Теплопроводность гипсовой штукатурки: Теплопроводность штукатурки и коэффициент: гипсовой, декоративной, цементной

Теплопроводность штукатурки и коэффициент: гипсовой, декоративной, цементной

Отделочный материал, применяемый при наружных и внутренних работах, при капитальном строительстве и в косметическом ремонте – это штукатурка. Ее особенности зависят от вида, а их достаточно много, так как в смесь добавляются различные элементы, которые могут повышать ее основные качества либо добавлять эстетики покрытию. Посмотрим на некоторые виды, а также определимся, что такое теплопроводность штукатурки и какой показатель у различных типов материала.

Декоративная штукатурка

Определение

Теплопроводностью материала называют перенос внутренней энергии от более нагретых частей к менее нагретым. Механизм переноса тепла отличается в зависимости от агрегатного состояния вещества, а также распределения температур по поверхности материала. Иными словами, способность тела проводить тепло — и есть теплопроводность. Определяется она количеством теплоты, которое способно проходить через определенную толщину материала, на определенном участке за обозначенное время (естественно, для удобства расчетов все показатели равны единице). Но штукатурки отличаются слоем нанесения — значит и показатель будет другим

Виды и теплопроводность

Естественно, теплопроводность цементно-песчаной штукатурки для внешних работ будет отличной, чем теплопроводность декоративной штукатурки. Поэтому более подробно посмотрим на общие особенности некоторых видов.

Цементно-песчаная

В зависимости от прочности покрытия, выбирается пропорции песка к цементу – 1:4 или 1:3. Это также зависит от марки цемента и фракции песка. Данный раствор практически не эластичный, поэтому его используют для минеральных поверхностей в качестве основного покрытия, а не заделывании щелей и трещин. При плотности слоя 1800 кг/м³ коэффициент теплопроводности штукатурки будет равен 1,2.

Гипсовая

Это материал для отделки внутренних поверхностей помещения. Его применение подходит, если температура окружающей среды колеблется от +5 до +25 градусов. Теплопроводность гипсовой штукатурки также зависит от плотности ее нанесения и возможных добавок. Обычно коэффициент теплопроводности гипсовой штукатурки при плотности материала 800кг/м³ – 0.3.

Декоративная

Это исключительно отделочный материал для финишных работ. В его состав могут входить полимерные и синтетические смолы, различные примеси, дающие ей необходимые эстетические свойства. Декоративная штукатурка может применяться для отделки фасадов и внутренних частей здания. Фасадный состав с полимерными добавками при плотности в 1800 кг/м³ имеет коэффициент теплопроводности 1.

Утепляющая

Это состав, в который входят различные добавки, предающие такие особенности, как:

• морозостойкость;
• прочность вне зависимости от количества осадков и окружающего климатического воздействия;
• звукопоглощение;
• высокая степень адгезии;
• хорошая эластичность.

В зависимости от добавок, коэффициент эластичности утепляющей штукатурки при плотности 500 кг/м³ составляет 0,2.

Перлитовая

Это одна из разновидностей декоративных штукатурок, которая состоит из вулканических пород. В состав штукатурки входят особые кислые стекла, которые придают покрытию эстетичный внешний вид и добавляют различные практичные качества. Уникальная способность, которой обладает материал, – вспенивание и увеличение в размерах при нагревании. Надо сказать, что перлитовая штукатурка способна увеличиться в объеме в 10 раз. Благодаря этому получается внешне плотный, но достаточно легкий слой для основной поверхности. Плотность слоя может колебаться в пределах 350…800 кг/м³, за счет чего колеблется и теплопроводность штукатурки – 0,13…0,9.

Сухая

Есть такое понятие «сухая штукатурка». Для незнающих в строительной терминологии это означает обыкновенный гипсокартон. По сути, листы состоят из тех же элементов, что и обычная гипсовая штукатурка (жидкая), за исключением того, что они высушены, спрессованы, сформованы и укреплены на картонных листах. Теплопроводность сухой штукатурки также будет зависеть от плотности материала. Средний коэффициент теплопроводности равен 0. 21.

Известковая

Наиболее распространенный вид штукатурки для внутренних работ. Одним из главных ее качеств можно назвать чистую белизну, что отлично подходит под дальнейшие финишные работы, в особенности окрашивание или нанесение декоративных жидких обоев. Состоит смесь из гашеной извести, речного песка. Пропорции могут быть разными. Теплопроводность при плотности 1500 кг/м³ будет равна 0.7.

