создаёт никаких препон.

Здесь важно, чтобы сама минвата не аккумулировала в себе влагу и не отсыревала. Поэтому, поверх неё монтируют паропроницаемую мембрану с ещё большей степенью проходимости. Так же, если для наружной отделки будет использоваться навесной материал или кирпич, для хорошей вентиляции предусматривают технологический зазор.

Если же по утеплителю будет выполняться штукатурка, то её коэффициент паропроницаемости должен быть выше, чем у минваты. При толщине плит в 50 мм, влажность газобетона может достигать 7%. Это хоть и незначительно, но превышает норму, поэтому лучше всего в расчёт закладывать утеплитель толщиной 100 мм.

Эковатой называют рыхлый целлюлозный утеплитель, обработанный для биологической стойкости борной кислотой. У него аналогичный минеральной вате коэффициент паропроницаемости и теоретически он подходит для наружного утепления ячеистобетонных стен.

Виталий Кудряшов Мнение эксперта
Виталий Кудряшов

строитель, начинающий автор

Внимание: На практике же любой насыпной материал неудобен для утепления стен, так как имеет способность самоуплотняться, в результате чего в теплоизоляционной прослойке образуются пустоты. Эковата сильнее минваты подвержена сорбционному увлажнению, поэтому проектировщиками в качестве материала для утепления стен она вообще не рассматривается.

Существует такое понятие, как тёплая штукатурка, которая получила своё название за счёт применения в качестве крупного заполнителя гранул перлита или пеностекла – материалов, которые сами по себе являются утеплителем. Если вы взяли для строительства дома блоки толщиной 375 мм, можно прекрасно обойтись теплоизоляционной штукатуркой, используя её и внутри, и снаружи.

Для внутренних работ применяют составы на основе цемента, гипса или извести с более низкой паропроницаемостью. Фасадные штукатурки имеют цементно-карбонатно-перлитовый состав с коэффициентом паропроницаемости 0,17 мг/м*ч*Па. Это немного меньше, чем у газобетона, но учитывая его толщину и наличие почти непроницаемого слоя штукатурки внутри, стена будет работать как надо.

Вопрос, как правильно утеплять дом из газобетона, является одним из самых важных, потому что от выбора теплоизоляционного материала зависит и долговечность конструкций, и комфорт эксплуатации жилья в целом. Надеемся, что представленная здесь информация окажется полезной, хотя окончательное решение, конечно же, остаётся за вами.

Теплопроводность газобетона: коэффициент теплопроводности
Газобетон, теплопроводность

Газобетон, теплопроводность

Газобетон и изделия из него получили популярность, благодаря высоким показателям свойств и качеств, одним из которых является теплопроводность. Материал обладает высокой способностью к сохранению тепла, которая обусловлена особой структурой, составом и технологией производства изделий.

Давайте разберемся: теплопроводность газобетона — отчего конкретно она зависит? Какими преимуществами будет обладать строение, возведенное из данного материала? И почему тысячи застройщиков, несмотря на высокую конкуренцию, отдают предпочтение именно изделиям из газобетона, опираясь, в первую очередь, на показатель теплопроводности?

Содержание статьи

Краткая характеристика газобетона

Газобетон является разновидностью ячеистого бетона, и отличается от схожих стеновых материалов составом сырья и методом порообразования. Несмотря на схожесть его с аналогами, показатели теплопроводности и иных свойств, иногда существенно отличаются.

Для того, чтобы понять, что именно способно оказывать влияние на изменения числовых показателей характеристик, следует рассмотреть предварительно индивидуальные особенности материала.

Газобетон

Газобетон

Обзор основных свойств и качеств

Воспользуемся таблицей.

Основные характеристики газобетона:

Наименование характеристики Среднее ее значение
Морозостойкость 35-150
Марка прочности Для неавтоклава – от В1,5, в соответствии с ГОСТ21520-89; для автоклавного газобетона, в среднем — В3,5
Усадка От 0,3 мм/м2
Минимальная рекомендуемая толщина стены От 0,4 м
Теплопроводность От 0,09
Экологичность 2
Пожароопасность Не горит

Характеристики достаточно конкурентные. Однако все они колеблются в определенных пределах и, как уже было сказано, зависят от некоторых условий. В таблице указаны средние и минимальные значения.

Теплопроводность газобетонного блока в 0,09, характерна исключительно для теплоизоляционных изделий в сухом виде. А как она будет изменяться с повышением плотности, мы рассмотрим ниже.

Классификация и сфера применения

Учитывая тему данной статьи, актуальным будет разобраться, какие же существуют виды материала. Ведь теплопроводность газобетонных блоков зависит от многих факторов.

В соответствии со способом твердения, газобетонный блок может быть:

  1. Автоклавным;
  2. Неавтоклавным.
Автоклавный и неавтоклавный газобетон

Автоклавный и неавтоклавный газобетон

Обратите внимание! Автоклавный газобетон еще также называют газобетоном синтезного твердения. Отличается он тем, что на заключительном этапе производства его обрабатывают в специальном оборудовании – автоклаве, при воздействии высокой температуры и давления. Как следствие, изделия обладают более высокими характеристиками, в том числе и более качественным соотношением плотности и теплопроводности. Но об этом поговорим позже.

Неавтоклавные изделия, или газобетон гидратационного твердения, достигают технической прочности естественным способом. Требования к нему, в соответствии с ГОСТ, несколько ниже. Сравним показатели данных видов газобетона при помощи таблицы.

Сравнение автоклавного и неавтоклавного газобетона:

Наименование показателя Значение для автоклавного газобетона Значение для неавтоклавного газобетона
Прочность, марка В2,5-5 В1,5-2,5
Морозостойкость 35-150 15-35
Паропроницаемость 0,2 0,18
Теплопроводность эксплуатационная 0,096-0,155 0,17-0,25
Огнестойкость Не горит Не горит
Рекомендуемая минимальная толщина стены, метры От 0,4 От 0,65
Долговечность До 200 лет До 50 лет

Как видно, газобетон синтезного твердения во многом опережает своего конкурента — неавтоклава, и это касается практически всех характеристик. Следует отметить, что цена на последний также значительно ниже, и изготовление его возможно произвести своими руками.

Характеристика газобетона разной плотности

Характеристика газобетона разной плотности

Также газобетон разделяют в зависимости от плотности.

В соответствии с этим, материал может быть:

  1. Теплоизоляционным. Такие изделия отличаются низкой плотность (до 400) и теплопроводностью. Используются они в качестве материала для утепления, так как никаких существенных нагрузок блок выдержать не способен.
  2. Конструкционно-теплоизоляционный газобетон обладает более высокой плотностью. Числовой показатель варьируется от 400 до 800. Однако коэффициент теплопроводности газобетонных блоков также вырастает. Используется материал при возведении стен и перегородок.
  3. Конструкционный газобетон – наиболее прочный из всех. Плотность его равна 900-1200. Может выдержать значительные нагрузки, однако при этом, стены требуют дополнительного утепления, так как способность к сохранению температуры у таких блоков достаточно низкая.
Отличия газобетона разной плотности

Отличия газобетона разной плотности

Помимо вышеуказанных классификаций, существуют и иные, связанные с особенностью состава и внешнего вида изделий. Рассмотрим кратко.

В зависимости от типа вяжущего, газобетон бывает:

  • На цементном вяжущем;
  • На известковом;
  • На шлаковом;
  • На зольном;
  • На смешанном.

Это указывает на то, что содержание основного компонента варьируется в пределах от 15 до 50%.

В соответствии с типом кремнеземистого компонента:

  1. На песке;
  2. На золе;
  3. На иных вторичных продуктах промышленности.

Также хотелось бы отметить классификацию, основанную на геометрии блока.

Газобетон может быть:

  1. Первой категории точности;
  2. Второй категории точности;
  3. Третьей категории точности.

Категория указывает на возможные геометрические отклонения, максимальные значения которых продиктованы ГОСТ.

Важно! Блоки первой категории – самые ровные, отклонения по размеру не должны превышать 1,5 мм. Укладывают их на клей с минимальной толщиной слоя. И заметьте, что для теплотехники стен в целом это оказывает значительное влияние!

Вторая категория имеет большие отклонения: до 2-х мм – по размеру, до 3-х – по диагонали.

Блоки третьей категории обычно используются при возведении хозяйственных построек. Повышенные отклонения диктуют необходимость возведения стен с использованием раствора со значительно большей толщиной шва. Это увеличивает мостики холода и теплопроводность помещения.

Обратите внимание! Блоки различной категории отличаются между собой только геометрическими отклонениями. Различий в технических характеристиках существенных нет. Теплопроводность, прочность, морозостойкость и иные показатели будут идентичными. Отличаться они могут только ввиду сравнения изделий различных производителей.

Понятие теплопроводности и ее значение

Теплопроводность – это способность материала к сохранению температуры. Например, если коэффициент ее высок, то в холодное время года, затраты на отопление помещения значительно возрастут, так как тепло будет быстро выходить наружу — и здание, соответственно, будет быстро остывать.

Давайте разберемся, насколько практичным является использование газобетона в качестве материала для утепления либо возведения стен в данном случае.

Что такое теплопроводность

Что такое теплопроводность

Показатели теплопроводности газобетона. Зависимость коэффициента теплопроводности от технико-механических показателей

Коэффициент теплопроводности газобетона продиктован ГОСТ 25485-89. Бетоны ячеистые. Технические условия. Как уже упоминалось, данный показатель напрямую зависит от плотности изделий и, более того, от типа кремнеземистого компонента. Рассмотрим таблицу.

