Сравнительная таблица теплопроводности материалов и утеплителей

Содержание

Что такое теплопроводность и какой она бывает

Любому твердому телу для охлаждения или разогрева требуется определенное время, при этом речь идет не о поверхности тела, а обо всем его объеме. Таким образом теплопроводностью называют способность тела пропускать тепловую энергию сквозь объем, тогда как количественно ее выражают коэффициентом.


Наиболее высокими коэффициентами теплопроводности обладают металлические материалы, тогда как теплоизоляторы, например, пенопласт или кирпич тепло проводят в сотни раз хуже.

По коэффициенту теплопроводности определяют способность материала удерживать тепловую энергию. В случае с минеральной ватой и другими аналогичными ей утеплителями речь идет количестве тепла, которое уходит через метр квадратный площади при толщине 1 м за 1 ч и разности температур в 1 градус Цельсия.

Для устройства надежного слоя теплоизоляции выбирают утеплители в том числе и на основе минеральной ваты с наименьшими коэффициентами теплопроводности. Обычно это изоляторы с ячеистой пористой поверхностью, способные гарантировать оптимальный объем тепла.

Считается, что чем более жестким является материал для теплоизоляции, тем меньше у него теплопроводность.

У плит минеральной ваты коэффициенты теплопроводности колеблются между 0,032 и 0,039 Вт/(м°C). Если сравнить с минватой для теплоизоляции часто используемый пенопласт, то станет ясно, что уровень теплопроводности у этих материалов практически одинаковый, несмотря на то, что в отношении качественных характеристик последний заметно уступает утеплителям на основе минеральной ваты.

Минеральная вата: характеристики и свойства

Теплопроводность и особенности минеральной ваты

Теплопроводность минеральной ваты зависит от марки и состава. В среднем показатели равны 0,034-0,05 Вт/м*К. Данные очень низкие, поэтому минеральная вата является прекрасным теплоизоляционным материалом.

Более рыхлая структура минваты имеет более низкий уровень теплопроводности, поэтому тепло лучше задерживается в воздушных «подушках».

У тяжелой минваты теплопроводность равна 0,48-0,55 Вт/м*К, а у легкой (с рыхлой структурой) теплопроводность составляет 0,035-0,047 Вт/м*К. Сравнить коэффициент теплопроводности минеральной ваты с различными видами утеплителей поможет таблица 1.

Название материала Коэффициент теплопроводности, Вт/м*К
Пенополиуретан 0,025
Вспененный каучук 0,03
Легкие пробковые листы 0,035
Стекловолокно 0,036
Пенопласт 0,037
Пенополистирол 0,04
Поролон 0,04
Легкая минеральная вата 0,039-0,047
Стекловата 0,05
Хлопковая вата 0,055

Чем ниже значение теплопроводности, тем лучше утеплитель. В сравнении с пенополистиролом и пенопластом, минеральная вата дает менее эффективные энергоемкие показатели. Но, если сравнить огнестойкость и вредность этих утеплителей, то минвата явно выигрывает.

Одинаково сохраняют тепло:

  • пенополистирол экструдированный (40 кг/м 3 ) при толщине слоя 95 мм;
  • минеральная вата (125 мг/м 3 ) — 100 мм;
  • ДСП (400 кг/м 3 ) — 185 мм;
  • дерево (500 кг/м 3 ) — 205 мм.

Минеральная вата имеет низкий коэффициент теплопроводности, поэтому используется везде. Ее используют для утепления фасадов зданий, для внутреннего и наружного утепления.

Выбор минваты и расчет толщины утеплителя

Любое здание имеет свою норму теплосопротивления. Цифры зависят от климатической зоны и отличаются, исходя из региона.

У каждого утеплителя есть свой уровень теплопроводимости

Поэтому важно создать комфортные теплоизоляционные условия, которые сократят потребление энергии на отопление и охлаждение помещения

Если здание уже построено, расчеты нужно проводить, исходя из типа материала, его сечения, провести расчет теплопроводности, узнать цифры по теплоизоляции. Для домов, которые только строятся, больше возможностей для выбора стройматериалов, утеплителей и отделки.