Для каждой из смесей предусмотрены свои показатели, которые обозначаются на упаковке. Надо сказать, что бумажный мешок сухой смеси – инструкция не только по эксплуатации, но и составу. Там можно найти основные свойства каждого из составов.

теплопроводность штукатурки — Строительство и ремонт

Содержание

Какова теплопроводность штукатурки разных типов

Отделочный материал, применяемый при наружных и внутренних работах, при капитальном строительстве и в косметическом ремонте – это штукатурка. Ее особенности зависят от вида, а их достаточно много, так как в смесь добавляются различные элементы, которые могут повышать ее основные качества либо добавлять эстетики покрытию. Посмотрим на некоторые виды, а также определимся, что такое теплопроводность штукатурки и какой показатель у различных типов материала.

Определение

Теплопроводностью материала называют перенос внутренней энергии от более нагретых частей к менее нагретым. Механизм переноса тепла отличается в зависимости от агрегатного состояния вещества, а также распределения температур по поверхности материала. Иными словами, способность тела проводить тепло — и есть теплопроводность. Определяется она количеством теплоты, которое способно проходить через определенную толщину материала, на определенном участке за обозначенное время (естественно, для удобства расчетов все показатели равны единице). Но штукатурки отличаются слоем нанесения — значит и показатель будет другим

Виды и теплопроводность

Естественно, теплопроводность цементно-песчаной штукатурки для внешних работ будет отличной, чем теплопроводность декоративной штукатурки. Поэтому более подробно посмотрим на общие особенности некоторых видов.

Цементно-песчаная

В зависимости от прочности покрытия, выбирается пропорции песка к цементу – 1:4 или 1:3. Это также зависит от марки цемента и фракции песка. Данный раствор практически не эластичный, поэтому его используют для минеральных поверхностей в качестве основного покрытия, а не заделывании щелей и трещин. При плотности слоя 1800 кг/м 3 коэффициент теплопроводности штукатурки будет равен 1,2.

Это материал для отделки внутренних поверхностей помещения. Его применение подходит, если температура окружающей среды колеблется от +5 до +25 градусов. Теплопроводность гипсовой штукатурки также зависит от плотности ее нанесения и возможных добавок. Обычно коэффициент теплопроводности гипсовой штукатурки при плотности материала 800кг/м 3 – 0.3.

Декоративная

Это исключительно отделочный материал для финишных работ. В его состав могут входить полимерные и синтетические смолы, различные примеси, дающие ей необходимые эстетические свойства. Декоративная штукатурка может применяться для отделки фасадов и внутренних частей здания. Фасадный состав с полимерными добавками при плотности в 1800 кг/м 3 имеет коэффициент теплопроводности 1.

Утепляющая

Это состав, в который входят различные добавки, предающие такие особенности, как:

• морозостойкость;
• прочность вне зависимости от количества осадков и окружающего климатического воздействия;
• звукопоглощение;
• высокая степень адгезии;
• хорошая эластичность.

В зависимости от добавок, коэффициент эластичности утепляющей штукатурки при плотности 500 кг/м 3 составляет 0,2.

Перлитовая

Это одна из разновидностей декоративных штукатурок, которая состоит из вулканических пород. В состав штукатурки входят особые кислые стекла, которые придают покрытию эстетичный внешний вид и добавляют различные практичные качества. Уникальная способность, которой обладает материал, – вспенивание и увеличение в размерах при нагревании. Надо сказать, что перлитовая штукатурка способна увеличиться в объеме в 10 раз. Благодаря этому получается внешне плотный, но достаточно легкий слой для основной поверхности. Плотность слоя может колебаться в пределах 350…800 кг/м 3 , за счет чего колеблется и теплопроводность штукатурки – 0,13…0,9.

Есть такое понятие «сухая штукатурка». Для незнающих в строительной терминологии это означает обыкновенный гипсокартон. По сути, листы состоят из тех же элементов, что и обычная гипсовая штукатурка (жидкая), за исключением того, что они высушены, спрессованы, сформованы и укреплены на картонных листах. Теплопроводность сухой штукатурки также будет зависеть от плотности материала. Средний коэффициент теплопроводности равен 0.21.