Зависимость теплопроводности от плотности газобетона и типа кремнеземистого компонента:

Вид газобетона Марка прочности Коэффициент теплопроводности газобетона, изготовленного на золе Коэффициент теплопроводности газобетона, изготовленного на песке
Теплоизоляционный 300 0,08 0,08
400 0,09 0,1
Конструкционно-теплоизоляционный 500 0,1 0,12
600 0,13 0,14
700 0,15 0,15
800 0,18 0,21
900 0,20 0,24
Конструкционный 1000 0,23 0,29
1100 0,26 0,34
1200 0,29 0,38

Вывод напрашивается сам собой: чем больше плотность, тем выше и показатель теплопроводности.

График зависимости теплопроводности от плотности

График зависимости теплопроводности от плотности

  • В соответствии с ГОСТ, производителем должен быть учтен тот факт, что теплопроводность изделий не должна превышать вышеуказанных показаний более чем на 20%.
  • Также в таблице видно, что газобетон, изготовленный на золе, более способен к сохранению температуры.
  • Возьмем, к примеру, блоки газозолобетонные d=600: коэффициент теплопроводности у них равен значению в 0,13. А у блоков той же плотности, но изготовленных на песке, данный показатель — на 0,1 выше
  • Немаловажным фактом является то, что теплопроводность блока значительно ухудшается при его увлажненности. А так как газобетон впитывает влагу достаточно сильно, стоит обратить внимания на подобные изменения.
  • Например, коэффициент теплопроводности газобетона d500 равен 0,12, но это – при стандартных условиях измерения. При эксплуатационной влажности, этот показатель увеличивается минимум на 0,2.
Теплопроводность газобетона d500

Теплопроводность газобетона d500

То есть, чем выше влажность, тем выше и коэффициент теплопроводности. В соответствии с ГОСТ, отпускная влажность газобетонных изделий не должна превышать показателя в 25%, при производстве изделий на песке, и 30% — на основе золы и иных вторичных продуктов промышленности.

Отдельно стоит обратить внимание на такой материал как монолитный газобетон. Он также может быть разной плотности, и обладать различным коэффициентом теплопроводности. Во многом это зависит от марки используемого при изготовлении цемента, пористости и соотношения компонентов.

Его активно используют при:

  • Устройстве стяжки. Монолитные полы из газобетона прочны, материал прост в обращении. Нередко с его помощью производят подготовку основания под теплый пол.
  • Для изоляции кровли. При этом применяют материал меньшей плотности.

Это, разумеется, не все возможные сферы применения материала, их существует достаточно большое количество. Фактом остается то, что популярность газобетона растет с каждым годом все больше, именно благодаря соотношениям плотности и теплопроводности, высоким показателям морозостойкости и других эксплуатационных характеристик.

Сравнение способности газобетона к сохранению тепла с различными стеновыми материалами

А теперь давайте сравним показатели теплопроводности газобетона с другими стеновыми изделиями, а также проанализируем соотношение плотности к данной характеристике. Достоин ли газобетон находиться в лидерах?

Сравнение физико-технических показателей газобетона и других стеновых материалов:

Наименование материала Плотность кг/м3 Коэффициент теплопроводности
Газобетон 600-800 0,18-0,28
Силикатный кирпич 1700-1950 0,85-1,16
Арболит 400-850 0,08-0,18
Шлакобетон 900-1400 0,2-0,58
Пенобетон 400-1200 0,14-0,39
Керамзитобетон 900-1200 0,5-0,7
Кирпич пустотелый 1500-1900 0,56-0,95

Фактически выходит, если сравнивать вышеперечисленные материалы и газобетон, теплопроводность его несколько превышает лишь аналогичный показатель у арболита и пенобетона. Остальные стеновые материалы остаются далеко позади.

Сравнение теплопроводности материалов

Сравнение теплопроводности материалов

 

Сравнение газобетона

Сравнение газобетона

Как уже говорилось, газобетон низкой плотности используют в качестве материала для утеплителя. Давайте сравним теперь обоснованность его применения.

Теплопроводность материалов, предназначенных для утепления, в сравнении с теплоизоляционным газобетоном:

Наименование материала Коэффициент теплопроводности, м2*С/Вт
Газобетон теплоизоляционный, Д300 От 0,08
Эковата 0,014
Изовер 0,044
Пенопласт 0,037
Керамзит 0,16
Стекловата 0,033-0,05
Минеральная вата 0,045-0,07
Теплопроводность строительных материалов

Теплопроводность строительных материалов

Даже в качестве теплоизоляционного материала, газобетон может быть достойным конкурентом.

Часто выбирая утеплитель, застройщики задаются вопросом: керамзит или газобетон, что лучше? Ответить однозначно достаточно сложно. В первую очередь, следует обратить внимание на приоритеты в показателях. Оба материала – легкие, недорогие и способны сохранять тепло.

Однако, если учитывать данные, указанные в таблице, то теплоизоляционный газобетон все же выигрывает в последнем показателе. А выбор, остается за вами.

Расчет оптимальной толщины стены

Рекомендуемая минимальная толщина стены из газобетона, как мы уже выяснили, составляет 400 мм. Однако для разных регионов, этот показатель может значительно отличаться. В местах, где температура воздуха более низкая, стена должна быть значительно толще, при сохранении оптимальной температуры.

Давайте разберемся, как же правильно посчитать нужную толщину стены, с учетом всех необходимых факторов, в том числе требований СНиП 23-02-2003 Тепловая защита зданий, СП 23-101-2004 Проектирование тепловой защиты зданий.

Для начала рассмотрим, каким будет показатель теплопроводности, в соответствии со СНиП, при условиях изготовления с использованием различного кремнеземистого компонента и кладки готовых изделий на различные растворы.

Расчетные коэффициенты теплопроводности в условиях эксплуатации при возведении стен с использованием раствора и клея и соответствующие условия эксплуатации А-В:

Вид блока Марка плотности Коэффициент теплопроводности, при условии укладки на известково- песчаный раствор (условия эксплуатации А-В). Коэффициент теплопроводности, при условии укладки на цементно-песчаный раствор

(условия эксплуатации А-В).

Коэффициент теплопроводности, при условии укладки изделий на клей

(условия эксплуатации А-В).

Газобетон, изготовленный из кварцевого песка Д500 0,25-0,3 0,24-0,28 0,18-0,23
Д600 0,27-0,32 0,26-0,31 0,22-0,26
Д700 0,35-0,4 0,34-0,39 0,27-0,31
Газозолобетон Д500 0,28-0,33 0,27-0,32 0,19-0,25
Д600 0,31-0,37 0,3-0,36 0,25-0,31
Д700 0,39-0,45 0,38-0,44 0,3-0,36

Далее, для проведения расчетов необходимо определить, к какой зоне влажности относится ваш регион. Для этого можно воспользоваться картой зон влажности и следующей таблицей:

Влажностный режим регионов:

Режим Влажность воздуха при температуре до 12 градусов Влажность воздуха при температуре от 12 до 24 градусов Влажность воздуха при температуре более 24 градусов
Влажный – 1 Более 75 От 60 до 75 От 50 до 60
Нормальный -2 От 60 до 75 От 50 до 60 От 40 до 50
Сухой -3 Менее 60 Менее 50 Менее 40

Теперь следует заглянуть в СНиП 23-02-2003 и определить, к каким условиям эксплуатации ограждающих конструкций относится регион в зависимости от влажности.

Карта зон влажности, фото

Карта зон влажности, фото

Эксплуатационные условия конструкций А, Б в зависимости от влажностного режима в регионе:

Режим влажности Условия эксплуатации во влажной зоне Условия эксплуатации в нормальной зоне Условия эксплуатации в сухой зоне
Влажный – 1 Б Б Б
Нормальный – 2 Б Б А
Сухой — 3 Б А А

Теперь стоит вернуться в таблице 6, в которой мы сможем найти нужный для себя показатель.

  • Например, предположим, что наш регион – Смоленск. Его территория относится к зоне нормальной влажности – 2, влажность в помещении – тоже нормальная, значит, в этом случае, для региона характерны условия В.
  • Теперь переходим к расчетам. Нам потребуется значение нормируемого сопротивления теплоотдаче. Для Москвы это – 3,29.
  • Возводить мы будет стену из блоков плотностью Д500, укладку производить – на клей. Находим в таблице 6 необходимое значение. В данном случае оно равно – 0,23.
  • Теперь определяем толщину стены, для чего перемножаем коэффициент теплопроводности и показатель сопротивления теплоотдаче: 3.29*0.23=0,7567 метра.
  • То есть, для того, чтобы не нарушить нормы СНиП, толщина стены, при вышеописанных условиях, должна составлять 0,76 метра!

Так почему же все производители в один голос заявляют, что толщина стены может быть от 400 мм, а на практике выходит по-другому? Все просто!

Во-первых, теплопроводность газоблока в условиях эксплуатации – повышается, так как изменяется влажность, во-вторых, изготовителями, при подсчетах показателей для рекламы продукции, не учитываются мостики холода и иные определяющие факторы. Теоретически, толщина стены может быть и тоньше, но, чтобы сохранить нужное значение теплопроводности, необходимо будет компенсировать разницу при утеплении конструкции.