Для расчетов толщины утеплителя нужно знать три цифры:

  • региональные стандарты теплосопротивления зданий;
  • коэффициент теплосопротивления стройматериала сооружения;
  • коэффициент теплопроводности утеплителя.

Расчет проводите по формуле:

K = R/N,

где K – цифра теплосопротивления стены; R — толщина слоя утеплителя; N — коэффициент теплопроводности.

Эта формула поможет рассчитать теплосопротивление стены. И, на основе полученных данных, можно вычислить, какая нужна теплоизоляция по толщине. Полный расчет толщины утеплителя вы найдете в статье «Толщина утеплителя для стен».

Технические характеристики минеральной ваты как утеплителя


Каждый теплоизоляционный материал хорош по-своему. Минеральная вата в том числе.

Даже больше: она во многом лучше другим утеплителей, т.к. экологична, не вредит здоровью, проста в монтаже и долго сохраняет свои эксплуатационные свойства.

Для примера в таблице 2 сравним технические характеристики минеральной ваты и экструдированного пенополистирола.

Наименование характеристики Минеральная вата Экструдированный пенополистирол
Прочность на сжатие при 10% линейной деформации, МПа 37-190 (+/- 10%) 28-53 (+/- 10%)
Водопоглощение по объему за 24 часа менее 0,4 0,2-0,4
Время самостоятельного горения, не более, c не горючий материал разгалаются ядовитые газы
Пожарно-технические характеристики по СНиП 21-01-97 НГ, Т2 Г1, Д3, РП1
Диапазон рабочих температур, °С -180 до +650°С

При t ≥ 250°С связующее испаряется. Плавится при 1000°С

-50 до +75 °С

При 200-250°С тепла разлагаются токсичные вещества

Коэффициент паропроницаемости, мг/(м.ч. Па) 0,31-0,032 0,007-0,012

Безопасность + –

Тепловое сопротивление 0,036-0,045 0,03-0,033

Звуконепроницаемость и ветрозащитное действие + +

Влагостойкость + +

Высокая стойкость к нагрузкам – +

Сохранение стабильных размеров – +

Долговечность 50 лет (фактическая – 10-15 лет) 50 лет (фактическая – более 20 лет)

Удобство использования + +

Трудновоспламеняемость + –

Пенополистирольные утеплители в домах дачного и коттеджного типа

Многие застройщики используют материал для наружного утепления фасадов и потолочных конструкций дачных домов, которые переоборудуются под круглогодичное проживание. Основной круг применения пенополистирольной теплоизоляции – это отделка фундаментов, отмосток, утепление цементных стяжек под напольную плитку.

В отличие от минеральной ваты, пенополистирол не нуждается в обустройстве пленочной или мастичной гидроизоляции, поэтому может монтироваться непосредственно на ровную поверхность грунта.

  • Оптимальная толщина пенополистирольного утеплителя, уложенного между лагами пола, не требует изменения его высоты. Заделка монтажных зазоров и сопряжений влагостойким шпаклевочным составом позволяет эксплуатировать свойства утеплителя с максимально высокой эффективностью.
  • Фундаментная теплоизоляция существенно уменьшает температурные перепады, а отсутствие в подвале сырости положительно сказывается на комфорте микроклимата в доме, снижении расходов на оплату отопления в зимний период.
  • Пенополистирольные разъемные кожухи блокируют утечку тепла из труб отопления и горячего водоснабжения, исключают промерзание водопроводных и канализационных коммуникаций, расположенных на небольшой глубине.

Более чем умеренная стоимость пенополистирольных материалов дополняется возможностью монтажа своими руками, что позволяет уменьшить стоимость теплоизоляционных работ на 35-40%.

Покупайте прямо сейчас в нашей компании качественный утеплитель Пеноплекс по выгодной цене!

