Теплопроводность полистирола: Теплопроводность и плотность пеноплэкса, сравнение с пенополистиролом ПСБ

Автор

Содержание

Теплопроводность и плотность пеноплэкса, сравнение с пенополистиролом ПСБ

Представлена сравнительная таблица значений коэффициента теплопроводности, плотности пеноплэкса и пенополистирола ПСБ различных марок в сухом состоянии при температуре 20…30°С. Указан также диапазон их рабочей температуры.

Теплоизоляцию пеноплэкс, в отличие от беспрессового пенополистирола ПСБ, производят при повышенных температуре и давлении с добавлением пенообразователя и выдавливают через экструдер. Такая технология производства обеспечивает пеноплэксу закрытую микропористую структуру.

Пеноплэкс, по сравнению с пенополистиролом ПСБ, обладает более низким значением коэффициента теплопроводности λ, который составляет 0,03…0,036 Вт/(м·град). Теплопроводность пеноплэкса приблизительно на 30% ниже этого показателя у такого традиционного утеплителя, как минеральная вата. Следует отметить, что коэффициент теплопроводности пенополистирола ПСБ в зависимости от марки находится в пределах 0,037…0,043 Вт/(м·град).

Плотность пеноплэкса ρ по данным производителя находится в диапазоне от 22 до 47 кг/м3 в зависимости от марки. Показатели плотности пенополистирола ПСБ ниже — плотность самых легких марок ПСБ-15 и ПСБ-25 может составлять от 6 до 25 кг/м3, соответственно.

Максимальная температура применения пенополистирола пеноплэкс составляет 75°С. У пенопласта ПСБ она несколько выше и может достигать 80°С. При нагревании выше 75°С пеноплэкс не плавится, однако ухудшаются его прочностные характеристики. Насколько при таких условиях увеличивается коэффициент теплопроводности этого теплоизоляционного материала, производителем не сообщается.

Теплопроводность и плотность пеноплэкса и пенополистирола ПСБ
Марка пенополистирола
λ, Вт/(м·К)
ρ, кг/м3 tраб, °С
Пеноплэкс
Плиты Пеноплэкс комфорт 0,03 25…35 -100…+75
Пеноплэкс Фундамент 0,03 29…33 -100…+75
Пеноплэкс Кровля 0,03 26…34 -100…+75
Сегменты Пеноплэкс марки 35 0,03 33…38 -60…+75
Сегменты Пеноплэкс марки 45 0,03 38…45 -60…+75
Пеноплэкс Блок 0,036 от 25 -100…+75
Пеноплэкс 45 0,03 40…47 -100…+75
Пеноплэкс Уклон 0,03 от 22 -100…+75
Пеноплэкс Фасад 0,03 25…33 -100…+75
Пеноплэкс Стена 0,03 25…32 -70…+75
Пеноплэкс Гео 0,03 28…36 -100…+75
Пеноплэкс Основа 0,03 от 22 -100…+75
Пенополистирол ПСБ (пенопласт)
ПСБ-15 0,042…0,043 до 15 до 80
ПСБ-25 0,039…0,041 15…25 до 80
ПСБ-35 0,037…0,038 25…35 до 80
ПСБ-50 0,04…0,041 35…50 до 80

Следует отметить, что теплоизоляция пеноплэкс благодаря своей закрытой микропористой структуре практически не впитывает влагу, не подвергается воздействию плесени, грибков и других микроорганизмов, является экологичным и безопасным для человека утеплителем.

Кроме того, экструдированный пенополистирол пеноплэкс обладает достаточно высокой химической стойкостью ко многим используемым в строительстве материалам. Однако некоторые органические вещества и растворители, приведенные в таблице ниже, могут привести к размягчению, усадке и даже растворению теплоизоляционных плит.

Химическая стойкость теплоизоляции пеноплэкс
Высокая хим. стойкость Низкая хим. стойкость
Кислоты (органические и неорганические) Ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилол)
Растворы солей Альдегиды (формальдегид, формалин)
Едкие щелочи Кетоны (ацетон, метилэтилкетон)
Хлорная известь Эфиры (диэтиловый эфир, этилацетат, метилацетат)
Спирт и спиртовые красители Бензин, керосин, дизельное топливо
Вода и краски на водной основе Каменноугольная смола
Аммиак, фреоны, парафины, масла Полиэфирные смолы (отвердители эпоксидных смол)
Цементы, строительные растворы и бетоны Масляные краски

Источники:

  1. ООО «Пеноплэкс СПб».
  2. ГОСТ 15588-86 Плиты пенополистирольные. Технические условия.

Теплопроводность пенополистирола, от чего зависит и на какие параметры влияет

Из всех бюджетных видов утеплителей, обладающих несущими способностями, пенопласт имеет минимальный коэффициент теплопроводности: не более 0,043 Вт/м·К при применении в обычных условиях. Отличные теплоизоляционные свойства объясняет ячеистая структура материала: только 2 % от общего объема занимают полистирольные стенки вспененных гранул, остальные 98 приходится на воздух. Как следствие, плиты пенопласта имеют низкий удельный вес и не перегружают строительные конструкции. Также положительно оценивается неизменность изоляционных параметров утеплителя в процессе эксплуатации. Пенопласт не боится намокания в сравнении с минватой, не теряет форму как эковата, единственным условием является закрытие его от лучей солнца.

Оглавление:

  1. Что влияет на теплопроводность?
  2. Взаимосвязь с другими параметрами
  3. Сравнение разных марок

От чего зависит теплопроводность пенополистирола?

Теплоизоляционные свойства этого материала определяются объемом содержащегося внутри гранул воздуха. Сама по себе характеристика отражает количество перенесенной тепловой энергии от более горячего участка строительной конструкции к холодному, соответственно, чем она меньше, тем лучше. Плиты из пенополистирола в этом плане выигрывают у других утеплителей: ячеистая структура обеспечивает не только хорошую изоляцию, но и более равномерное распределение градиента температуры по всей толщине.

Распространенным заблуждением является мнение, что главным влияющим на теплопроводность фактором служит плотность пенопласта. На практике, эти две характеристики имеют линейную взаимосвязь, уплотнение приводит к уменьшению объема воздуха внутри гранул, но одновременно улучшает коэффициент водонепроницаемости материала и упрочняет стенки ячеек. Минимальная теплопроводность наблюдается у плит из пенополистирола с удельным весом около 30 кг/м3, увеличение плотности вызывает незначительное (доли процентов) ухудшение теплоизоляционных способностей и при достижении определенных показателей коэффициент становится неизменным – 0,043 Вт/м·К.

На практике значение зависит от:

  • Структуры пенопласта: качественные марки с плотно запаянными ячейками лучше держат тепло.
  • Толщины плит.
  • Условий эксплуатации: влажности и температуры (возрастание последней приводит к снижению теплопроводности пенопласта).

Взаимосвязь с другими характеристиками и показателями

Для достижения нужного эффекта энергосбережения проводится теплотехнический расчет толщины прослойки из пенопласта. Теплопроводность утеплителя при этом является главным учитываемым фактором, наряду с общей величиной сопротивления, определяемой климатическими особенностями региона и типом строительной конструкции. Практика показывает, что максимальная толщина (и, соответственно, минимальная теплопроводность) требуется при обустройстве полов, фундаментных участков, подвалов и перекрытий. В этом случае используются марки от 0,033 до 0,038 Вт/м·К. При утеплении внешних стен приобретается пенопласт со средним значением характеристики (от 0,037 Вт/м·К).

Замечено, что величина коэффициента теплопроводности ухудшается при длительной эксплуатации в условиях повышенных температур (верхний предел составляет 80 °C). Также пенопласт теряет свои теплоизоляционные способности при изменении структуры под прямым воздействием солнечного излучения и атмосферных осадков. Этого легко избежать – достаточно просто закрыть плиты сайдингом, стяжкой, штукатуркой или краской. Последним важным требованием является отсутствие мостиков холода: вне зависимости от величины теплового сопротивления утеплителя неплотная укладка плит приводит к потерям температуры. Для предотвращения подобной ситуации все возможные стыки аккуратно заполняются монтажной пеной (выбираются марки с минимальным вторичным расширением, не сдвигающие материал) и герметизируются, в идеале укладывается два слоя пенополистирола со смещением листов.

Сравнение теплопроводности у марок с разной плотностью и назначением

Более наглядно зависимость теплоизоляционных свойств от степени наполненности пенопласта и закрытости его структуры показывает сопоставление этих параметров у продукции разных видов. Не секрет, что при равной толщине плит теплопроводность экструдированного пенополистирола более низкая в сравнении с обычным. Хорошую изоляцию также обеспечивают гранулы, точное значение зависит от размера фракций, но в целом лучшие наблюдаются у вспененной крошки, худшие – у дробленки. Результаты сравнения характеристик разных марок сведены в таблицу:

Наименование марки пенопластаПлотность, кг/м3Коэффициент теплопроводности, Вт/м·К
Кнауф ТермДача150,048
Стена250,04
Фасад350,031
Пол400,035
Дом40-420,032
Кровля0,036
ПСБ-СДо 150,043
15-250,041
15-350,038
50
Экструдированный пенополистирол33-380,03
38-450,032
М-50 вспененная крошка с размером гранул от 0,5 до 1 мм30*0,036
М-25, то же с более крупными гранулами (4-6 мм)10*0,042
Дробленка (3-6 мм)11*0,05

* — насыпная плотность материала.