Газобетонные блоки теплопроводность: вариант утепления, схема

Газобетонные блоки теплопроводность: вариант утепления, схема

Видео в этой статье расскажет подробнее о методах утепления газобетона, и сохранения оптимального показателя качества теплопроводности

Обзор основных достоинств и недостатков строений, возведенных из газобетона

Итак, мы выяснили, что коэффициент теплопроводности газобетона достаточно хорош, относительно других материалов, предназначенных, в первую очередь, для возведения стен. Однако это не может являться единственным аргументом при выборе изделий.

Давайте кратко рассмотрим, какими же еще сильными сторонами обладают газоблоки:

  1. Изделия — легкие, что значительно сократит нагрузку на фундамент;
  2. Как уже упоминалось выше, материал прост в обращении, он легко пилится, режется, шлифуется;
  3. Состав газоблока – немаловажный аспект. Он не содержит ядовитых и вредных для окружающих веществ, а, значит, является экологически чистым;
  4. Газобетон не горит и не поддерживает огня. При возгорании может в течение нескольких часов находиться под воздействием высокой температуры;
  5. Высокие показатели морозостойкости. Изделия могут выдержать до 150 циклов размораживания и оттаивания;
  6. Паропроницаемость обеспечит максимально комфортный микроклимат;
  7. Звукоизоляционные характеристики – также достаточно неплохие. Стены из газобетона смогут оградить пребывающих в помещении от посторонних шумов извне;
  8. Доступность и распространенность материала среди производителей. Это – тоже значительный плюс. Практически в любом регионе можно найти изготовителя или дилера, находящегося по близости. Это поможет сэкономить на доставке;
  9. Вариативность выбора размеров;
  10. Еще одно весомое преимущество – возможность самостоятельного изготовления изделий. Для желающих сэкономить или просто попробовать свои силы – отличный шанс;

Основными недостатками являются:

  1. Высокое водопоглощение материала. В этом случае, пористость является отрицательной стороной в особенности, при отрицательных температурах воздуха. В это время, влага может кристаллизироваться и разрушительно воздействовать на структуру блока.
  2. Хрупкость изделий. Это достаточно заметно при проведении работ и транспортировке.
  3. Усадка здания имеет место быть достаточно часто и, в следствие этого, а также некоторых других факторов, могут появиться трещины.
  4. Необходимость поиска и приобретения специального крепежа, а при желании закрепить особо тяжелых предметы, необходимость планирования и укрепления узлов фиксации.

Метод испытания теплопроводности изделий

Метод контроля теплопроводности осуществляется в соответствии с ГОСТ 7076, а отбор проб – в соответствии с ГОСТ 10180. Документы содержат всю информацию о порядке отбора проб, их испытаний и протоколировании результатов.

Суть метода заключается в следующем: создается стационарный тепловой поток, который проходит через образец выбранной толщины. Направление его – перпендикулярно наибольшим граням образца. В результате производят измерение плотности этого потока тепла, а также температуру лицевых граней образца и его толщину.

Необходимое количество образцов, подлежащих испытанию, должно быть указано в сертификате на материал. Если же такое указание отсутствует, испытания проводятся на образцах в количестве пяти штук.

Прибор для измерения теплопроводности твердых тел

Прибор для измерения теплопроводности твердых тел

Краткая инструкция о порядке проведения испытания выглядит так:

  • Производят подготовку образцов и необходимого оборудования, согласно технической документации;
  • Образец помещают в прибор, предварительно градуированный;
  • Каждые 300 секунд производят измерения сигналов тепломера и датчика температуры;
  • После установления стационарного теплового потока, толщина образца подлежит измерению;
  • Заключительным этапом является определение массы образца.

Основные итоги

От показателя теплопроводности стенового материала зависят расходы на утепление помещения при строительстве, а в будущем — и величина расходов на отопление. Ведь данная характеристика отвечает за способность здания к сохранению температуры.

Газобетон обладает завидным числовым показателем в сравнении с другими материалами для стен — но, все же, совсем без утепления все равно не обойтись. Теплопроводность зависит от иных показателей качеств, таких, например, как плотность, или влажность. А это значит, что при возведении здания, данный факт должен быть обязательно учтен.

Помимо вышеуказанного, газоблок наделен большим количеством сильных сторон, поэтому если ваш выбор пал на него, то вы не прогадали. Материал позволит возвести практичное, долговечное строение — а теплопроводность газобетонных блоков при этом, является крайне важной характеристикой.

Какая теплопроводность газобетона - определяем толщину стены

Теплопроводность – свойство материала проводить(удерживать) тепло. Чем теплопроводность ниже, тем лучше материал сохраняет тепло. Газобетон в плане теплоэффективности обладает отличными показателями, которые во много раз лучше, чем у кирпича.

Если углубится в сам процесс передачи тепла, то тепловая энергия очень хорошо передается через плотные материалы, и намного медленнее передается через воздух. В газобетонных блоках очень много воздуха, чему способствуют многочисленные поры в его составе. Каждая отдельная пора представляет из себя преграду на пути продвижения тепла, и соответственно, тепло лучше сохраняется.

Газобетон бывает различной плотности, от D300 до D700. Чем плотность ниже, тем больше в нем воздуха, и ниже теплопроводность, то есть тепло лучше сохраняется. В более плотном газобетоне воздуха меньше, и тепло он сохраняет хуже.

Плотность и прочность газобетона связаны напрямую, то есть, легкие газобетоны имеют меньшую прочность на сжатие.

Теперь перейдем непосредственно к цифрам, а точнее к таблице теплопроводности газобетона и других материалов.

Влияние влаги на теплопроводность газобетона

Если внимательно разобраться в столбцах таблицы, то можно заметить небольшие различия в теплопроводности между сухим и влажным состоянием газобетона. Мокрый газобетон быстрее проводит тепло, то есть, хуже удерживает тепло. Чем блоки влажнее, тем больше у них теплопроводность.

Стоит отметить, что свежий автоклавный газобетон привозят на стройплощадку очень влажным, и чтобы он про сох до равновесной влажности, которая составляет 5%, ему необходимо просохнуть около года. Тогда его теплопроводность уменьшится, и он будет лучше удерживать тепло. Этап просушки является очень важным, и в этот период не стоит заниматься отделкой стен, они должны просыхать, иначе будет плесень.

Теплопроводность и тепловое сопротивление

Теплопроводность - это некоторый коэффициент материала, и чем он ниже, тем лучше сохраняется тепло.

Тепловое сопротивление, это расчетное значение стены, которое определяется по простой формуле - толщину газобетона (в метрах) делим на коэффициент теплопроводности материала.

Пример! Имеем стену из газобетона марки D400 толщиной 375 мм, и нужно определить тепловое сопротивление. По таблице смотрим тепловодность газобетона D400 - (0.11).

Тепловое сопротивление = 0.375/0.11 = 3.4 м2·°C/Вт.

Чем значение теплового сопротивления больше, тем лучше сохраняется тепло. Как вы понимаете, стена толщиной 400 мм будет удерживать тепло в два раза лучше, чем стена 200 мм.

С теплопроводностью самого газобетона разобрались, но как дела обстоят в кладке, ведь она включает в себя еще и швы. Так как швы между блоками состоят из клея или раствора, то они представляют из себя небольшие мостики холода, которые ухудшают общее тепловое сопротивление стены. Поэтому, кладку газобетона осуществляют только на специальный тонкошовный клей.

Толщина шва при кладке должна быть 2-3 мм, что сведет к минимуму мостики холода. Газобетонные блоки нельзя укладывать на обычный раствор, исключением является только первый ряд блоков по гидроизоляции фундамента.

Теплопроводность газобетона D300, D400, D500, D600; сравнение с кирпичом, деревом, пенобетоном

Химическая реакция при смешивании извести и алюминиевой пудры в цементном растворе происходит с выделением водорода. В процессе автоклавной сушки получают газобетон с равномерно распределенными открытыми ячейками неодинаковой формы. Пористая структура материала определяет его основные физические характеристики: небольшой вес при крупных размерах, паропроницаемость, изоляционные свойства. Низкая теплопроводность газобетона зависит от его плотности. Чем больше воздушных пор в объеме, тем медленнее предается тепловая энергия и дольше сохраняется комфортная атмосфера внутри помещения.

Оглавление:

  1. Блоки разных марок
  2. Сравнение кирпича и газобетона
  3. Теплоизолирующие параметры сооружений

Теплотехнические свойства газоблоков

Ограждающие конструкции являются источником теплопотерь во время отопительного сезона. Поэтому при строительстве и теплоизоляции частных коттеджей используют пористые материалы. Газобетон в зависимости от плотности, которую измеряют в кг/м3, производят различных марок:

  • D300–D400 применяют в качестве теплоизоляции;
  • D500–D900 используют, как утеплитель и при одноэтажном строительстве;
  • D1000–D1200 применяют в несущих конструкциях высотных зданий.

Марка D600 указывает, что в кубометре пористого бетона содержится 600 кг твердых компонентов, которые занимают примерно треть объема. Воздух в ячейках нагревается намного медленнее и является естественным препятствием для передачи тепла. Значит, чем меньше плотность монолита, тем лучше его изоляционные свойства. Теплопроводность газоблока в сравнении с другими материалами отличается низкими значениями:

НаименованиеКоэффициент теплопроводности, Вт/м °C
Плотность, кг/м3
D300D400D500D600
Газобетон при влажности 0%0,0720,0960,1120,141
5%0,0880,1170,1470,183
Пенобетон при влажности 0%0,0810,1020,1310,151
5%0,1120,1310,1610,211
Дерево поперек волокон при влажности 0%0,0840,1160,1460,151
5%0,1470,1810,1830,218

Пеноблоки имеют сходную структуру с газобетоном, но отличаются замкнутыми ячейками и высокой плотностью. Вспененный бетон застывает в формах и имеет неточную геометрию по сравнению с другими стройматериалами. Поэтому как теплоизоляцию чаще используют газосиликатные блоки.