Сравнение утеплителей по теплопроводности

Пенополистирол (пенопласт)

Плиты пенополистирола (пенопласта)

Это самый популярный теплоизоляционный материал в России, благодаря своей низкой теплопроводности, невысокой стоимости и легкости монтажа. Пенопласт изготавливается в плитах толщиной от 20 до 150 мм путем вспенивания полистирола и состоит на 99% из воздуха. Материал имеет различную плотность, имеет низкую теплопроводность и устойчив к влажности.

Благодаря своей низкой стоимости пенополистирол имеет большую востребованность среди компаний и частных застройщиков для утепления различных помещений. Но материал достаточно хрупкий и быстро воспламеняется, выделяя токсичные вещества при горении. Из-за этого пенопласт использовать предпочтительнее в нежилых помещениях и при теплоизоляции не нагружаемых конструкций — утепление фасада под штукатурку, стен подвалов и т.д.

Экструдированный пенополистирол

Пеноплэкс (экструдированный пенополистирол)

Экструзия (техноплэкс, пеноплэкс и т.д.) не подвергается воздействию влаги и гниению. Это очень прочный и удобный в использовании материал, который легко режется ножом на нужные размеры. Низкое водопоглощение обеспечивает при высокой влажности минимальное изменение свойств, плиты имеют высокую плотность и сопротивляемость сжатию. Экструдированный пенополистирол пожаробезопасен, долговечен и прост в применении.

Все эти характеристики, наряду с низкой теплопроводностью в сравнении с прочими утеплителями делает плиты техноплэкса, URSA XPS или пеноплэкса идеальным материалом для утепления ленточных фундаментов домов и отмосток. По заверениям производителей лист экструзии толщиной в 50 миллиметров, заменяет по теплопроводности 60 мм пеноблока, при этом материал не пропускает влагу и можно обойтись без дополнительной гидроизоляции.

Минеральная вата

Плиты минеральной ваты Изовер в упаковке

Минвата (например, Изовер, URSA, Техноруф и т.д.) производится из натуральных природных материалов – шлака, горных пород и доломита по специальной технологии. Минеральная вата имеет низкую теплопроводность и абсолютно пожаробезопасна. Выпускается материал в плитах и рулонах различной жесткости. Для горизонтальных плоскостей используются менее плотные маты, для вертикальных конструкций используют жесткие и полужесткие плиты.

Однако, одним из существенных недостатков данного утеплителя, как и базальтовой ваты является низкая влагостойкость, что требует при монтаже минваты устройства дополнительной влаго- и пароизоляции. Специалисты не рекомендуют использовать минеральная вату для утепления влажных помещений – подвалов домов и погребов, для теплоизоляции парилки изнутри в банях и предбанников. Но и здесь ее можно использовать при должной гидроизоляции.

Базальтовая вата


Плиты базальтовой ваты Роквул в упаковке

Данный материал производится расплавлением базальтовых горных пород и раздуве расплавленной массы с добавлением различных компонентов для получения волокнистой структуры с водоотталкивающими свойствами. Материал не воспламеняется, безопасен для здоровья человека, имеет хорошие показатели по теплоизоляции и звукоизоляции помещений. Используется, как для внутренней, так и для наружной теплоизоляции.

При монтаже базальтовой ваты следует использовать средства защиты (перчатки, респиратор и очки) для защиты слизистых оболочек от микрочастиц ваты. Наиболее известная в России марка базальтовой ваты – это материалы под маркой Rockwool. При эксплуатации плиты теплоизоляции не уплотняются и не слеживаются, а значит, прекрасные свойства низкой теплопроводности базальтовой ваты со временем остаются неизменными.

Пенофол, изолон (вспененный полиэтилен)

Пенофол и изолон – это рулонные утеплители толщиной от 2 до 10 мм, состоящие из вспененного полиэтилена. Материал также выпускается со слоем фольги с одной стороны для создания отражающего эффекта. Утеплитель имеет толщину в несколько раз тоньше представленных ранее утеплителей, но при этом сохраняет и отражает до 97% тепловой энергии. Вспененный полиэтилен имеет длительный срок эксплуатации и экологически безопасен.