Результаты сравнения доказывают, что плотность пенопласта влияет на теплопроводность линейно и косвенно. Тяжелые марки экструдированного пенополистирола обладают лучшими изоляционными свойствами, несмотря на снижение объема воздуха внутри ячеек, низкая теплопроводность у них достигается за счет введения графитовых добавок и хорошей влагостойкости.

Как следствие, значение этого показателя стоит уточнить еще до выбора и приобретения утеплителя, он относится к основным рабочим характеристикам и обязательно подтверждается соответствующей документацией от производителя (указывается ГОСТ и итоги испытаний).

Экструзионный пенополистирол | утеплитель пенополистирол: характеристики, плотность

ПЕНОПЛЭКС® представляет собой вспененный экструдированный пенополистирол, изготавливаемый методом экструзии из полистирола общего назначения.

Процесс экструдирования пенополистирола разработан более 50 лет назад в США. Данный метод позволяет получить экологически чистый утеплитель с равномерной структурой, состоящий из миллионов мелких ячеек размерами 0,1-0,2 мм. Экструдированный пенополистирол Пеноплэкс отличается множеством полезных свойств: не боится воды, имеет малую массу и легко монтируется. Пеноплэкс – великолепная наружная теплоизоляция и не менее эффективная теплоизоляция внутри помещений. 

Преимущества утеплителя Пеноплэкс:

  • низкая теплопроводность;
  • минимальное водопоглощение;
  • высокая прочность на сжатие;
  • долговечность;
  • морозостойкость;
  • экологичность.

Утеплитель ПЕНОПЛЭКС® обладает стабильно низким расчетным коэффициентом теплопроводности, поэтому для теплоизоляции дома требуется гораздо более тонкий слой ПЕНОПЛЭКС®, чем других утеплителей.


ПЕНОПЛЭКС® — экструзионный пенополистерол: технические характеристики

Физико-механические свойства

Технические нормы

Ед.

изм.

«ПЕНОПЛЭКС»

Прочность на сжатие при 10% линейной деформации, не менее

ГОСТ EN 826-2011

МПа (т/м2)

0,20
(20)

Предел прочности при статическом изгибе

ГОСТ 17177-94

МПа

0,25

Водопоглощение за 24 часа, не более

ГОСТ 15588-86

% по объему

0,4

Категория стойкости к огню

ФЗ-123

группа

Г3 (с антипиренами)

Коэффициент теплопроводности λлаб.

ГОСТ 30256-94

Вт/м∙ºК

0,033

Стандартные размеры

толщина

ТУ 5767-006-54349294-2014

мм

20, 30, 40, 50, 60, 80, 100, 120, 150

ширина

600

длина

1200

Температурный диапазон эксплуатации

ТУ 5767-006-54349294-2014

ºС

-100….+75

Области применения:

Утепление экструзионным пенополистиролом широко применяется в промышленном и гражданском, в том числе малоэтажном строительстве, сельском хозяйстве, холодильной промышленности, строительстве спортивных сооружений, а также при прокладке железных дорог, взлетно-посадочных полос, автомагистралей и трубопроводов.

Утеплитель ПЕНОПЛЭКС® — по природе химически инертен, не подвержен гниению, упруг и пластичен. Работать с ним можно при любых погодных условиях без каких-либо средств защиты от атмосферных осадков.

Утеплитель пенополистирол, плиты из которого легко обрабатываются и чрезвычайно просты в монтаже, становится все популярнее буквально день ото дня, являясь наиболее востребованным теплоизоляционным материалом не только современности, но и обозримого будущего.

ПЕНОПЛЭКС® — яркий представитель нового поколения теплоизоляционных материалов. Он идеально подходит для решения задач по сбережению тепла. Основные достоинства материала делают его незаменимым в гражданском и промышленном строительстве.

 

По вопросам сотрудничества обращайтесь к дистрибьюторам ПЕНОПЛЭКС® в своем регионе.

Коэффициент теплопроводности экструдированного пенополистирола

Экструдированный пенополистирол обладает пористой структурой, благодаря которой отлично сохраняет тепловую энергию. Теплопроводность материала зависит от его плотности, характеристика которой выносится в его маркировку. В отличие от пенопласта, ячейки которого заполнены газом, этот теплоизолятор содержит внутри себя воздух, который не испаряется, сохраняя свойства даже при намокании.

Рис.1 Смещение точки росы при снижении теплопроводности материала


Понятие теплопроводности материалов

Любые тела, газообразные, жидкие среды при контакте друг с другом стремятся выровнять температуру молекул, из которых состоят. Обмен частиц различных материалов энергией и называется теплопроводностью.

Например:

  • в зимнее время холодный уличный воздух стремится выровнять температуру внутри помещений;
  • для чего забирает тепловую энергию у стен зданий;
  • которая передается им нагретым от регистров отопительных приборов воздухом.

Положительный коэффициент теплопроводности экструдированного пенополистирола означает передачу энергии лишь в сторону увеличения температуры. Вещества с отрицательным коэффициентом ТП понижают температуру окружающей среды (инертные газы, использующиеся в климатическом оборудовании).

В строительстве применяются материалы, способные предотвратить теплопотери, защитить жилище от холода. Поэтому, тепловой барьер должен быть непрерывным, чтобы отсутствовали мостики холода, сводящие на нет усилия по теплоизоляции здания.

Рис.2 Сравнение теплопроводности конструкционных, теплоизоляционных материалов


Факторы, влияющие на теплопроводность пенополистирола

Плотность материалов показывает содержание в них воздуха, с увеличением этой характеристики коэффициент теплопроводности снижается. Для пенополистирола при увеличении плотности от 10 до 35 кг/м3 он снижается с 0,044 единиц до 0,032 единиц. Для облегчения расчетов при проектировании производители утеплителя добавляют в состав графит, выравнивая теплопроводность пенополистирола любой плотности до единого значения 0,055 единицы.

Поэтому, приобретая на строительном рынке листы ЭППС, потребителю не нужно проверять данную характеристику материалов разной плотности.

Сравнение пенополистирола с прочими теплоизоляторами

Утеплители используются в строительстве для снижения толщины стен, перекрытий, кровельного пирога.

Конструкционные материалы этих силовых конструкций оклеиваются теплоизолятором для распределения свойств:

  • бетон, кирпич, дерево обеспечивают стабильную геометрию коробки здания, прочность, достаточную для эксплуатационных нагрузок;
  • пенополистирол создает тепловой барьер для снижения теплопотерь.

Слой этого материала в 2 см успешно заменяет:

  • 27 см пенобетона;
  • 37 см кирпича;
  • 20 см пиломатериала;
  • 4 см минваты;
  • 3 см пенопласта;

Основным достоинством ПСБ-С является сохранение свойств при контакте с водой. Недостаток заключается в оплавлении при контакте с открытым огнем. Присутствие в материале антипиренов не может полностью решить проблему пожаробезопасности. Поэтому, пенополистирол запрещен нормативами СНиП для полного оклеивания фасадов.

Вокруг оконных, дверных блоков, в межэтажных противопожарных отсечках допускается только негорючая базальтовая вата. Вся остальная плоскость наружной стены может быть защищена в целях экономии экструдированным пенополистиролом.

С этой статьей также читают:

Теплотехнический расчет — XPS Корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ

В зависимости от типа строительной конструкции существуют разные виды утеплителей, которые обладают определённым набором технических характеристик. Они варьируются по плотности, весу, теплопроводности и др.

Эта страница поможет наглядно оценить преимущества экструзионного пенополистирола ТЕХНОПЛЕКС для утепления вашего жилища.

Основные показатели, на которые следует обращать внимание при выборе теплоизоляционного материала – это

  • Термическое сопротивление(R), м²×°С/Вт
  • Теплопроводность λ, Вт/(м×°С)
  • Толщина теплоизоляционного материала d, мм

Представленный теплотехнический расчёт доказывает, что при одинаковом термическом сопротивлении разных материалов, именно XPS обладает лучшими показателями теплопроводности при наименьшей толщине материала.