Дерево считается самым экологичным материалом для строительства комфортного, «дышащего» жилища с наиболее благоприятными условиями микроклимата. Но теплопроводность стен такого дома выше газобетонных. Ячеистые блоки обладают паропроницаемостью, огнеупорностью, биостойкостью и при надежной гидроизоляции с успехом заменяют древесину. Тщательнее всего необходимо оградить фундамент и цоколь, чтобы пористая структура не натягивала влагу из грунта. Для этого использую битум и рубероид.

Теплопроводность кирпича и газоблока

Традиционный строительный материал для возведения частных домов – кирпич отличается прочностью, морозостойкостью и долговечностью. Такие показатели возможны при высокой плотности искусственного камня. По сравнению с газоблоком кирпичные стены делают многослойными. Применение «сэндвич» технологии позволяет прокладывать теплоизоляцию между наружной и внутренней кладкой.

НаименованиеСредняя теплопроводность, Вт/м °C
Блок из газобетона0,08-0,14
Кирпич керамический0,36-0,42
– глиняный красный0,57
– силикатный0,71

Энергосберегающая способность

Теплоизолирующие свойства ограждений зависят от их толщины. Чем массивнее стены, тем медленнее будет охлаждаться внутреннее пространство дома. При проектировании толщины ограждения следует учитывать мостики холода – слой цементного раствора между элементами кладки. Блоки монтируют с помощью пазовых замков и специального клея. Такой способ позволяет сократить до минимума тепловые потери. Чтобы сэкономить средства на закупке стройматериалов, необходимо знать характеристики сборных конструкций стандартной толщины:

НаименованиеТолщина наружной стены
12 см20 см24 см30 см40 см
Теплопроводность, Вт/м °C
Кирпич белый7,514,523,753,122,25
красный6,754,053,372,712,02
Газоблок D6001,160,720,580,460,35
D5001,010,610,520,420,31
D4000,820,510,410,320,25

Благодаря низкой теплопроводности в южных районах частные коттеджи строят из газобетона D400 толщиной 20 см, в средней полосе используют пористые элементы D400 с шириной 30 см или D500 – 40 см. В условиях севера возводят многослойные стены из конструкционных и изоляционных блоков. Благодаря хорошим теплотехническим характеристикам газобетоном утепляют дома из кирпича, железобетона, пеноблоков.

Дополнительное утепление стен из газобетона не требуется при устройстве навесного вентилируемого фасада. Обрешетку блоков выполняют при помощи дерева или металлического профиля. Такая конструкция не дает атмосферным осадкам проникать под облицовку, но пропускает воздух и позволяет влаге испаряться с поверхности. В качестве отделочных плит используют виниловый или бетонный сайдинг.

Теплопроводность газобетона — АлтайСтройМаш

В условиях постоянного роста количества населения все больше внимания уделяется совершенствованию технологий строительства. Газобетонные блоки отличаются внушительными габаритами, легким монтажом и улучшенными техническими характеристиками. Например, теплопроводность газоблока значительно ниже, чем у кирпича. Это делает материал экономичным при покупке и возведении зданий любого типа за счет сокращения количества сырья при сохранении должного уровня теплопроводности.

теплопроводность газобетона

Алтайский завод строительного машиностроения проектирует и производит оборудование для производства газобетонных блоков. Станки собираются в России, поставляются на территорию Казахстана, Узбекистана, а также в любую другую точку мира. Помимо того, что газоблок способствует оперативному сооружению зданий, он долговечен, способен переносить до 150 циклов заморозки и разморозки.

Коэффициент теплопроводности газобетона по марке

На производственных линиях компании АлтайСтройМаш выпускаются газоблоки любых марок: D400, D500, D600 и т.д. Каждая марка газобетонных блоков служит определенной цели в работах по возведению зданий:

  • D400 применяется для строительства временных малогабаритных построек жилого типа. Сырье требует дополнительной отделки или облицовки. Цифра «400» говорит о том, что в 1 куб.м. газобетона содержится 400 кг твердого материала; остальное пространство занимают пузырьки воздуха.

  • D500 подходит для построек бытового и сельскохозяйственного назначения. Блоки немного прочнее, чем марка D400, однако еще не способны выдерживать нагрузку тяжелой кровли. 

  • Блоки D600 и выше применяются при малоэтажном строительстве, обычно при возведении частных одноуровневых домов. 

Пористая структура газобетонных блоков препятствует выдуванию тепла из внутренней части здания. Это позволяет экономить на теплоизоляционных материалах при дальнейших отделочных работах.

Таблица теплопроводности газобетона

Уровень влажности, %

Марка D400

Марка D500

Марка D600 

0

0.096

0.112

0.141

5

0.117

0.147

0.183

Коэффициент теплопроводности измеряется в Вт/м*°С. Приведенные характеристики отражают низкий уровень выдувания тепла. Показатель достигается ввиду того фактора, что пузырьки воздуха, находящиеся внутри блока, медленно меняют свою температуру. 

Теплопроводность газобетона: сравнение с деревом и кирпичом

  • Средневзвешенные показатели теплопроводности для газоблоков составляют 0,08-0,14 Вт/м*°С. 

  • Для декоративного керамического кирпича, который используется при внешней облицовке стен здания, уровень теплоотдачи указывается в диапазоне от 0,36 до 0,42 Вт/м*°С. 

  • Стены из обычного глиняного кирпича, уложенного в один ряд, соответствуют показателю 0,56 Вт/м*°С. 

  • Самый дорогой силикатный кирпич также служит декоративным целям и не сохраняет тепло в здании из-за показателя в 0,71 Вт/м*°С. 

  • Теплопроводность древесины зависит от сорта дерева и влажности окружающей среды. Ее характеристики находятся в диапазоне от 0,09 до 0,218 Вт/м*°С. 


При просмотре нашего каталога товаров вы найдете объекты строительного машиностроения для производства блоков из газобетона. Материал для возведения и облицовки стен обладает хорошими перспективами и будет распространяться на новые сферы промышленности. 

от чего зависит и какой коэффициент

Индустрия строительства сегодня обеспечена многочисленными высокотехнологичными материалами, имеющими выдающиеся свойства. Одним из них является ячеистый бетон. Одна из разновидностей — газобетон. Производители гарантируют материалу высокие эксплуатационные характеристики. Например, обеспечивать сбережение комфортного внутреннего теплового режима зданий или передачу лишнего тепла за его пределы. Постоянное удорожание энергоресурсов делает все более актуальным фактором строительства снижение теплопроводности материалов.

Что такое теплопроводность?

Стены зданий предназначены стабилизировать комфортную температуру внутри помещений. Высокая теплопроводность стен холодной порой года будет быстро передавать тепло отопления наружу. Стоимость потребленных энергоресурсов вырастет, однако, жилое строение будет по-прежнему холодным. По этой же причине жаркие дни станут причиной внешнего нагрева стен. Материал передаст тепло внутрь строения, потребовав непременного охлаждения воздуха. Газобетону присущи иные свойства.

Само название подтверждает, что объем материала равномерно заполнен порами. Примерно 85% тела блоков — пустоты. Они заполнены воздухом, именно поэтому изделия имеют незначительный вес. По этому параметру продукция объединяет качества дерева, камня. Как известно «запертый» воздух является плохим проводником тепла. Значит, структура материала обладает ярко выраженной низкой теплопроводностью.

Показатель имеет наименьшую величину среди используемых стеновых материалов. Термин «теплопроводность» определяет способность передавать тепло внутри материала от одной более нагретой части объема к другой менее нагретой за счет теплового движение молекул. Измерение производится в Вт/(м °С). Показатель имеет название — коэффициент теплопроводности.

Фактически речь идет о количестве теплоты, которая передается через грань образца объемом 1 м. куб. за установленное время (например, 1 час) при формировании разности температур в 1 градус на противоположных сторонах. Технология изготовления газобетона задает макроструктурное качество, характеристики плотности, влажности материала. Именно от этих параметров зависит теплопроводность продукции.

Вернуться к оглавлению

Зависимость от плотности

Влияние плотности на теплопроводность.

Теплопроводность изделий формируется плотностью их материала. Чем они плотнее, тем быстрее передают холод (тепло) через свой объем. Стены из разных материалов, которые одинаково препятствуют теплопотерям, имеют разную толщину. Для сравнения: стены кирпичная шириной 210 см, из блоков газобетона сечением 44 см, из листов пенополистирола толщиной 12 см имеют практически равные показатели теплопропускания.

Сравнение стандартных величин теплопроводности кирпича — 0,35 Вт/(м °С) с газобетоном марки D400 — 0,10 Вт/(м °С) показывают, что условная кирпичная стена выпускает тепло из постройки быстрее, примерно от 3 до 4 раз. Одна из особенностей газоблоков в том, чем большую плотность он имеет, тем быстрее сооружение охлаждается. Есть обратная связь. Важно выдержать оптимум при выборе марки блоков, чтобы дом стал долговечным, теплым.

Вернуться к оглавлению

Зависимость от влажности

Влияние влажности на теплопроводность газобетона.