Изолон и фольгированный пенофол – легкий, тонкий и очень удобный в работе теплоизоляционный материал. Используют рулонный утеплитель для теплоизоляции влажных помещений, например, при утеплении балконов и лоджий в квартирах. Также применение данного утеплителя поможет вам сберечь полезную площадь в помещении, при утеплении внутри. Подробнее об этих материалах читайте в разделе «Органическая теплоизоляция».

Если объяснять на пальцах

Для наглядности и понимания, что такое теплопроводность, можно сравнить кирпичную стену, толщиной 2 м 10 см с другими материалами. Таким образом, 2,1 метра кирпича, сложенного в стену на обычном цементно-песчаном растворе равны:

  • стене толщиной 0,9 м из керамзитобетона;
  • брусу, диаметром 0,53 м;
  • стене, толщиной 0,44 м из газобетона.

Если речь заходит от таких распространённых утеплителях, как минеральная вата и пенополистирол, то потребуется всего 0,18 м первой теплоизоляции или 0,12 м второй, чтобы значения теплопроводности огромной кирпичной стены оказались равными тонюсенькому слою теплоизоляции.

Сравнительная характеристика теплопроводности утеплительных, строительных и отделочных материалов, которую можно произвести, изучив СНиПы, позволяет проанализировать и правильно составить утеплительный пирог (основание, утеплитель, финишная отделка). Чем ниже теплопроводность, тем выше цена. Ярким примером могут послужить стены дома, сложенные из керамических блоков или обычного высококачественного кирпича. Первые имеют теплопроводность всего 0,14 – 0,18 и стоят намного дороже любого, самого лучшего кирпича.

Разные материалы имеют различную теплопроводность, и чем она ниже, тем меньше теплообмен внутренней среды обитания с внешней. Это значит, что зимой в таком доме сохраняется тепло, а летом – прохлада

Теплопроводность — количественная характеристика способности тел к проведению тепла. Для того чтобы иметь возможность сравнения, а также точных расчетов при строительстве, представляем цифры в таблице теплопроводности, а также прочности, паропроницаемости большинства строительных материалов.

Главные параметры

Дать оценку качеству материала можно исходя из нескольких основополагающих характеристик. Первая из них – коэффициент теплопроводности, который обозначается символом «лямбда» (ι). Этот коэффициент показывает, какой объем теплоты за 1 час проходит через отрезок материала толщиной 1 метр и площадью 1 м² при условии, что разница между температурами среды на обеих поверхностях составляет 10°С.

Показатели коэффициента теплопроводности любых утеплителей зависят от множества факторов – от влажности, паропроницаемости, теплоемкости, пористости и других характеристик материала.

Чувствительность к влаге

Влажность – это объем влаги, которая содержится в теплоизоляции. Вода отлично проводит тепло, и насыщенная ею поверхность будет способствовать выхолаживанию помещения. Следовательно, переувлажненный теплоизоляционный материал потеряет свои качества и не даст желаемого эффекта. И наоборот: чем большими водоотталкивающими свойствами он обладает, тем лучше.

Паропроницаемость – параметр, близкий к влажности. В числовом выражении он представляет собой объем водяного пара, проходящий через 1 м2 утеплителя за 1 час при соблюдении условия, что разность потенциального давления пара составляет 1Па, а температура среды одинакова.

Водопоглощение – способность изделия при соприкосновении с жидкостью впитывать ее. Коэффициент водопоглощения очень важен для материалов, которые используются для обустройства наружной теплоизоляции. Повышенная влажность воздуха, атмосферные осадки и роса могут привести к ухудшению характеристик материала.

Также не рекомендуется применять водопоглощающую изоляцию при отделке ванных комнат, санузлов, кухонь и других помещений с высоким уровнем влажности.