Материал Термическое сопротивление(R), м²×°С/Вт Теплопроводность λ, Вт/(м×°С) Толщина теплоизоляционного материала d, мм
XPS ТЕХНОПЛЕКС 1,72 0,029 50
ПСБ-С 1,72 0,043 75
Минеральная вата (тяжелая) 1,72 0,054 95
Дерево 1,72 0,36 620
Ячеистый бетон 1,72 0,39 670
Кирпичная кладка (кирпич сплошной) 1,72 0,61 1050

ТОЛЩИНА МАТЕРИАЛА


при одинаковом термическом сопротивлении

Таким образом из расчетов видно, что:

  • теплопроводность XPS ТЕХНОПЛЕКС В 1,5 раза лучше, чем теплопроводность ПСБ-С
  • теплопроводность XPS ТЕХНОПЛЕКС В 1,9 раз лучше, чем теплопроводность минеральной ваты
  • теплопроводность XPS ТЕХНОПЛЕКС В 12,4 раз лучше, чем теплопроводность дерева
  • теплопроводность XPS ТЕХНОПЛЕКС В 13,4 раз лучше, чем теплопроводность ячеистого бетона
  • теплопроводность XPS ТЕХНОПЛЕКС В 21 раз лучше, чем теплопроводность кирпичной кладки

Расчёт основан на данных:

  • Протокол испытаний №76479-22 от 27.03.2013 г к СТО (ТУ) 72746455-3_3_1-2012 «Плиты пенополистирольные экструзионные ТУ»
  • ГОСТ 15588-86 ПЛИТЫ ПЕНОПОЛИСТИРОЛЬНЫЕ (п.2)
  • ГОСТ 9573-96 плиты из минеральной ваты на синтетическом связующем теплоизоляционные (п.3.2)
  • СП 23-101-2004 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ (Таблица Д.1)
  • СП 23-101-2004 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ (Таблица Д.1)
  • СП 23-101-2004 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ (Таблица Д.1)

Теплопроводность пенополистирола, специфические особенности и толщина материала

Теплопроводность пенополистирола является одной из важных характеристик, которой интересуются не только профессионалы, но и обычные потребители. Этот материал называется еще пенопластом и является теплоизоляцией, которая на 98% состоит из воздуха. Он заключён в клетки вспененного полистирола.

Структура совершенно безопасна для здоровья, поэтому используется материал для изготовления упаковки для пищевых продуктов. Он легко поддается обработке, нашел свое широкое распространение в области строительства, а также обладает невысокой стоимостью.

Что необходимо знать о теплопроводности пенополистирола

Теплопроводность пенополистирола довольно низкая, ведь воздух, который находится в основе материала, тоже обладает такими характеристиками. Поэтому описываемый параметр изоляции варьируется в пределах от 0,037 до 0,043 Вт/мК, что касается воздуха, то эта характеристика равна 0,027Вт/мК.

Пенополистирол изготавливается по ГОСТ 15588-86 и отличается превосходным энергосбережением, повышенными сроками эксплуатации, способен сокращать затраты на отопление и защищать от промерзания. Такие свойства сохраняются даже при воздействии низких температур и высокой влажности, поэтому использовать пенополистирол можно в условиях складских помещений, а также в конструкциях холодильного оборудования.

Теплопроводность пенополистирола низкая, поэтому использовать данный материал можно не только для внутренней, но и для внешней отделки. Однако данная характеристика будет изменяться в зависимости от плотности. Чем она выше, тем больше содержание стирола, тем хуже пенополистирол будет удерживать тепло. Например, если речь идет об экструдированном пенополистироле, то его теплопроводность составит 0,028Вт/мК, ведь гранулы стирола в этом случае находятся в структуре цельного листа, а щели между ними отсутствуют.

Сравнение теплопроводности у разных марок

Для сравнения можно рассмотреть несколько марок пенополистирола, плотность и теплопроводность у которых отличаются. Плотность ПСБ-С15 не достигает и 15 кг/м3, тогда как теплопроводность составляет предел от 0,07-0,08 Вт/мК. Что касается марки ПСБ-С35, то ее плотность равна пределу от 25,1 до 35 кг/м3, тогда как теплопроводность составляет 0,038 Вт/мК. В продаже можно встретить еще и экструзионный вспененный полистирол. У марки 35 плотность изменяется от 33 до 38, тогда как теплопроводность равна 0,03.

Если перед вами марка 45, то первый параметр будет изменяться в пределах от 38,1 до 45, тогда как второй будет равен 0,032. Теплопроводность пенополистирола гораздо ниже по сравнению с данной характеристикой, свойственной другим материалам. Например, керамзитобетон при плотности в 1200 кг/м3 имеет теплопроводность, равную 0,58.

Сравнение теплопроводности пенополистирола с другими материалами

Во многих областях промышленности и строительства сегодня используется пенополистирол. Теплопроводность, сравнение которой будет упомянуто ниже, довольно низка в этом случае. А вот у минеральной ваты эта характеристика изменяется от 0,07 до 0,08 Вт/мК. Что касается бетона, то теплопроводность у него будет равна 1,30, тогда как у железобетона – 2,04.

Керамзитобетону и пенобетону свойственна теплопроводность, равная 0,58 и 0,37 соответственно. У пенополистирола, для сравнения, теплопроводность равна 0,028Вт/мК. Теплопроводность пенопласта и пенополистирола тоже довольно часто сравнивается. В первом случае это значение составит 0,07, если речь идет о плитах.

Основные особенности: безопасность, звуконепроницаемость и ветрозащитные характеристики

Пенополистирол безопасен, а использовать его можно повторно. При этом в окружающую среду не будут выделяться вредные вещества. Согласно исследованиям, в строительных конструкциях из пенополистирола не обнаружен опасный стирол. Что касается звуконепроницаемости и ветрозащиты, то при использовании пенополистирола нет необходимости дополнительно применять материалы, которые повышают ветрозащитные функции и звукоизоляцию.

Если шумопоглощающие способности необходимо усилить, то толщина слоя материала должна быть увеличена. Теплопроводность экструдированного пенополистирола вам уже известна, однако это – не единственная характеристика, о которой следовало бы знать перед приобретением данного материала. Например, пенополистирол не является гигроскопичным, поэтому не впитывает воду и влагу, не разбухает и не деформируется, а также не растворяется в жидкости. Если поместить пенополистирол в воду, то внутрь структуры проникнет лишь 3% от веса плиты, тогда как свойства материала останутся неизменными.

Пар и вода довольно легко выходят из пенополистирола, поэтому необходимо позаботиться о том, чтобы исключить образование конденсата. Для этого соблюдаются правила проектирования. Влагоустойчивость пенополистирола позволяет использовать его при утеплении фундамента, где неизбежен контакт материала с грунтом.

Дополнительные особенности: биологическая и химическая инертность

Утеплитель пенополистирол, теплопроводность которого была упомянута выше, отличается устойчивостью к химическим и биологическим факторам. Свойства материал сохранит, даже если на его структуру будут воздействовать:

  • мыльные растворы;
  • кислоты;
  • солевые растворы по типу морской воды;
  • отбеливающие средства;
  • нашатырный спирт;
  • гипс;
  • водорастворимые краски;
  • клеевые растворы;
  • известь;
  • цемент.

Что касается кислот, то на пенополистирол не должны воздействовать азотная и концентрированная уксусная кислоты. В процессе монтажа следует исключить доступ к материалу грызунам и термитам, ведь они могут нанести структуре повреждения. Под влиянием бетонных растворов материал может частично распадаться, как и под воздействием органических растворителей. Устойчивость можно определить соотношением открытых и закрытых пор, что зависит от марки и вида изоляции.

Пожароустойчивость пенополистирола

Коэффициент теплопроводности пенополистирола был упомянут выше, но важно знать еще и о пожарной опасности материала, который является сгораемым, но отличается хорошей пожароустойчивостью, ведь температура самовозгорания равна 4910 °С. Если проводить сравнение этого показателя с древесиной, то он в 1,8 раза выше, ведь для дерева будет достаточно всего лишь 2600 °С.

Класс горючести и способность к выделению тепла

Если огонь будет отсутствовать в течение 4 секунд, то материал самостоятельно затухнет. В процессе горения изоляция будет выделять тепло в объеме 1000 МДж/м3, что касается древесины, то этот показатель изменяется в пределах от 7000 до 8000 МДж/м3, это указывает на то, что при горении пенополистирола температура окажется намного ниже. В продаже сегодня можно встретить самозатухающий пенополистирол, который производится с добавлением антипиренов. Но со временем данный эффект теряется, и материал, который относился к группе горючести Г2, со временем будет относиться к классу Г4.

Толщина пенополистирола

Пенополистирол, теплопроводность, толщина которого вам должны быть известны, если вы планируете приобретать данную изоляцию, выпускается сегодня разными производителями. Лист может быть ограничен по толщине в пределах от 20 мм до 20 см. При этом многие потребители задаются вопросом о том, какой лист лучше выбрать. Для определения этого значения нужно поинтересоваться, каково сопротивление теплопередаче. Здесь все будет зависеть от региона страны. Например, в центре Москвы сопротивление стены должно быть равно 4,15 м2°C/Вт, что касается южных регионов, то здесь будет достаточно 2,8 м2°C/Вт.