Формирование из блоков наружных стен сооружений предполагает взаимодействие, в первую очередь, с переменчивой влажностью окружающей среды. Хотя гигроскопичность материала достаточно низкая, однако, его структура все же подвержена впитыванию влаги. Реальные теплоизоляционные свойства изделий становятся несколько ниже, чем в стандартных условиях измерений. Величина равновесной эксплуатационной влажности наружных газобетонных стен может составлять до 10%. Поэтому, например, стандартный коэффициент теплопроводности, равный 0,12 Вт/(м °С) для блоков марки D500 в стандартных условиях, отличается от величины в условиях эксплуатационной влажности на 0,2 Вт/(м °С) и больше. Однако, это не много по сравнению, к примеру, с пустотелым строительным кирпичом, для которого в аналогичных условиях величина данного показателя ухудшается на 70-90%.

Вернуться к оглавлению

Зависимость от качества макроструктуры

Данная разновидность блоков отличается от пенобетонных тем, что содержит характерные вытянутые пустоты неправильной формы. Такому образованию их формы материал обязан выходу газа в процессе отвердения. Газ выходит через образовавшиеся в порах трещинки, а значит, есть обратная сторона вопроса — подверженность продукции поглощению влаги.

Структуризацию материала определяют технологии изготовления. Определяющим фактором являются размеры внутренних пустот. Теплосберегающие свойства материала тем выше, чем больше пустотелых сфер в материале, а также чем меньших они размеров.

Вернуться к оглавлению

Коэффициент теплопроводности марки D500

Газоблоки данной марки классифицируются как конструкционно-теплоизоляционный материал. Величина показателя продукции в среднем равна 0,12 Вт/(м °С). Теплоизоляционные свойства стен, состоящих из уложенных блоков, могут достигать до 0,28 Вт/(м °С), что уже приближает их к кирпичу. Вместе с тем в соответствии с современными строительными нормами (к примеру, СТО 501-52-01-2007, ГОСТ 31360-2007 для РФ) газоблоки марок от D500 и выше могут быть использованы для кладки самонесущих стен высотой более 3-х этажей.

Вернуться к оглавлению

Коэффициент теплопроводности марки D600

Дом из газобетонных блоков сохраняет комфортную температуру в помещениях, как в зимний, так и в летнее время.

Данные изделия также являются конструкционно-теплоизоляционными. Средняя величина показателя для продукции составляет около 0,14 Вт/(м °С). Расчетные теплоизоляционные характеристики стен, состоящих из изделий марки D600, могут достигать до 0,31 Вт/(м °С). Для минимизации теплопотерь требуется точное выполнение рекомендаций по гидроизоляции материала от влаги воздуха, атмосферных осадков.

К сожалению, не только газоблоки составляют тело стен. Мостики передачи тепла создаются армопоясами, бетонными перемычками (поясами), кладочными швами. Последние резко понижают теплоизоляционные качества конструкции стен в целом.

Использование при монтаже специальных клеев снижает теплопроводность стен по сравнению с кладкой на цементные растворы. Вместе с тем повышение точности изготовления единиц продукции при одновременном увеличении их стандартных размеров позволяет сократить количество мостиков холода.

Вернуться к оглавлению

Заключение

За газобетоном настоящее и будущее жилищного строительства ввиду совершенствования норм, требований теплосбережения, роста цен на энергоносители. Простота возведения стен, отсутствие необходимости проводить дополнительное утепление, малые значения теплопроводности автоклавного газобетона позволяют существенно удешевить конструкцию сооружений.

Однако специфика строения пустот в газоблоках способствует впитыванию материалом влаги, поэтому их гидроизоляция обязательна. Конкретная климатическая зона строительства формирует индивидуальный подход как к выбору марки газоблоков, расчету толщины стен зданий, так и определяет их реальную теплопроводность.

Детектор теплопроводности (TCD) | HiQ

Теплопроводность (TCD) является широко используемым детектором в газовой хроматографии. TCD работает, имея две параллельные трубки, содержащие газовые и нагревательные катушки. Газы проверяются путем сравнения скорости потери тепла от нагревательных спиралей в газ. Обычно одна трубка содержит эталонный газ, а образец для испытания пропускается через другую. Используя этот принцип, TCD определяет изменения теплопроводности потока в колонне и сравнивает его с эталонным потоком газа-носителя.Большинство соединений имеют теплопроводность намного меньше, чем у обычных газов-носителей водорода или гелия. Поэтому, когда аналит элюируется из колонки, теплопроводность сточных вод уменьшается, и выдается детектируемый сигнал. Гелий традиционно был предпочтительным газом-носителем, но по мере изменения лабораторных тенденций Linde также может предложить водород в качестве альтернативы гелию в качестве газа-носителя для применений ГХ-ТХД.

Хотя детектор ионизации пламени (FID) может обеспечить очень хорошее разрешение, TCD является хорошим детектором общего назначения для первоначальных исследований с неизвестным образцом, поскольку он реагирует на все соединения, благодаря тому, что все соединения, органические и неорганические, имеют отличается теплопроводность от гелия.TCD также используется при анализе постоянных и неорганических газов (например, аргона, кислорода, азота, диоксида углерода, монооксида углерода, диоксида серы), поскольку он реагирует на все эти вещества в отличие от FID, который не может обнаружить соединения, которые не содержат углерод-водородные связи.

Газовый хроматограф с детектором теплопроводности (GC - TCD)

Калибровочная газовая смесь
Предел обнаружения
Рекомендуемый газ
Рекомендуемый регулятор цилиндров

≤ 100 промилле

Калибровочные смеси HiQ BASELINE C106 серия
≤ 1 промилле HiQ Калибровочные смеси REDLINE C200 серия

,

Вода - теплопроводность

Теплопроводность - это свойство материала, которое описывает способность проводить тепло. Теплопроводность может быть определена как

«количество тепла, передаваемого через единицу толщины материала - в направлении, перпендикулярном поверхности единицы площади - из-за градиента температуры единицы в установившемся режиме»

Теплопроводность единица измерения

Теплопроводность воды зависит от температуры и давления, как показано на рисунках и в таблицах ниже:

См. также другие свойства Вода при при различных температурах и давлении : Точки кипения при высоком давлении, Точки кипения при давлении вакуума, Плотность и удельный вес, Динамическая и кинематическая вязкость, Энтальпия и энтропия, Теплота испарения, Константа ионизации, pK w , для нормальной и тяжелой воды, Точки плавления при высоком давлении, Число Прандтля, Свойства в газе Условия жидкого равновесия, давление насыщения, удельный вес, удельная теплоемкость (теплоемкость), удельный объем, термо коэффициент диффузии и давление пара при равновесии газ-жидкость, а также теплофизические свойства при стандартных условиях ,
, а также теплопроводность воздуха, аммиака, бутана, диоксида углерода, этилена, водорода, метана, азота и пропана.Теплопроводность строительных материалов приведена в соответствующих документах внизу страницы.


Вернуться к началу

Теплопроводность воды при заданных температурах (° C) и 1 бара:

6 04847 6 04847 9004 2848 900 900 900 0,0148 2848 9003 0 9004 0,0248
Состояние
воды
Температура Теплопроводность
[° C] [мВт / м К] [ккал (IT) / (hm K)] [Btu (IT) / (h ft ° F)]
Жидкость 0.01 555,75 0,4779 0,3211
10 578,64 0,4975 0,3343
20 598,03 0,5142 0,3455
0,5 0,5 0,3551
40 628,56 0,5405 0,3632
50 640.60 0,5508 0,3701
60 650,91 0,5597 0,3761
70 659,69 0,5672 0,3812
80 0,3735 0,3735 0,3735 06735 06735 0,567 800 900 900 900
90 672,88 0,5786 0,3888
99,6 677,03 0.5821 0,3912
Газ 100 24,57 0,0211 0,0142
125 26,66 0,0229 0,0154
0,0154 0,0167
175 31,09 0,0267 0,0180
200 33.43 0,0287 0,0193
225 35,85 0,0308 0,0207
250 38,34 0,0330 0,0222
275 40,92 0,05 002 40047 0,05 9007 405 028 900 900 900 48 402 029 100 900 48 402 029 900 900 900 40 392
300 43,53 0,0374 0,0252
350 48,98 0,0421 0.0283
400 54,65 0,0470 0,0316
450 60,52 0,0520 0,0350
500 66,58 0,0573 0,0383 0,0383 0,0383 0,0383 0,0383 0,0573 0,0383 72,81 0,0626 0,0421
600 79,17 0,0681 0,0457
700 92.28 0,0794 0,0533
800 105,81 0,0910 0,0611
900 119,67 0,1029 0,0691

В начало страницы
при теплопроводности температура (° F) и 14,5 фунтов на квадратный дюйм:

9009. 8056 9009 9009 9009 9009 9009 9009. 900 450 900 0474
Состояние воды Температура Теплопроводность
[° F] [Btu (IT) / ( h ft ° F)] [Btu (IT) in / (h ft 2 ° F)] [мВт / м К] [x 10 -3
кал (IT) / (s см 2 K)]
Жидкость 32 0.3211 3.853 555.73 1.327
40 0.3273 3.927 566.39 1.353
60 0.3408 4.089
0.3520 4.225 609.30 1.455
100 0.3615 4.338 625.62 1.494
120 0.3694 4.433 639.35 1.527
140 0.3761 4.513 650.91 1.555
4.580 4.580 900 800
660,57 1,57
180 0,3862 4,635 668,45 1,559 9009
200 0.3897 4.677 674.49 1.611
211.3 0.3912 4.694 677.03 1.617
газ 212 0 0 900 900 048 900 900 900 900 48 900 900 900 900 48 900 8 0 900 9 0 9007 0 9007 9008 3897 0,059
250 0,0152 0,183 26,33 0,063
300 0.0166 0.199 28.73 0.069
350 0,0181 0,217 31,25 0,075
400 0,0196 0,235 33,86 0,08
0,0211 0,254 36,56 0,087
550 0,024 0,293 42.24 0.101
600 0.0261 0.313 45.20 0.108
650 0.0279 0.334 48.24 0.115
700 0.0567 0.0567 0.0297 0 029 7 0.0297 0.0297 0.0297 51,35 0,13
750 0,0315 0,378 54,52 0,130
800 0.0334 0,400 57,76 0,138
900 0,0372 0,447 64,41 0,154
1000 0,0412 0,494 71,27 0,170
0,0453 0,543 78,32 0,187
1200 0,0494 0,593 85.53 0,204
1400 0,0580 0,696 100,35 0,240
1600 0,0668 0,802 115,63 0,276

преобразователь температуры 9000 наверх

.