Плотность и теплоемкость

Пористость – выраженное в процентах количество воздушных пор от общего объема изделия. Различают поры закрытые и открытые, крупные и мелкие

Важно, чтобы в структуре материала они были распределены равномерно: это свидетельствует о качестве продукции. Пористость иногда может достигать 50%, в случае с некоторыми видами ячеистых пластмасс этот показатель составляет 90-98%

Плотность – это одна из характеристик, влияющих на массу материала. Специальная таблица поможет определить оба этих параметра. Зная плотность, можно рассчитать, насколько увеличится нагрузка на стены дома или его перекрытия.

Теплоемкость – показатель, демонстрирующий, какое количество тепла готова аккумулировать теплоизоляция. Биостойкость – способность материала сопротивляться воздействию биологических факторов, например, патогенной флоры. Огнестойкость – противодействие изоляции огню, при этом данный параметр не стоит путать с пожаробезопасностью. Различают и другие характеристики, к которым относятся прочность, выносливость на изгиб, морозостойкость, износоустойчивость.

Коэффициент сопротивления

Также при выполнении расчетов нужно знать коэффициент U – сопротивление конструкций теплопередаче. Этот показатель не имеет никакого отношения к качествам самих материалов, но его нужно знать, чтобы сделать правильный выбор среди разнообразных утеплителей. Коэффициент U представляет собой отношение разности температур с двух сторон изоляции к объему проходящего через нее теплового потока. Чтобы найти теплосопротивление стен и перекрытий, нужна таблица, где рассчитана теплопроводность строительных материалов.

Произвести необходимые вычисления можно и самостоятельно. Для этого толщину слоя материала делят на коэффициент его теплопроводности. Последний параметр — если речь идет об изоляции — должен быть указан на упаковке материала. В случае с элементами конструкции дома все немного сложнее: хотя их толщину можно измерить самостоятельно, коэффициент теплопроводности бетона, дерева или кирпича придется искать в специализированных пособиях.

Теплопроводность минеральной ваты


Если сравнивать теплопроводность минеральной ваты с теплопроводностью других теплоизоляционных материалов, то получим такие показатели:

Теплопроводность, Вт/м °С / необходимая толщина слоя утеплителя, мм:

Базальтовая вата – 0,039 /167 мм Пенополистирол – 0,037 /159 мм Стекловата – 0,044/189 мм Керамзит – 0,170/869 мм Кирпичная кладка – 0,520/1460 мм

Сравнительные коэффициенты теплопроводности строительных материалов:

Бетон – 1,5 Каменная кладка на растворе – 1,2 Рабочий кирпич – 0,6 Облицовочный кирпич – 0,4 Штукатурный гипс – 0,3 Ячеистый бетон – 0,2 Стекловата – 0,05 Пробковые покрытия – 0,039 Минеральная вата – 0,035 Пенопласт – 0,034

Как видно из показателей, теплопроводность минеральной ваты уступает только материалам из пенополистирола. Хотя если сравнить пенополистирол и каменную вату по огнестойкости, то тут каменная вата точно в победителях. Все виды каменной ваты относят к негорючим материалам.

Область применения минеральной ваты

Вата для утепления обладает незначительным коэффициентом проводимости тепла, поэтому она используется в разных строительных и промышленных областях

Важно подчеркнуть, что именно она является практически незаменимым теплоизолятором, если речь идет о работе с горячими ограждающими элементами, потому что имеет низкий уровень возгораемости

Кроме того, сейчас она активно используется в утеплении фасадов зданий, а также для создания внутренней изоляции в бетонных и железобетонных постройках. Минеральная вата применяется для обустройства систем водоотвода и отопления. В последние несколько лет из-за своей доступности для возведения небольших бань также начал использоваться данный материал. Сравнительная характеристика утеплителей

Теплопроводность минваты: важные критерии

Теплопроводность – это способность какого-то объекта или предмета пропускать тепловую энергию. Абсолютно все материалы, применяемые сегодня в строительстве (и минераловатный утеплитель не исключение), обладают определенной теплопроводностью, которую можно количественно оценить в виде коэффициента теплопроводности.