таблица изоляционных материалов, коэффициент пенопласта 50 мм в сравнении по толщине, теплоизоляционные

Чтобы зимой наслаждаться теплотой и уютом в своем дома, нужно заранее позаботиться об его теплоизоляции. Сегодня сделать это совершенно несложно, ведь на строительном рынке имеется широкий ассортимент утеплителей. Каждый из них имеет свои минусы и плюсы, подходит для утепления при определенных условиях эксплуатации. При выборе материала очень важным остается такой критерий, как теплопроводность.

Что такое теплопроводность

Это процесс отдачи тепловой энергии с целью получения теплового равновесия. Температурный режим должен быть выровнен, главным остается скорость, с которой будет осуществлена эта задача. Если рассмотреть теплопроводность по отношению к дому, то чем дольше происходит процесс выравнивания температур воздуха в доме и на улице, то тем лучше. Говоря простыми словами, теплопроводность – это показатель, по которому можно понять, как быстро остывают стены в доме.

Этот критерий представлен в числовом значении и характеризуется коэффициентом тепловой проводимости. Благодаря ему можно узнать какое количество тепловой энергии за единицу времени сможет пройти через единицу поверхности. Чем выше значение теплопроводности у утеплителя, тем он быстрее проводит тепловую энергию.

На видео – виды утеплителей и их характеристики:

Чем ниже значение коэффициента проводимости тепла, тем дольше материал сможет удерживать тепло в зимние дни, а прохладу в летние. Но имеется ряд других факторов, которые также нужно принимать во внимание при выборе изолирующего материала.

Пенополистирол

Этот теплоизолятор один из самых востребованных. А связано это с его низкой проводимостью тепла, невысокой стоимостью и простотой монтажа. На полках магазинов материал представлен в плитах, толщина пенополистирола 20-150 мм. Получают путем вспенивание полистирола. Полученные ячейки заполняют воздухом. Для пенопласта характерна разная плотность, низкая проводимость тепла и стойкость к влаге.

На фото – пенополистирол

Так как пенополистирол стоит недорого, он имеет широкую популярность среди многих застройщиков для утепления различных домов и построек. Но есть у пенопласта свои недостатки. Он является очень хрупким и быстро воспламеняется, а при горении выделяет в окружающую среду вредные токсины. По этой причине применять пенопласт лучше для утепления нежилых домов и ненагружаемых конструкций. Для жилых помещений стоит обратить внимание на фольгированные утеплители для стен.

А вот какова теплопроводность пеноблоков и газоблоков, рассказывается в данной статье.

Какова теплопроводность пенобетона и газобетона, можно понять прочитав содержание статьи.

А вот какова теплопроводность газосиликатного блока, можно увидеть здесь в статье: https://resforbuild.ru/beton/bloki/gazosilikatnye/texnicheskie-xarakteristiki-2.html

А в данной статье можно посмотреть таблицу теплопроводности керамзитобетонных блоков. Для этого стоит перейти по ссылке.

Экструдированный пенополистирол

Этот материал не боится влияния влаги и гниению. Он прочный и удобный в плане монтажа. Легко поддается механической обработке. Имеет низкий уровень водоплоглощения, поэтому при повышенной влажности экструдированный пенополистирол сохраняет свои свойства. Утеплитель относится к пожаробезопасным материалам, он имеет продолжительный срок службы и простоту монтажа.

На фото – экструдированный пенополистирол

Представленные характеристики и низкая проводимость тепла позволят назвать экструдированный пенополистирол самым лучшим утеплителем для ленточных фундаментов и отмосток. При установке лист с толщиной 50 мм можно заменить пеноблок с толщиной 60 мм по проводимости тепла. При этом утеплитель не пропускает вод, так что не нужно заботиться про вспомогательную гидроизоляцию.

Минеральная вата

Минвата – это утеплитель, который можно отнести к природным и экологически чистым. Минеральная вата обладает низким коэффициентом проводимости тепла и совершенно не поддается влиянию огня. Производится утеплитель в виде плит и рулонов, каждый из которых имеет свои показатели жесткости. В статье вы можете почитать о том, чем хороша минеральная или каменная вата Технониколь.

На фото – минеральная вата

Если нужно изолировать горизонтальную поверхностность, то стоит задействовать плотные маты, а для вертикальных – жесткие и полужесткие плиты. Что касается минусов, то утеплитель минвата имеет низкую стойкость к влаге, так что при ее монтаже необходимо позаботиться про влаго-и пароизоляцию. Применять минвату не стоит для обустройства подвала, погреба, парилки в бане. Хотя если грамотно выложить гидроизоляционный слой, то минвата будет служить долго и качественно. А вот какова теплопроводность минваты, поможет понять информация из статьи.

Базальтовая вата

Этот утеплитель получают методом расплавления базальтовых горных пород с добавлением вспомогательных составляющих. В результате получается материал, имеющий волокнистую структуру и отличные водоотталкивающие свойства. Утеплитель не воспламеняется и совершенно безопасен для здоровья. Кроме этого, у базальта отличные показатели для качественной изоляции звука и тепла. Применять можно для утепления как снаружи, так и внутри дома.

На фото – базальтовая вата для утепления

При установке базальтовой ваты необходимо надевать средства защиты. Сюда относят перчатки, респиратор и очки. Это позволит защитить слизистые оболочки от попадания осколков ваты. При выборе базальтовой ваты сегодня большой популярностью пользуется марка Rockwool. В статье можно ознакомиться о том, что лучше: базальная или минеральная вата.

В ходе эксплуатации материала можно не переживать, что плиты будут уплотняться или слеживаться. А это говорит о прекрасных свойствам низкой теплопроводности, которые со временем не меняются.

Пенофол

Этот утеплитель производится в виде рулонов, толщина которых 2-10 мм. В основе материала положен вспененный полиэтилен. В продаже можно встретить теплоизолятор, на одной стороне которого имеется фольга для образования отражающего фона. Толщина материала в несколько раз меньше представленных ранее материалов, но при этом это совершенно не влияет на теплопроводность. Он способен отражать до 97% тепла. Вспененные полиэтилен может похвастаться продолжительным сроком службы и экологической чистотой.

На фото- утеплитель Пенофол:

Изолон совершенно легкий, тонкий и удобный в плане установки. Применяют рулонный теплоизолятор при обустройстве влажных комнат, куда можно отнести подвал, балкон. Кроме этого, применения утеплителя позволит сохранить полезную площадь помещения, если устанавливать его внутри дома.

А вот какова теплопроводность керамического кирпича и где такой строительный материал используется, поможет понять информация из статьи.

Так же будет интересно узнать о том, каковы характеристики и теплопроводность газобетон.

Так же будет интересно узнать о том, какова теплопроводность керамзита.

Какова теплопроводность подложки под ламинат и как правильно сделать просчёты, рассказывается в данной статье.

Таблица 1 – Показатели проводимости тепла популярных материалов

Материал Теплопроводность, Вт/(м*С) Плотность, кг/м3 Паропроницаемость, мг/ (м*ч*Па)
Пенополиуретан 0,023 32 0,0-0,05
0,029 40
0,035 60
0,041 80
Пенополистирол 0,038 40 0,013-0,05
0,041 100
0,05 150
Экструдированный пенополистирол 0,031 33 0,013
Минеральная вата 0,048 50 0,49-0,6
0,056 100
0,07 200
Пенопласт ПВХ 0,052 125 0,023

Теплопроводность – это один из главных критериев при выборе теплоизоляционного материала. Если вести установку утеплителя с низким коэффициентом теплопроводности, то это позволит на дольше сохранить тепло в доме, создавая тем самых комфортные условия для проживания.

Теплопроводность пенополистирола

Теплопередача:
  1. Основы тепломассообмена, 7-е издание. Теодор Л. Бергман, Эдриенн С. Лавин, Фрэнк П. Инкропера. John Wiley & Sons, Incorporated, 2011. ISBN: 9781118137253.
  2. Тепло- и массообмен. Юнус А. Ценгель. McGraw-Hill Education, 2011. ISBN: 9780071077866.
  3. Министерство энергетики США, термодинамика, теплопередача и поток жидкости. Справочник по основам DOE, том 2 из 3.Май 2016.