Теплопроводность - Википедия переиздано // WIKI 2

Теплопроводность - это передача внутренней энергии путем микроскопических столкновений частиц и движения электронов внутри тела. Столкнувшиеся частицы, которые включают молекулы, атомы и электроны, передают неорганизованную микроскопическую кинетическую и потенциальную энергию, совместно известные как внутренняя энергия. Проводимость происходит во всех фазах: твердых, жидких и газовых. Скорость, с которой энергия передается как тепло между двумя телами, зависит от разности температур (и, следовательно, градиента температуры) между этими двумя телами и от свойств проводящей границы раздела, через которую передается тепло.

Тепло самопроизвольно течет от более горячего тела к более холодному. Например, тепло передается от конфорки электрической плиты к нижней части кастрюли, соприкасающейся с ней. В отсутствие противоположного внешнего источника движущей энергии, внутри тела или между телами, разности температур со временем уменьшаются, и тепловое равновесие приближается, температура становится более равномерной.

В проводимости, тепловой поток находится внутри и через само тело. Напротив, при передаче тепла тепловым излучением передача часто происходит между телами, которые могут быть разделены пространственно.Также возможна передача тепла путем сочетания проводимости и теплового излучения. При конвекции внутренняя энергия переносится между телами движущимся материальным носителем. В твердых телах проводимость опосредуется комбинацией колебаний и столкновений молекул, распространения и столкновений фононов, а также диффузии и столкновений свободных электронов. В газах и жидкостях проводимость обусловлена ​​столкновениями и диффузией молекул при их случайном движении. Фотоны в этом контексте не сталкиваются друг с другом, и поэтому перенос тепла электромагнитным излучением концептуально отличается от теплопроводности при микроскопической диффузии и столкновениях материальных частиц и фононов.Но различие часто не так легко наблюдать, если материал не является полупрозрачным.

В инженерных науках теплообмен включает процессы теплового излучения, конвекции, а иногда и массообмена. Обычно более чем один из этих процессов происходит в данной ситуации.

Условное обозначение теплопроводности - к .

Энциклопедия YouTube

  • 1/5

    Просмотров:

    72 121

    205 507

    144 738

    57 220

    92 342

  • ✪ Теплопроводность | Термодинамика | Физика Хан Академия

  • ✪ Теплопроводность, конвекция и излучение | Термодинамика | Физика Хан Академия

  • ✪ Физика - Энергетика - Теплопередача - Проводимость

  • ✪ Теплопроводность, Закон Стефана Больцмана, Теплопередача, Проводимость, Конвектон, Радиация, Физика

  • ✪ GCSE Physics Revision: Проводимость тепла

Содержание

Обзор

В микроскопическом масштабе проводимость происходит в теле, которое считается стационарным; это означает, что кинетическая и потенциальная энергии объемного движения тела учитываются отдельно.Внутренняя энергия рассеивается, когда быстро движущиеся или вибрирующие атомы и молекулы взаимодействуют с соседними частицами, передавая некоторые свои микроскопические кинетические и потенциальные энергии, причем эти величины определяются относительно массы тела, считающейся неподвижной. Тепло передается за счет проводимости, когда соседние атомы или молекулы сталкиваются или когда несколько электронов движутся назад и вперед от атома к атому дезорганизованным образом, чтобы не образовывать макроскопический электрический ток или когда фотоны сталкиваются и рассеиваются.Проводимость является наиболее значительным средством передачи тепла внутри твердого тела или между твердыми объектами, находящимися в тепловом контакте. Проводимость больше [требуется очищение ] в твердых телах [необходимо очищение ] , потому что сеть относительно близких фиксированных пространственных отношений между атомами помогает передавать энергию между ними посредством вибрации.

Теплопроводность - это исследование теплопроводности между твердыми телами в контакте. Падение температуры часто наблюдается на границе раздела между двумя контактирующими поверхностями.Говорят, что это явление является результатом теплового контактного сопротивления, существующего между контактирующими поверхностями. Тепловое сопротивление поверхности - это мера сопротивления поверхности раздела тепловому потоку. Это термическое сопротивление отличается от контактного сопротивления, так как оно существует даже на атомно совершенных интерфейсах. Понимание термического сопротивления на границе раздела между двумя материалами имеет первостепенное значение при изучении его тепловых свойств. Интерфейсы часто вносят существенный вклад в наблюдаемые свойства материалов.

Межмолекулярный перенос энергии может быть в основном за счет упругого удара, как в жидкостях, или диффузии свободных электронов, как в металлах, или вибрации фононов, как в изоляторах. В изоляторах поток тепла почти полностью переносится фононными колебаниями.

Металлы (например, медь, платина, золото и т. Д.) Обычно являются хорошими проводниками тепловой энергии. Это связано с тем, что металлы химически связываются: металлические связи (в отличие от ковалентных или ионных связей) имеют свободно движущиеся электроны, которые быстро переносят тепловую энергию через металл.Электронная жидкость из проводящего металлического твердого тела проводит большую часть теплового потока через твердое тело. Фононный поток все еще присутствует, но несет меньше энергии. Электроны также проводят электрический ток через проводящие твердые вещества, и теплопроводность и электропроводность большинства металлов имеют примерно одинаковое соотношение. [требуется уточнение ] Хороший электрический проводник, такой как медь, также хорошо проводит тепло. Термоэлектричество обусловлено взаимодействием теплового потока и электрического тока.Теплопроводность в твердом теле прямо аналогична диффузии частиц внутри жидкости в ситуации, когда нет течений жидкости.

В газах передача тепла происходит при столкновении молекул газа друг с другом. При отсутствии конвекции, которая связана с движущейся жидкой или газовой фазой, теплопроводность через газовую фазу сильно зависит от состава и давления этой фазы и, в частности, от длины свободного пробега молекул газа относительно размера газовый зазор, определяемый числом Кнудсена К N {\ displaystyle K_ {n}} [1] .

Чтобы количественно оценить легкость, с которой проводит конкретную среду, инженеры используют теплопроводность, также известную как константа проводимости или коэффициент проводимости, к . В теплопроводности k определяется как «количество тепла Q , передаваемое во времени ( t ) через толщину ( L ), в направлении, перпендикулярном поверхности области ( A »). ), из-за разницы температур (Δ T ) [...] ". Теплопроводность - это свойство материала , которое в первую очередь зависит от фазы, температуры, плотности и молекулярной связи среды.Тепловой эффект - это величина, полученная из проводимости, которая является мерой ее способности обмениваться тепловой энергией с окружающей средой.

Стационарная проводимость

Стационарная проводимость - это форма проводимости, которая возникает, когда разность температур, приводящих в действие проводимость, постоянна, так что (после времени уравновешивания) пространственное распределение температур (температурное поле) в проводящем объекте не изменяется дальше Таким образом, все частные производные температуры относительно пространства могут быть либо нулевыми, либо иметь ненулевые значения, но все производные температуры в любой точке относительно времени равны нулю.При стационарной проводимости количество тепла, поступающего в любую область объекта, равно количеству тепла, выходящего (если бы это было не так, температура поднималась или падала, так как тепловая энергия была захвачена или захвачена в области ).

Например, стержень может быть холодным на одном конце и горячим на другом, но после достижения состояния стационарной проводимости пространственный градиент температур вдоль стержня с течением времени не меняется. Вместо этого температура остается постоянной в любом данном поперечном сечении стержня, перпендикулярном направлению теплопередачи, и эта температура изменяется линейно в пространстве в случае, когда в стержне не выделяется тепло. [2]

При стационарной проводимости все законы электрической проводимости постоянного тока могут быть применены к «тепловым токам». В таких случаях можно принять «тепловые сопротивления» в качестве аналога электрических сопротивлений. В таких случаях температура играет роль напряжения, а тепло, передаваемое в единицу времени (тепловая мощность), является аналогом электрического тока. Стационарные системы могут моделироваться сетями таких тепловых сопротивлений последовательно и параллельно, в точной аналогии с электрическими сетями резисторов.Посмотрите чисто резистивные тепловые цепи для примера такой сети.

Переходная проводимость

В течение любого периода, в котором температура изменяется во времени в любом месте внутри объекта, режим потока тепловой энергии называется переходной проводимостью. Другой термин - нестационарная проводимость, относящаяся к зависимости температурных полей в объекте от времени. Нестационарные ситуации появляются после навязанного изменения температуры на границе объекта.Они также могут возникать при изменении температуры внутри объекта в результате внезапного появления внутри источника нового источника или поглотителя тепла, что приводит к изменению температуры вблизи источника или поглотителя во времени.