Специалисты в строительной отрасли оперируют термином «теплоизоляционный материал». Такое понятие характеризует изолятор, который наделен низкой теплоотдачей. Сюда можно отнести облицовочную плитку, стекловату, кирпич и тому подобные. Причем на уровень теплопроводности во многом оказывает влияние структурность материалов, а также их плотность и прочие характеристики.

Теплопроводность ваты может варьироваться в пределах 0,038-0,055 Вт/м*К. Если проводить сравнение с аналогами, данный материал считается наиболее оптимальным для строительных работ. Сегодня производство сэндвич-панелей происходит по определенной схеме:

Схема производства

» alt=»»> Легко понять, что теплопроводность достаточно просто рассчитать по объему и толщине материала. К примеру, стекловата имеет коэффициент теплоотдачи 0,044 Вт/м*К, поэтому толщина ее слоя должна быть не меньше 189 мм.

Недостатки высокой теплопроводности меди и ее сплавов

Медь имеет гораздо большую стоимость, чем алюминий или латунь. Но между тем этот материал имеет ряд недостатков, которые связаны с его положительными сторонами. Высокая теплопроводность этого металла вынуждает к созданию специальных условий для его обработки. То есть медные заготовки необходимо нагревать более точно, нежели сталь. Кроме этого часто, перед началом обработки предварительный или сопутствующий нагрев. Нельзя забывать о том, что трубы, изготовленные из меди, подразумевают то, что будет проведена тщательная теплоизоляция. Особенно это актуально для тех случаев, когда из этих труб собрана система подачи отопления. Это значительно удорожает стоимость выполнения монтажных работ. Определенные сложности возникают и при использовании газовой сварки. Для выполнения работе требуется более мощный инструмент. Иногда, для обработки меди толщиной в 8 – 10 мм может потребоваться использование двух, а то и трех горелок. При этом одной из них выполняют сварку медной трубы, а остальные заняты ее подогревом. Ко всему прочему работа с медью требует большего количества расходных материалов.

Работа с медью требует использования и специализированного инструмента. Например, при резке деталей, выполненных из бронзы или латуни толщиной в 150 мм потребуется резак, который может работать с сталью с большим количеством хром. Если его использовать для обработки меди, то предельная толщина не будет превышать 50 мм.

Можно ли повысить теплопроводность меди

Не так давно, группа западных ученых провела ряд исследований по повышению теплопроводности меди и ее сплавов. Для работы они применяли пленки, выполненные из меди, с нанесенным на ее поверхность тонким слоем графена. Для его нанесения использовали технологию его осаждения из газа. При проведении исследований применялось множество приборов, которые были призваны подтвердить объективность полученных результатов. Результаты исследований показали то, что графен обладает одним из самых высоких показателей теплопроводности. После того, как его нанесли на медную подложку, теплопроводность несколько упала. Но, при проведении этого процесса происходит нагревание меди и в ней происходит увеличение зерен, и в результате повышается проходимость электронов.

Графен с медной фольгой

При нагревании меди, но без нанесения этого материала, зерна сохранили свой размер. Одно из назначений меди это отведение лишнего тепла из электронных и электрических схем. Использование графенового напыления эта задача будет решаться значительно эффективнее.

Источники

  • https://FB.ru/article/394480/chto-takoe-teploprovodnost-v-fizike
  • https://ptk-granit.ru/what-to-choose/what-is-the-thermal-conductivity-of-building-materials-table-thermal-conductivity-and-other-characteristics-of-building-materials-in-figures/
  • https://obrabotkametalla.info/stal/koefficient-teploprovodnosti-i-teploperedachi-stali
  • https://kachestvolife.club/otoplenie/koefficienty-teploprovodnosti-stroitel-nyh-materialov-v-tablicah
  • https://instanko.ru/drugoe/teploprovodnost-metallov.html
  • https://homius.ru/tablitsa-teploprovodnosti-stroitelnyih-materialov.html

С этим читают