Ядерная и реакторная физика:

  1. Дж. Р. Ламарш, Введение в теорию ядерных реакторов, 2-е изд., Эддисон-Уэсли, Рединг, Массачусетс (1983).
  2. Дж. Р. Ламарш, А. Дж. Баратта, Введение в ядерную инженерию, 3-е изд., Прентис-Холл, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.
  3. У. М. Стейси, Физика ядерных реакторов, John Wiley & Sons, 2001, ISBN: 0-471-39127-1.
  4. Glasstone, Сесонске. Nuclear Reactor Engineering: Reactor Systems Engineering, Springer; 4-е издание, 1994 г., ISBN: 978-0412985317
  5. W.С.С. Уильямс. Ядерная физика и физика элементарных частиц. Кларендон Пресс; 1 издание, 1991 г., ISBN: 978-0198520467
  6. Г. Р. Кипин. Физика ядерной кинетики. Аддисон-Уэсли Паб. Co; 1-е издание, 1965 г.
  7. Роберт Рид Берн, Введение в эксплуатацию ядерных реакторов, 1988 г.
  8. Министерство энергетики, ядерной физики и теории реакторов США. Справочник по основам DOE, тома 1 и 2. Январь 1993 г.
  9. Пол Ройсс, Нейтронная физика. EDP ​​Sciences, 2008. ISBN: 978-2759800414.

Advanced Reactor Physics:

  1. K.О. Отт, В. А. Безелла, Введение в статику ядерных реакторов, Американское ядерное общество, исправленное издание (1989 г.), 1989 г., ISBN: 0-894-48033-2.
  2. К. О. Отт, Р. Дж. Нойхольд, Введение в динамику ядерных реакторов, Американское ядерное общество, 1985, ISBN: 0-894-48029-4.
  3. Д. Л. Хетрик, Динамика ядерных реакторов, Американское ядерное общество, 1993, ISBN: 0-894-48453-2.
  4. Э. Льюис, У. Ф. Миллер, Вычислительные методы переноса нейтронов, Американское ядерное общество, 1993, ISBN: 0-894-48452-4.

Испытания экструдированного полистирола с помощью измерителя теплового потока

Рис. 1. Акриловая штукатурка, наносимая на изоляционные плиты из пенополистирола на фасаде многоквартирного дома. 1

Экструдированный полистирол — это конструкционный материал с высокими изоляционными свойствами, обычно устанавливаемый снаружи на каркасных стенах или внутри фундаментных стен. Таким образом, знание значений теплопроводности экструдированного полистирола важно при определении изоляционного потенциала здания.Его цель — служить механизмом защиты от теплопотерь в зданиях с целью снижения эксплуатационных расходов. Экструдированный пенополистирол часто путают с пенополистиролом. Хотя эти два изоляционных материала схожи в некоторых аспектах, таких как их состав (полимеризованный полистирол), они сильно отличаются. Экструдированный полистирол создается методом экструзии, отсюда и название. Во время этого процесса полистирол выдавливается через фильеру, в результате чего материал расширяется в однородную изоляционную плиту с закрытыми порами (рис. 2).Пенополистирол, с другой стороны, создается путем помещения небольших шариков пенопласта в форму и применения пара для расширения шариков с образованием изоляционной плиты (рис. 2). В процессе производства пенополистирола между гранулами пенопласта образуются пустоты, создавая пути для проникновения влаги.

Рисунок 2 . Микроскопические различия между составом утеплителей из экструдированного (слева) и пенополистирола (справа). 2

Экструдированный полистирол по теплопроводности

Thermtest Heat Flow Meter (HFM) — это стационарная система теплопередачи, измеряющая теплопроводность и тепловое сопротивление плоских изоляционных материалов, таких как пенопласт, твердые частицы и текстиль (рис. 3).HFM измеряет теплопроводность в диапазоне от 0,005 до 0,5 Вт / м · К и в диапазоне температур от -20 ° C до 70 ° C в соответствии со стандартом ASTM C518-15 — Стандартный метод испытаний устойчивых свойств теплопередачи. средствами теплового расходомера. Пользователи могут рассчитывать на высокую степень точности (3%) и прецизионности (0,5%) с этим прослеживаемым методом измерения ASTM.

Рис. 3. Измеритель теплового потока Thermtest (слева) и образцы различной толщины для проверки теплопроводности экструдированного полистирола (справа).

В соответствии со стандартом ASTM C518-15, чтобы гарантировать надлежащую работу HFM, прибор должен быть откалиброван с использованием материалов, имеющих такую ​​же теплопроводность и толщину, что и оцениваемые материалы. Если калибровочный эталон испытывается на одной толщине, прибор теплового расходомера может быть откалиброван для этой толщины. Однако, если испытания должны проводиться при различных толщинах, отличных от калиброванной, необходимо провести тщательное изучение погрешности HFM при других толщинах.Для этого эксперимента исследователи Thermtest намеревались проверить границы точности HFM, проверив несколько толщин образцов на основе только одной калибровочной толщины.

Для начала калибровочный образец (NIST SRM 1450d — 1 ″) был помещен между двумя параллельными пластинами внутри HFM (рис. 4). Заданный температурный градиент (10–30 ° C) по пластинам был установлен для имитации потери тепла из внутренней среды здания в более холодную внешнюю среду. Затем устанавливали верхнюю пластину так, чтобы она прижималась к образцу до автоматической толщины образца.HFM автоматически определяет толщину образца с помощью четырех цифровых энкодеров, расположенных в каждом углу верхней пластины. Каждый цифровой энкодер измеряет толщину на своем посту, а затем вычисляет среднее значение. Затем верхняя пластина автоматически регулируется до средней высоты, прикладывая усилие примерно 5 фунтов на квадратный дюйм к исследуемому образцу. Этот автоматический толщиномер имеет прецизионную точность ~ 0,1 м. Если испытуемый образец обладает высокой сжимаемостью и известна приблизительная сила сжатия, ручная установка толщины может быть более подходящим вариантом для получения точных и точных результатов теплопроводности.

Рис. 4. Вид изнутри дверцы HFM. Параллельные пластины (красная и синяя) создают одномерный тепловой поток через испытуемый образец, моделируя потерю тепла изнутри здания во внешнюю среду.

При постоянных, но различных температурах параллельные пластины устанавливали устойчивый одномерный тепловой поток через испытуемый образец, а термопары, встроенные в каждую пластину, измеряли температуру по обе стороны от калибровочного образца.Преобразователи теплового потока, контактирующие с верхней и нижней пластинами, собирали данные о результирующем тепловом потоке испытуемого образца (рис. 4). Путем соответствующей калибровки преобразователя (ов) теплового потока со стандартами, а также путем измерения температуры пластин и расстояния между пластинами закон теплопроводности Фурье используется для расчета теплопроводности (λ):

После выполнения калибровки, как указано выше, каждую толщину образца экструдированного полистирола испытывали в соответствии с этапами, описанными выше.

Целью этого эксперимента было определение точности Thermtest HFM для проверки теплопроводности экструдированного полистирола различной толщины при 20 ° C на одном калибровочном образце. Показания теплопроводности, полученные в результате испытаний, проведенных на толщинах от 10,1 мм до 40,4 мм, были в пределах значения теплопроводности контрольного испытания 25,2 мм (менее 3%) (Рисунок 5). Достигнутые результаты коррелируют с результатами, полученными в эксперименте, проведенном Аль-Аджланом в 2006 году, а также с данными, предоставленными производителем.

Рисунок 5. Значения теплопроводности и термического сопротивления экструдированного полистирола различной толщины, калиброванные по одному слою NIST SRM 1450d и полученные при средней температуре 20 ° C с использованием Thermtest HFM.

Al-Ajlan (2006) сообщает, что производитель обеспечил теплопроводность пенополистирола 0,034 Вт / мК. Эта теплопроводность немного выше, чем предусмотренная производителем теплопроводность экструдированного полистирола (0.032). Хотя экструдированный полистирол имеет более низкую теплопроводность, что означает, что он с большей вероятностью защищает вашу внутреннюю среду от нежелательных изменений температуры, он имеет значительно более высокую стоимость, чем пенополистирол. При выборе подходящей изоляционной плиты из пенопласта для ваших строительных нужд необходимо принять во внимание особое внимание.

Thermtest HFM — это быстрый, надежный и гибкий метод проверки теплопроводности твердых тел, пенопласта и текстиля. Хотя это исследование не предназначено для использования испытаний образцов различной толщины с использованием одной калибровочной толщины, это исследование доказывает способность HFM проверять теплопроводность образцов с небольшими вариациями толщины по сравнению с калибровочным образцом.

Численное и экспериментальное исследование изменения теплопроводности пенополистирола при различных температурах и плотностях

Определение теплопроводности изоляционных материалов в зависимости от того, какие параметры в области применения, а также в процессе производства, очень важно. В этом направлении следует определить параметры, влияющие на теплопроводность, чтобы повысить эффективность изоляционных материалов. Также фактом является то, что блоки из пенополистирола имеют разную теплопроводность при одном и том же значении плотности в зависимости от производственного процесса.В этом исследовании экспериментально и численно было определено, что теплопроводность пенополистирола при различной плотности зависит от параметров и изменений температуры. Пенополистирол состоит из блоков плотностью 16, 21 и 25 кг / м 3 и толщиной 20 мм. Измерения теплопроводности проводились на FOX 314 (Laser Comp., США), работающем в соответствии со стандартами ISO 8301 и EN 12667. Измерения проводились для пенополистирольных блоков при средних температурах 10 ° C, 20 ° C, 30 ° C и 40 ° C.Численное исследование состоит из трех этапов: получение электронных микроскопических изображений (SEM) пенополистирольных блоков, моделирование геометрии внутренней структуры с помощью программы CAD и реализация решений с помощью программы ANSYS на основе конечных элементов. Определены результаты экспериментальных и численных исследований, а также параметры, влияющие на теплопроводность. Наконец, считается, что численные методы могут быть использованы для получения предварительного представления о материале EPS при определении теплопроводности путем сравнения результатов экспериментальных и численных исследований.