Когда происходит новое возмущение температуры этого типа, температуры внутри системы изменяются во времени в направлении нового равновесия с новыми условиями, при условии, что они не изменяются. После достижения равновесия тепловой поток в систему снова равен тепловому потоку, и температуры в каждой точке внутри системы больше не изменяются.Как только это происходит, переходная проводимость заканчивается, хотя стационарная проводимость может продолжаться, если продолжается тепловой поток.

Если изменения внешних температур или внутренних тепловыделений происходят слишком быстро, чтобы произошло равновесие температур в космосе, то система никогда не достигает состояния неизменного распределения температуры во времени, и система остается в переходном состоянии.

Примером нового источника тепла, «включающегося» внутри объекта, вызывающего переходную проводимость, является двигатель, запускаемый в автомобиле.В этом случае переходная фаза теплопроводности для всей машины заканчивается, и фаза установившегося режима появляется, как только двигатель достигает установившейся рабочей температуры. В этом состоянии установившегося равновесия температуры сильно варьируются от цилиндров двигателя к другим частям автомобиля, но ни в одной точке пространства внутри автомобиля температура не увеличивается и не уменьшается. После установления этого состояния переходная фаза теплопередачи заканчивается.

Новые внешние условия также вызывают этот процесс: например, медная шина в примере стационарной проводимости испытывает переходную проводимость, как только один конец подвергается воздействию температуры, отличной от другой.Со временем поле температур внутри стержня достигает нового стационарного состояния, в котором постоянный градиент температуры вдоль стержня, наконец, устанавливается, и этот градиент остается постоянным в пространстве. Как правило, такой новый стационарный градиент приближается экспоненциально со временем после введения нового источника или поглотителя температуры или тепла. Когда фаза «переходной проводимости» заканчивается, тепловой поток может продолжаться при высокой мощности, пока температура не изменится.

Пример переходной проводимости, которая не заканчивается установившейся проводимостью, а скорее не имеет проводимости, возникает, когда горячий медный шарик падает в масло при низкой температуре.Здесь температурное поле внутри объекта начинает меняться как функция времени, когда тепло отводится от металла, и интерес заключается в анализе этого пространственного изменения температуры внутри объекта с течением времени, пока все градиенты полностью не исчезнут (шар достиг той же температуры, что и масло). Математически это условие также приближается экспоненциально; в теории это занимает бесконечное время, но на практике это, по сути, закончилось в гораздо более короткий период.В конце этого процесса без теплоотвода, но с внутренними частями шара (которые являются конечными), устойчивая теплопроводность не достигается. Такое состояние никогда не возникает в этой ситуации, скорее, конец процесса - когда вообще нет теплопроводности.

Анализ нестационарных систем проводимости является более сложным, чем анализ стационарных систем. Если проводящее тело имеет простую форму, то возможны точные аналитические математические выражения и решения (см. Уравнение теплопроводности для аналитического подхода). [3] Однако чаще всего из-за сложных форм с различной теплопроводностью внутри формы (т. Е. Наиболее сложных объектов, механизмов или машин в технике) часто требуется применение приближенных теорий и / или численный анализ с помощью компьютера. , Один из популярных графических методов связан с использованием диаграмм Хейслера.

Иногда проблемы переходной проводимости могут быть значительно упрощены, если можно идентифицировать области нагреваемого или охлаждаемого объекта, для которых теплопроводность намного больше, чем для теплопроводов, ведущих в область.В этом случае область с высокой проводимостью часто можно рассматривать в модели с сосредоточенной емкостью как «кусок» материала с простой тепловой емкостью, состоящей из его совокупной теплоемкости. Такие области нагреваются или охлаждаются, но не показывают значительного изменения температуры по всей их протяженности во время процесса (по сравнению с остальной частью системы). Это связано с их гораздо более высокой проводимостью. Следовательно, во время переходной проводимости температура поперек их проводящих областей изменяется равномерно в пространстве и как простая экспонента во времени.Примером таких систем являются те, которые следуют закону охлаждения Ньютона при переходном охлаждении (или наоборот при нагреве). Эквивалентная тепловая цепь состоит из простого конденсатора, включенного последовательно с резистором. В таких случаях остальная часть системы с высоким тепловым сопротивлением (сравнительно низкой проводимостью) играет роль резистора в цепи.

Релятивистская проводимость

Теория релятивистской теплопроводности - это модель, совместимая с теорией специальной теории относительности.В течение большей части прошлого столетия было признано, что уравнение Фурье противоречит теории относительности, поскольку оно допускает бесконечную скорость распространения тепловых сигналов. Например, согласно уравнению Фурье, импульс тепла в начале координат будет ощущаться на бесконечности мгновенно. Скорость распространения информации выше скорости света в вакууме, что физически недопустимо в рамках относительности.

Квантовая проводимость

Второй звук - это квантово-механическое явление, при котором передача тепла происходит волнообразным движением, а не более обычным механизмом диффузии.Тепло заменяет давление в нормальных звуковых волнах. Это приводит к очень высокой теплопроводности. Он известен как «второй звук», потому что волновое движение тепла похоже на распространение звука в воздухе.

закон Фурье

Закон теплопроводности, также известный как закон Фурье, утверждает, что скорость теплопередачи через материал пропорциональна отрицательному градиенту температуры и площади под прямым углом к ​​тому градиенту, через который течет тепло.Мы можем сформулировать этот закон в двух эквивалентных формах: интегральной форме, в которой мы смотрим на количество энергии, поступающей в тело или из него в целом, и дифференциальной форме, в которой мы смотрим на скорости потока или потоки энергия локально.

Закон охлаждения Ньютона является дискретным аналогом закона Фурье, а закон Ома является электрическим аналогом закона Фурье.

Дифференциальная форма

Дифференциальная форма закона теплопроводности Фурье показывает, что локальная плотность теплового потока, Q {\ displaystyle \ mathbf {q}} , равно произведению теплопроводности, К {\ displaystyle k} и отрицательный локальный градиент температуры, - ∇ T {\ displaystyle - \ nabla T} ,Плотность теплового потока - это количество энергии, которая течет через единицу площади за единицу времени.

Q знак равно - К ∇ T {\ displaystyle \ mathbf {q} = -k {\ nabla} T}

где (включая единицы СИ)

Q {\ displaystyle \ mathbf {q}} локальная плотность теплового потока, Вт · м -2
К {\ displaystyle {\ big.} k {\ big.}} - удельная электропроводность материала, Вт · м -1 · K -1 ,
∇ T {\ displaystyle {\ big.} \ nabla T {\ big.}} градиент температуры, К · м -1 .

Теплопроводность, К {\ displaystyle k} , часто рассматривается как константа, хотя это не всегда так. Хотя теплопроводность материала обычно изменяется в зависимости от температуры, изменение может быть небольшим в значительном диапазоне температур для некоторых распространенных материалов. В анизотропных материалах теплопроводность обычно изменяется в зависимости от ориентации; в таком случае К {\ displaystyle k} представлен тензором второго порядка.В неоднородных материалах, К {\ displaystyle k} зависит от пространственного местоположения.

Для многих простых применений закон Фурье используется в его одномерной форме. В направлении x ,

Q Икс знак равно - К d T d Икс {\ displaystyle q_ {x} = - k {\ frac {dT} {dx}}}

В изотропной среде закон Фурье приводит к уравнению Тепла:

∂ U ∂ T знак равно α ( ∂ 2 U ∂ Икс 2 + ∂ 2 U ∂ Y 2 + ∂ 2 U ∂ Z 2 ) {\ displaystyle {\ frac {\ частичный u} {\ частичный t}} = \ alpha \ left ({\ frac {\ частичный ^ {2} u} {\ частичный x ^ {2}}} + {\ frac { \ частичный ^ {2} u} {\ частичный y ^ {2}}} + {\ frac {\ частичный ^ {2} u} {\ частичный z ^ {2}}} \ right)}

с фундаментальным решением, известным как Тепловое ядро.

Интегральная форма

Путем интегрирования дифференциальной формы по всей поверхности материала S {\ displaystyle S} , мы приходим к интегральной форме закона Фурье:

∂ Q ∂ T знак равно - К {\ displaystyle {\ frac {\ частичный Q} {\ частичный t}} = - k} \oiint S {\ displaystyle \ scriptstyle S} ∇ T ⋅ d S {\ displaystyle {\ nabla} T \ cdot \, dS}

где (включая единицы СИ):

  • ∂ Q ∂ T {\ displaystyle {\ big.} {\ frac {\ частичный Q} {\ частичный t}} {\ большой.}} количество тепла, передаваемого за единицу времени (в Вт), и
  • d S {\ displaystyle dS} элемент ориентированной поверхности (в м 2 )

Вышеупомянутое дифференциальное уравнение, будучи интегрированным для однородного материала 1-D геометрии между двумя конечными точками при постоянной температуре, дает скорость теплового потока как:

Q Δ T знак равно - К Δ T Δ Икс {\ displaystyle {\ big.} {\ frac {Q} {\ Delta t}} = - kA {\ frac {\ Delta T} {\ Delta x}}}

где

Δ T {\ displaystyle \ Delta t} интервал времени, в течение которого количество тепла Q {\ displaystyle Q} протекает через поперечное сечение материала,
{\ displaystyle A} площадь поперечного сечения,
Δ T {\ displaystyle \ Delta T} разница температур между концами,
Δ Икс {\ displaystyle \ Delta x} это расстояние между концами.