1. Введение

Рост населения мира и развитие промышленности увеличили потребность в энергии. Эта потребность вызывает потребление энергоресурсов и наносит серьезный ущерб окружающей среде. Энергия должна использоваться эффективно, чтобы уменьшить воздействие на окружающую среду из-за ограниченных ресурсов. Энергия потребляется в различных сферах, таких как промышленность, транспорт, сельское хозяйство, недвижимость и другие секторы. В развитых странах потребление энергии в домах составляет примерно 30% [1, 2]; поэтому снижение энергопотребления в зданиях важно как для экономики, так и для окружающей среды.Утепление, сделанное с целью минимизировать теплопотери в домах, — очень важный вопрос. Сегодня в качестве критериев оценки используются многие характеристики изоляционных материалов, такие как теплопроводность, толщина, пористость, прочность, звукопроницаемость и огнестойкость. Среди этих критериев на первый план выходит теплопроводность — главная характеристика изоляционных материалов.

Теплопроводность изоляционных материалов, используемых для домов, определена в среднем на уровне 10 ° C в соответствии с европейскими стандартами [3].Однако с учетом климатических условий средний температурный интервал колеблется от 0 ° C до 50 ° C. Исследование теплопроводности изоляционных материалов при различных температурах важно для эффективного использования энергии. В последнее время особую популярность приобрели пенопластовые изоляционные материалы из-за их низкой теплопроводности, и они широко используются, потому что технология производства пенополистирола проста, стоимость производства невысока [4], поры материала закрытые, материал непрочен. водонепроницаемы и обладают низкой теплопроводностью из-за содержащегося в них воздуха [5–10].

Теплопроводность материала изменяется в зависимости от определенных микроскопических параметров: величины ячейки, порядка расположения ячеек, свойств теплового излучения и свойств клеящего материала [11]. Кроме того, поведение мономера стирола в его твердой фазе в зависимости от температуры существенно влияет на теплопроводность пенополистирола, а также воздуха в нем [3]. Изменение теплопроводности и механических свойств материалов определялось по плотности и производственным параметрам [12].Экспериментально установлено, что теплопроводность уменьшается с увеличением плотности [13] и увеличивается или уменьшается с изменением критической толщины материала [7, 14]. Таким образом, необходимо изучить взаимосвязь между температурой и плотностью теплопроводности пенополистирола, используемого для изоляции в домах.

Очень важно правильно оценить значение теплопроводности. Измерения удельной теплопроводности были определены крупными исследователями [6, 12].Существует много разных типов изоляционных материалов с разной структурой материала и с разными тепловыми свойствами. Чтобы получить правильные результаты, необходимо определить метод измерения в соответствии со всеми этими критериями. Значение теплопроводности можно определить тремя различными методами: экспериментальным, численным и аналитическим. Конкретный используемый метод зависит от типа материала. В литературе обычно используются экспериментальные методы для определения теплопроводности изоляционных материалов [3, 6, 7, 11, 13, 15], но существует также ограниченное количество фундаментальных исследований, проводимых путем изучения внутренней структуры с использованием численных методов. методы, а также экспериментальные [15–17].

За исключением нескольких исследований, определяющих теплопроводность численно, исследования в литературе обычно проводились экспериментально. В этом исследовании были использованы экспериментальные и численные методы, а затем проведено сравнение для определения теплопроводности пенополистирола. Было подробно рассмотрено, верны ли численные методы или нет. При проведении численного исследования были изучены изображения, полученные с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ), и исследование было проведено с помощью конечно-элементного анализа на основе программы ANSYS с учетом температурно-зависимого изменения теплопроводности воздуха и полистирольного материала. в пенополистироле.Изменение теплопроводности пенополистирола исследовали при различных плотностях и температурах. Были определены параметры, которые влияют на теплопроводность пенополистирола, и было получено понимание того, что следует делать для производства материалов с более низкой теплопроводностью.

2. Материал и метод

Пенополистирол, использованный для исследований, был произведен компанией TIPOR (Турция) и имел толщину 20 мм и плотность 16, 21 и 25 кг / м. 3 .

При экспериментальном определении теплопроводности материала EPS при средних температурах 10 ° C, 20 ° C, 30 ° C и 40 ° C использовались образцы размером 50 мм. Перед проведением измерений образцы подвергали сушке при 70 ° C в вентилируемой печи для полного удаления влаги. Измерения массы проводились с 24-часовыми интервалами во время процесса сушки, и он продолжался до тех пор, пока разница не стала менее 0,2%. Когда желаемый интервал измерения был достигнут, процесс сушки был завершен и начался процесс измерения теплопроводности.В экспериментальных исследованиях использовался прибор FOX 314 (Laser Comp., США), работающий по стандарту ISO 8301 и измерения по принципу метода горячей пластины [18]. В этом методе количество теплового потока, возникающего в результате разницы температур между горячей и холодной пластинами устройства, измерялось с помощью датчиков, а теплопроводность рассчитывалась с использованием одномерного уравнения теплопередачи Фурье. Для определения теплопроводности образцов было проведено пять независимых измерений.Значение теплопроводности образцов рассчитывалось как среднее из пяти значений измерения.

Применение численных методов, используемых для определения теплопроводности пенополистирола, было проведено с помощью блок-схемы, представленной на рисунке 1. Программа ANSYS 16.1 на основе конечных элементов использовалась для применения численных методов, Программа AutoCAD 2016 использовалась при моделировании геометрии, а программа Matlab 2016 использовалась при анализе изображений.


Образцы, подготовленные для моделирования геометрии, были вырезаны в форме тонкой пластины для получения изображений их внутренней структуры, и они были прикреплены к медной полосе, поверхность которой была покрыта тонким слоем. в устройстве для позолоты. После процесса нанесения покрытия изображения были получены с разным коэффициентом масштабирования для образцов с разной плотностью в сканирующем электронном микроскопе (SEM). Полученные изображения под электронным микроскопом были исследованы, изучена внутренняя структура материала, проведен анализ изображений и создана геометрическая модель.Исследование пикселей на изображении проводилось в соответствии с цветовыми тонами в анализе изображения во время геометрического моделирования, и пределы воздуха и полистирола, образующие пенополистирол, стали более понятными. Геометрическое моделирование проводилось в программе AutoCAD 2016 с использованием изображений, полученных в результате анализа изображений. Были сделаны некоторые исключения, чтобы минимизировать ошибки в формировании геометрии, и изменения произошли в ограниченных наборах.Таким образом, было сформировано множество моделей, и проведено исследование модели, удобной для изучения.

Перенос моделей, геометрия которых формировалась программой ANSYS, производился для формирования сетевых структур и необходимых граничных условий. Треугольные элементы использовались для областей, образованных воздухом, который формировал поры, и полистирольными материалами из пор, а растворы наносили в узловую точку в соответствующих количествах для достоверности результатов.Во время процесса решения необходимые граничные условия были определены для правой и левой стенок сформированной модели относительно достижения средних температур 10 ° C, 20 ° C, 30 ° C и 40 ° C, как показано на рисунке 2. Для верхней и нижней стенок были заданы граничные условия изоляции, реализованы одномерные решения. Транспорт и теплопередача незначительны, если диаметр ячейки примерно на 4 мм меньше [8]. В результате пренебрежение теплопередачей, поскольку она намного ниже при естественном переносе, не было ошибочным принятием с точки зрения правильности результатов.


Граничные условия следующие:

Температура и изменяющаяся ситуация были приняты во внимание при определении свойств материалов для компонентов, образующих пенополистирол, необходимых во время численных решений. Свойства материала для воздуха и полистирола, образующего пенополистирол, приведены в таблицах 1 и 2.

02551


Температура (K) Плотность (кг / м 3 ) Удельная тепло (Дж / кг.K) Теплопроводность (Вт / мК)

278 1,269 1006 0,02401
283 9014 9014 9014 9014 9014 9014 1,225 1007 0,02476
293 1,204 1007 0,02514
298 1,184 1007 1007
303 1,164 1007 0,02588
308 1,145 1007 0,02625
9014 9014 9014 9014 9013 1,109 1007 0,02699


1060 1060 Результаты экспериментов

Значение теплопроводности высушенного пенополистирола с различными значениями плотности было экспериментально измерено для средних температур 10 ° C, 20 ° C, 30 ° C и 40 ° C с использованием метода измерения теплового потока. .Полученные результаты измерений приведены в таблице 3 и на рисунке 3 в зависимости от температуры.


Температура (K) м /кг.K) Теплопроводность (Вт / мК)

240 1071 998 0,1394
260 1051 1140 0,1507
300 1041 1230 0,1558
320 1031 1310 0.1591
340 1021 1405 0,1616
360 1011 1500 0,1629





9025

0,03578 9014

Температура (° C) 1. Измерение 2. Измерение 3. Измерение 4. Измерение 5. Измерение
10 0,03333 0,03323 0,03330 0,03330 0.03322
20 0,03467 0,03455 0,03463 0,03461 0,03454
30 0,03591 0,03591 0,03578 0,03591 0,03578 0,03698 0,03706 0,03703 0,03696

Наблюдалось линейное распределение каждого значения плотности пенополистирола в зависимости от температуры.В результате этого исследования степень падения или увеличения была определена с использованием метода регрессии. Таким образом, остатки, выраженные как функция температуры, представлены в следующих уравнениях. Значение теплопроводности может быть определено с коэффициентом погрешности всего 0,1%, используя балансы (уравнения), полученные с помощью метода регрессии.

3.2. Измерения с помощью SEM

Изображение под электронным микроскопом, приведенное на рисунке 4, было получено из пенополистирола плотностью 25 кг / м 3 в приблизительном соотношении величин, чтобы получить представление о внутренней структуре с точки зрения проведения численных расчетов. исследования.


При изучении рисунка 4 стало понятно, что структура пор не является однородной и имеет две разные структуры пор для пенополистирола. Когда изображение, полученное с помощью электронного микроскопа, было получено с более близким коэффициентом масштабирования, в котором структура пор представляет собой неправильную макропору, можно было наблюдать, что оно имеет ячеистые поры, как показано на рисунке 5. Когда изображения, полученные в результате сканирующего электронного микроскопа ( SEM), было обнаружено, что зона, показанная черным цветом, была воздушной текучей средой, а оставшаяся белая зона представляла собой твердый полистирол.


Как известно, диаметр пор на микроуровне у пенополистирола изменяется от 100 до 300 мкм м, а диаметр пор уменьшается с увеличением плотности [8, 17]. Когда была исследована внутренняя структура пенополистирола с различными значениями плотности, было обнаружено, что размеры пор уменьшаются из-за увеличения плотности, как в литературе, как показано на Фигуре 6. Многие изображения, полученные с помощью электронного микроскопа, были исследованы с 16, 21 и 25 кг / м 3 образцов для пенополистирола, и было определено, что средний диаметр ячеистых пор составляет приблизительно 141 мкм м, 116 мкм м и 95 мкм м соответственно.

В результате исследований был сделан выбор правильной модели, в которой более четкое различие между воздухом и полистиролом было сделано для расчета геометрии внутренней конструкции. Выбранные изображения и изображения, полученные в результате обработки изображений, показаны на рисунке 7.

Конструкции геометрической модели были получены с использованием изображений электронного микроскопа, которые были переданы в программу ANSYS и для которых были реализованы численные решения. При проведении численных решений предполагалось, что передача тепла происходит только через трансмиссию.Значение теплопроводности было найдено численно, рассматривая его как проблему теплопередачи: определяя одномерный тепловой поток или распределение температуры и используя уравнение теплопередачи Фурье.

Здесь был определен как средний тепловой поток, рассчитанный в программе ANSYS, был определен как разница температур между левой и правой стенками образцов и была определена как длина в направлении теплопередачи.

Решения были сделаны для средних температур 10 ° C, 20 ° C, 30 ° C и 40 ° C для смоделированных геометрий.Среднее количество теплового потока, передаваемого в результате решений, было определено, и эффективное значение теплопроводности было численно рассчитано для каждого образца и значения температуры с помощью уравнения 3. Данные, полученные с помощью численных решений, можно найти в таблицах 4, 5, а также 6 и рисунки 8, 9 и 10. Данные измерения теплопроводности, использованные для подтверждения результатов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.


Средняя температура (° C) Средний тепловой поток (Вт / м 2 ) Длина (м) Разница температур () Эффективное значение теплопроводности ( Вт / м.К)

10 728,569 10 0,03424
20 745,446 745,446 10 0,03623
40 800,148 10 0,03761

Средний тепловой поток (Вт / м 2 ) Длина (м) Разница температур () Эффективное значение теплопроводности (Вт / м.К)

10 705.730 10 0,03317
20 724.935 724.935 724.935 10 0,03496
40 759,697 10 0,03571

Средний тепловой поток (Вт / м 2 ) Длина (м) Разница температур () Эффективное значение теплопроводности (Вт / м.К)

10 669.119 10 0,03145
20 693.253

10 0,03375
40 733,428 10 0,03447

2
изменение в соответствии с с плотностью показано на рисунке 11.


4. Выводы

Знание того, какие факторы изменяют значение теплопроводности, является очень важным вопросом, важным параметром для материалов, используемых для уменьшения потерь энергии. В результате исследований известно, что значение теплопроводности изменяется в зависимости от распределения, размера и соотношения пор для материалов с пористой структурой, а исследований пенополистирола (EPS) недостаточно. Все данные, полученные или проанализированные в ходе этого исследования, включены в эту опубликованную статью.

На изображениях внутренней структуры пенополистирола с различными значениями плотности было определено, что компоненты материала состоят из полистирола и большого количества воздуха. Как упоминалось в литературе, если пористость исследуется на макроуровне, степень пористости составляет около 4-10%, а микропористость, как известно, составляет от 97 до 99% [17]. Причина различных значений плотности пенополистирола связана с количеством содержащихся в нем пор.

Причина, по которой при исследовании пенополистирола наблюдаются разные значения плотности, связана с количеством содержащихся в нем пор.Было обнаружено, что количество пор уменьшается с увеличением значения плотности. Кроме того, тот факт, что диаметр пор ячеек уменьшается с увеличением плотности, был подтвержден изображениями, полученными с помощью электронного микроскопа. Из результатов видно, что экспериментально значение теплопроводности уменьшается в результате увеличения плотности. Здесь ожидается, что из-за увеличения плотности количество пор уменьшается, а за счет этого увеличивается и значение теплопроводности.Можно сделать вывод, что причина различий между материалами из пенополистирола заключается в том, что передача тепла осуществляется только с теплопроводностью между двумя одинаковыми твердыми поверхностями; плотность увеличивается, потому что перенос, происходящий в твердом материале и пограничных слоях воздуха, и скорость воздуха находятся на очень низком уровне, а теплопередача с конвекцией находится на пренебрежимо низком уровне в результате уменьшения диаметров ячеистых пор с увеличением по плотности.

При сравнении результатов, полученных с помощью экспериментальных и численных исследований, было определено, что они совпадают между значениями 1% и 5%.Причины этой ошибки связаны с двумерными структурами численного исследования, исключениями, сделанными во время моделирования, и определенными характеристиками материалов компонентов.

В литературе видно, что теплопроводность пенополистиролов одинаковой толщины и разной плотности различна [3, 6, 7]. Когда были исследованы внутренние структуры различных образцов с разной плотностью, было решено, что причина, по которой они имеют разную теплопроводность, может быть связана с диаметром пор ячеек [14].Было определено, что значение теплопроводности для пенополистирола зависит от размеров ячеистых пор материала, изменения температурных и тепловых свойств компонентов и массива пор, и для этого можно использовать численные методы. получить предварительное представление при определении теплопроводности.

Доступность данных

Экспериментальные данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, включены в статью. Числовые данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Эта работа была поддержана Отделом координации научно-исследовательских проектов Университета Кырыккале (грант №: 2016/114).

(PDF) Теплоизоляционные свойства пенополистирола как строительных и изоляционных материалов

4. РЕЗУЛЬТАТЫ

При определении значений теплопроводности строительных материалов, которые будут

использоваться для теплоизоляции здания, зная физические свойства материалов (конструкции,

прочность на кручение и т. Д.), А использование соответствующих методов позволит получить более

правильных результатов.Определение коэффициентов теплопроводности после этапа производства строительных материалов

заставит производителя производить материалы высокого качества, а также

будет удовлетворять соответствующие экономические условия за счет уменьшения толщины изоляционных материалов

, используемых в зданиях

Определено при испытаниях Для изделий из пенополистирола коэффициент теплопроводности

изменяется обратно пропорционально плотности. Таким образом, можно сделать вывод, что уменьшение коэффициента теплопроводности

обеспечивается увеличением количества зерен EPS в единице объема

,

, приводит к меньшему объему пустот между зернами, а также приводит к увеличению количества пор в зернах

EPS.Однако это снижение коэффициента теплопроводности действительно до

оптимального значения из-за того, что уменьшение общего количества пустот в EPS

приведет к увеличению плотности, таким образом, значение коэффициента теплопроводности может увеличиться. .