Этот закон является основой для вывода уравнения теплопроводности.

Проводимость

Письменные

U знак равно К Δ Икс , {\ displaystyle {\ big.} U = {\ frac {k} {\ Delta x}}, \ quad}

, где U - проводимость, в Вт / (м 2 К).

Закон Фурье также может быть сформулирован как:

Δ Q Δ T знак равно U ( - Δ T ) , {\ displaystyle {\ big.} {\ frac {\ Delta Q} {\ Delta t}} = UA \, (- \ Delta T).}

Обратной проводимостью является сопротивление, р {\ displaystyle {\ big.} R} дан кем-то:

р знак равно 1 U знак равно Δ Икс К знак равно ( - Δ T ) Δ Q Δ T , {\ displaystyle {\ big.} R = {\ frac {1} {U}} = {\ frac {\ Delta x} {k}} = {\ frac {A \, (- \ Delta T)} {\ frac {\ Delta Q} {\ Delta t}}}.}

Сопротивление является аддитивным, когда между горячей и холодной областями лежит несколько проводящих слоев, потому что A и Q одинаковы для всех слоев.В многослойном разделе общая проводимость связана с проводимостью его слоев следующим образом:

1 U знак равно 1 U 1 + 1 U 2 + 1 U 3 + ⋯ {\ displaystyle {\ big.} {\ frac {1} {U}} = {\ frac {1} {U_ {1}}} + {\ frac {1} {U_ {2}}} + {\ frac {1} {U_ {3}}} + \ cdots}

Итак, при работе с многослойным разделом обычно используется следующая формула:

Δ Q Δ T знак равно ( - Δ T )
.

Воздух - Теплопроводность

Теплопроводность - это свойство материала, которое описывает способность проводить тепло . Теплопроводность может быть определена как

« количество тепла, передаваемого через единицу толщины материала - в направлении, перпендикулярном поверхности единицы площади - из-за градиента температуры единицы в условиях установившегося состояния».

Наиболее распространенными единицами теплопроводности являются W / (м К) в системе СИ и Btu / (ч футы F) в системе Imperial.

Табличные значения и единицы измерения теплопроводности приведены ниже рисунков.

Онлайн калькулятор теплопроводности воздуха

Приведенный ниже калькулятор можно использовать для расчета теплопроводности воздуха при заданных температурах и давлении.
Выходная проводимость дана в мВт / (м К), БТЕ (IT) / (ч фут ° F) и ккал (IT) / (ч м К).

См. Также другие свойства Воздух при с изменяющейся температурой и давлением: Плотность и удельный вес при изменяющейся температуре, Плотность при переменном давлении, Коэффициенты диффузии для газов в воздухе, Число Прандтля, Удельная теплоемкость при изменяющейся температуре и Удельная теплоемкость при изменяющееся давление, температуропроводность, свойства в условиях газожидкостного равновесия и теплофизические свойства воздуха при стандартных условиях и состав и молекулярная масса,
, а также теплопроводность аммиака, бутана, диоксида углерода, этана, этилена, водорода, метана , азот, пропан и вода.

См. Также Калькулятор кондуктивной теплопередачи

Вернуться к началу

Вернуться к началу


Вернуться к началу

Теплопроводность воздуха при атмосферном давлении и температурах, указанных в ° C:

25 05029 26,24 225 0.052 66,32
Температура Теплопроводность
[° C] [мВт / м К] [ккал (IT) / (hm K)] [Btu (IT) / (h ft ° F)]
-190 7.82 0,00672 0,00452
-150 11.69 0.01005 0,00675
-100 16.20 0,01393 0,00936
-75 0,014 0,015 0,01060
-50 20,41 0,01755 0,01179
-25 22,41 0.01927 0.01295
-15 23.20 0.01995 0.01340
-10 23.59 0.02028 0.01363
-5 23.97 0,017 23,97 0,017 0,017 0,017 0,017 0,017 0,017 0,017 01927
0 24,36 0,02094 0,01407
5 24,74 0,02127 0.01429
10 25.12 0.02160 0.01451
15 25.50 0.02192 0.01473
20 25.87 0.02225 0,02257 0,01516
30 26,62 0,02289 0,01538
40 27.35 0.02352 0.01580
50 28.08 0.02415 0.01623
60 28.80 0.02477 0.01664
80 0.0149 0.0125 0995252 0.04
100 31,62 0,02719 0,01827
125 33,33 0.02866 0,01926
150 35,00 0,03010 0,02022
175 36,64 0,03151 0,02117
200 0,052 900 0,032 88 900 900 900 0,0 0,022 900 900 900 900 0,022 900 900 900 900 0,022 2200 0,052 900 900 900 900 0,022 900 0 9006 39,83 0,03425 0,02301
300 44,41 0,03819 0.02566
412 50.92 0.04378 0.02942
500 55.79 0.04797 0.03224
600 61.14 0,05702 0,03832
800 71,35 0,06135 0,04122
900 76.26 0,06557 0,04406
1000 81,09,052 0,06971 0,04685
1100 85,83 0,07380 0,04959
Давление воздуха в атмосферу
и температуры приведены в ° F:

40 52 0,03680
Температура Теплопроводность
[° F] [Btu (IT) / (h ft ° F)] [ккал (IT) / (hm K)] [мВт / м K]
-300 0.00484 0,00720 8,37
-200 0,00788 0,01172 13,63
-100 0,01068 0,01589 18,48
0,0100 20,77
-20 0,01277 0,01901 22,10
0 0,01328 0.01976 22.98
10 0.01353 0.02013 23.41
20 0.01378 0.02050 23.84
30 0,01402 24 0207 0,02087 0,02087 0,02087 012087 0,01427 0,02123 24,70
50 0,01451 0,02160 25.12
60 0.01476 0.02196 25.54
70 0.01500 0.02232 25.95
80 0.01524 0.02267 12 0,01571 0,02338 27,195252
120 0,01618 0,02408 28,00
140 0.01664 0,02477 28,80
160 0,01710 0,02545 29,60
180 0,01755 0,02612 30,38
200 0,01800 0,010000
250 0.01911 0.02843 33.07
300 0.02018 0.03003 34.93
350 0.02123 0.03160 36.75
400 0.02226 0.03313 38.53
450 0.0232 900 40 400 000 400000 500 0,02426 0,03611 41,995252
600 0,02620 0,03898 45.34
700 0,02807 0,04177 48,58
800 0,02990 0,04449 51,74
1000 0,04942 0,04973 57,849 900 900 900 900 57,84 0,052 73 900 900 900 52 0,05477 63,69
1400 0,04007 0,05963 69,35
1600 0.+04325 0,06436 74,85
1800 0,04635 0,06898 80,23
2000 0,04941 0,07353 85,51

тепловых единиц проводимости преобразование:

Тепловая единица измерения удельной электропроводности

британская тепловая единица (международная) / (фут-градус Фаренгейта) [Btu (IT) / (фут-ч ° F], британская тепловая единица (международная) / (дюйм-часовой градус Фаренгейта) [Btu (IT) / (в h ° F], британская тепловая единица (международная) * дюйм / (квадратный фут * час * градус Фаренгейта) [(Btu (IT) in) / (фут² час ° F)], килокалория / (метр часовой градус Цельсия) [ккал / (мч ° C)], джоул / (сантиметр второй градус Кельвина) [Дж / (см с К)], Вт / (метр градус Кельвина) [Вт / (м ° C)],

  • 1 БТЕ (IT) / (фут h ° F) = 1/12 БТЕ (IT) / (в h ° F) = 008333 БТЕ (IT) / (в h ° F) = 12 БТЕ (IT) in / (футы 2 h ° F) = 1,488 ккал / (мч ° C) = 0,01731 Дж / (см с K) = 1,731 Вт / (м К)
  • 1 БТЕ (IT) / (в h ° F) = 12 БТЕ (IT) / (футы ° F) = 144 БТЕ (IT) в / (фут 2 h ° F) = 17,858 ккал / (мч ° C) = 0,20769 Дж / (см с K) = 20,769 Вт / (м К)
  • 1 (Btu (IT) дюйм) / (фут² h ° F) = 0,08333 Btu (IT) / ( фут h ° F) = 0,00694 Btu (IT) / (в h ° F) = 0,12401 ккал / (мч ° C) = 0,001442 Дж / (см с K) = 0,1442 Вт / (м К)
  • 1 Дж / ( см с K) = 100 Вт / (м К) = 57,789 Btu (IT) / (фут ч ° F) = 4.8149 Btu (IT) / (в h ° F) = 693,35 (Btu (IT) in) / (фут² h ° F) = 85,984 ккал / (м.ч. ° C)
  • 1 ккал / (mh ° C) = 0,6720 Btu (IT) / (футы ° F) = 0,05600 БТЕ (IT) / (в h ° F) = 8,0636 (Btu (IT) дюймы) / (футы 2 h ° F) = 0,01163 Дж / (см с К ) = 1,163 Вт / (м К)
  • 1 Вт / (м К) = 0,01 Дж / (см с К) = 0,5779 БТЕ (IT) / (фут ч ° F) = 0,04815 БТЕ (IT) / (в часах) ° F) = 6,9335 (Btu (IT) in) / (фут² ч ° F) = 0,85984 ккал / (мГн ° C)

Вернуться к началу

.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о