В литературе и стандартах приводится только одно значение для коэффициента теплопроводности

пенополистирола, и предлагается любой метод изменения этого значения в зависимости от веса единицы.

Будет более целесообразно изменить значение коэффициента теплопроводности, например, способ

, приведенный в PrEn 12524, в соответствии с количеством образцов, чтобы разработать новые

и более качественные материалы, используя результаты, полученные в ходе экспериментов, с использованием рассчитанного значения

умножив значение коэффициента теплопроводности на коэффициент безопасности.

ССЫЛКИ

1. Брайант, С., Люм, Э., 1997. Система Брайанта Уоллинга. Concrete ’97 для 18-й конференции, проводимой раз в два года,

Future, Конференц-центр Аделаиды, 641-649.

2. Алдер, Г., 1999. Вызов 21 века. Компьютерная графика (ACM), 33 (3), 19-22.

3. Эдремит А., 1997. Проведение экономического анализа изоляционных материалов с помощью

определения физических свойств; Магистерская работа, Технический университет Йылдыз

Стамбул, стр. 114, Турция. (На турецком языке)

4. Манселл, У. К., 1995. Стенные конструкции, оставшиеся на месте, революционизируют дом

Строительство. Бетонное строительство, The Aberdeen Group, 12 стр., США.

5. Фиш, Х., июль 2002 г. Пластмассы — инновационный материал в строительстве и

строительство, EUROCHEM — конференция 2002 / TOULOSUE

(http://www.apme.org). 30 апреля 2003 г.

6. Линч, Г., 1999. Combat Cold. Компьютерная графика (ACM), 33 (3), 24-25.

7. Шрив Н., Бринк А. Дж. (Перевод на турецкий язык Чаталташ И. А.), 1985. Chemical

Process Industries, p. 350, Стамбул, Турция.

8. Общество производителей полистирола, 2003.(http://www.pud.org.tr). 30 апреля

2003, Стамбул, Турция. (На турецком языке)

9. Йылмаз, К., Колип, А., Касап, Х., 1997. Несущий полистирол с превосходной изоляцией

Панели, помещенные в стальную сетку, Симпозиум по изоляции’97, с. 75-82, Элязыг, Турция.

(на турецком языке)

Влияние на охлаждающую нагрузку

Авторов: М. Хухи

Аннотация:

Точное прогнозирование нагрузки охлаждения / обогрева и, следовательно, определение размеров оборудования для обогрева, вентиляции и кондиционирования воздуха требует точного расчета теплопередачи, в основном за счет теплопроводности через компоненты оболочки здания.Термическое сопротивление большинства теплоизоляционных материалов зависит от рабочей температуры. Температура, которой подвергаются изоляционные материалы, варьируется в зависимости от термического сопротивления материалов, расположения изоляционного слоя в сборочной системе и эффективной температуры, которая зависит от количества солнечного излучения, попадающего на поверхность сборки. . Основная цель данной статьи — исследовать изменение теплопроводности полистирольного изоляционного материала в зависимости от температуры в средней части толщины материала и его влияние на охлаждающую нагрузку, необходимую для здания.

Ключевые слова: Рабочая Температура, утеплитель из полистирола, теплопроводность, охлаждающая нагрузка.

Идентификатор цифрового объекта (DOI): doi.org/10.5281/zenodo.1124227

Процедуры APA BibTeX Чикаго EndNote Гарвард JSON ГНД РИС XML ISO 690 PDF Загрузок 1767

Артикул:


[1] М.Хухи, М. Тахат, «Влияние рабочих температур на теплопроводность полистирольного изоляционного материала: влияние на охлаждающую нагрузку, вызванную оболочкой», Прикладные. Механика и материалы, т. 564, стр. 315-320, 2014.
[2] М.А. Абдельрахман и А. Ахмад, «Экономичное использование теплоизоляции в жарком климате», Building Envelope, vol. 26, стр. 189–194, 1991.
[3] ASHRAE: Справочник по основам. Атланта, Джорджия, гл. 23, 2001.
[4] Б.А. Пиви, «Заметки о теплопередаче в зависимости от теплопроводности, зависящей от температуры», Конструктивная теплоизоляция здания, вып.20. С. 79-90, 1996.
[5] М. Хухи, Н. Феззиуи, Б. Драуи и Л. Салах «Влияние изменения теплопроводности полистирольного изоляционного материала при различных рабочих температурах на теплопередачу через ограждающую конструкцию здания», Прикладная теплотехника. Принято doi: 10.1016 / j.applthermaleng.2016.03.065.
[6] М. Хухи и М. Тахат, «Влияние изменения температуры и плотности на теплопроводность полистирольных изоляционных материалов в Омане», Журнал инженерной физики и теплофизики, вып.88, №4, с. 994–998, 2015.
[7] I. Budaiwi, I., Abdou, A., and M. Al-Homoud, «Изменение теплопроводности изоляционных материалов при различных рабочих температурах: влияние на охлаждающую нагрузку, вызванную оболочкой», Journal of Architectural Engineering, 8 (4): 125-132, 2002.
[8] Д.Ф. Олдрич, Р. Х. Бонд, «Тепловые характеристики изоляции из жесткого ячеистого пенопласта при температурах ниже точки замерзания. Тепловые характеристики наружных ограждающих конструкций зданий. III. Конференция ASHRAE / DOE / BTECC, Флорида, 2-5 декабря, стр.500, 1985 г.
[9] K.E. Уилкс и П. Чайлд, «Тепловые характеристики утеплителя чердаков из стекловолокна и целлюлозы. Тепловые характеристики наружных ограждающих конструкций зданий V », Конференция ASHRAE / DOE / BTECC / CIBSE, Клируотер-Бич, Флорида, 7-10 декабря, стр. 357, 1992.
[10] А. Аль-Хаммад, М. А. Абдельрахман, В. Грондзик и А. Хавари, «Сравнение фактических и опубликованных значений k для саудовских изоляционных материалов», Журнал теплоизоляции и ограждающих конструкций зданий, 17, стр. 378-385, 1994.
[11] Х.А. Аль-Хинаи и М. Аль-Алави, «Типичные данные о солнечной радиации для Омана», Applied Energy, 52, стр.153: 163, 1995.

Произошла ошибка при установке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie.Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie.Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

PhD исследования, бумажные публикации, бумажные публикации, научные публикации

Paper Publications — одна из ведущих индийских организаций по публикации исследовательских работ. Это объединение хорошо известных ученых, заслуженных профессоров, профессоров-исследователей, академиков и отраслевых консультантов для самого широкого распространения знаний по всему миру. Наша деятельность — международная публикация статей, организация конференций на международном и национальном уровне, публикация материалов конференций и поддержка исследовательской работы отдельных ученых и авторских коллективов.Мы работаем с авторами, чтобы подготовить публикации, характеризующиеся исключительно высоким качеством исследований. Нашим главным приоритетом является быстрое распространение научных знаний, поэтому все наши международные журналы имеют открытый доступ.

В состав нашего редакционного и консультативного совета входят известные авторы, профессора-исследователи ведущих университетов, выдающиеся академики из Великобритании, Франции, Германии, России, Индии, Малайзии, Соединенных Штатов Америки, Канады, Италии, Греции, Японии, Юга. Корея и Иран и многие другие.Члены нашей редакционной коллегии признательны за огромный оригинальный вклад в исследовательскую работу и получают большие исследовательские гранты от международной организации с высоким статусом. Многие члены редакционной коллегии постоянно работают в научно-исследовательских лабораториях для достижения качества и инноваций в исследованиях.

Все международные журналы бумажных публикаций выбирают процесс двойного слепого рецензирования. Эта процедура обзора принята, в частности, для поддержания высокого качества публикации исследований во всех журналах.В этом случае автор и рецензент незнакомы друг с другом, поэтому автор защищен от предубеждений при принятии решения о рецензировании. Помимо публикации научно-исследовательской работы, обзорной статьи, письма редактору и краткой заметки; Paper Publication также публикует полные или частичные диссертации, магистерские и дипломные проекты и диссертации.

В целом наш журнал посвящен темам, связанным с медицинскими науками, психологией, ветеринарными науками, здравоохранением, социальными науками, экономикой, социологией, науками о жизни, гуманитарными науками, менеджментом, инженерией и технологиями.У нас тоже есть отдельный сегмент — международный журнал, который занимается междисциплинарными и междисциплинарными областями исследований. Мы постоянно стремимся стать первоклассными поставщиками научных знаний. Мы предоставляем международные журналы с полным открытым доступом для распространения качественных исследований, знаний и образования среди человечества. В бумажном издании приветствуется авторский стиль написания рукописи. Автору предоставляется полная свобода без наложения каких-либо ограничений на размер статьи или количество страниц.

.

Ответить

Ваш адрес email не будет опубликован.