Известковая

Наиболее распространенный вид штукатурки для внутренних работ. Одним из главных ее качеств можно назвать чистую белизну, что отлично подходит под дальнейшие финишные работы, в особенности окрашивание или нанесение декоративных жидких обоев. Состоит смесь из гашеной извести, речного песка. Пропорции могут быть разными. Теплопроводность при плотности 1500 кг/м 3 будет равна 0.7.

Для каждой из смесей предусмотрены свои показатели, которые обозначаются на упаковке. Надо сказать, что бумажный мешок сухой смеси – инструкция не только по эксплуатации, но и составу. Там можно найти основные свойства каждого из составов.

Теплопроводность штукатурки

Теплопроводность — это процесс переноса энергии от теплой части материала к холодной частицами этого материала (т.е. молекулами). Надо помнить, что это только один из «источников» потерь тепла: хотя, например, вакуум имеет нулевую теплопроводность, энергия может передаваться излучением.

Основные значения коэффициентов теплопроводности я взял из СНиП II-3-79* (приложение 2) и из СП 50.13330.2012 СНиП 23-02-2003. Таблицу я дополнил значениями теплопроводности, которые взял с сайтов производителей строительных материалов (например, для ККБ, пеностекла и других).

Теплопроводность некоторых (но не всех) строительных материалов может значительно меняться в зависимости от их влажности. Первое значение в таблице — это значение для сухого состояния. Второе и третье значения — это значения теплопроводности для условий эксплуатации А и Б согласно приложению С СП 50.13330.2012. Условия эксплуатации зависят от климата региона и влажности в помещении. Проще говоря А — это обычная «средняя» эксплуатация, а Б — это влажные условия.

Теплопроводность строительных материалов, их плотность и теплоемкость

Приведена обширная таблица теплопроводности строительных материалов, а также плотность и удельная теплоемкость материалов в сухом состоянии при атмосферном давлении и температуре 20…50°С (если не указана другая температура). Значения даны для более 400 материалов!

Следует обратить внимание на величину теплопроводности строительных материалов в таблице, поскольку эта характеристика, наряду с их плотностью, является наиболее важной. Особенно теплопроводность важна для строительных материалов, применяемых в качестве теплоизоляции при утеплении строительных конструкций.

Теплопроводность строительных материалов существенно зависит от их пористости и плотности. Чем меньше плотность, тем ниже теплопроводность материала, поэтому низкая теплопроводность свойственна пористым и легким материалам (значения плотности строительных материалов, металлов и сплавов, продуктов и других веществ вы также сможете найти в подробной таблице плотности).

Например, в нашей таблице теплопроводности материалов и утеплителей можно выделить следующие строительные материалы с низким показателем коэффициента теплопроводности — это аэрогель (от 0,014 Вт/(м·град)), стекловата, пенополистирол пеноплэкс и вспененный каучук (от 0,03 Вт/(м·град)), теплоизоляция МБОР (от 0,038 Вт/(м·град)), газобетон и пенобетон (от 0,08 Вт/(м·град)).

Таблица теплопроводности строительных материалов: коэффициенты

Любое строительство независимо от его размера всегда начинается с разработки проекта. Его цель – спроектировать не только внешний вид будущего строения, еще и просчитать основные теплотехнические характеристики. Ведь основной задачей строительства считается сооружение прочных, долговечных зданий, способных поддерживать здоровый и комфортный микроклимат, без лишних затрат на отопление. Несомненную помощь при выборе сырья, используемого для возведения постройки, окажет таблица теплопроводности строительных материалов: коэффициенты.

Тепло в доме напярямую зависит от коэффициента теплопроводности строительных материалов

Что такое теплопроводность?

Теплопроводность – это процесс передачи энергии тепла от нагретых частей помещения к менее теплым. Такой обмен энергией будет происходить, пока температура не уравновесится. Применяя это правило к ограждающим системам дома, можно понять, что процесс теплопередачи определяется промежутком времени, за который происходит выравнивание температуры в комнатах с окружающей средой. Чем это время больше, тем теплопроводность материала, применяемого при строительстве, ниже.

Отсутствие теплоизоляции дома скажется на температуре воздуха внутри помещения

Для характеристики проводимости тепла материалами используют такое понятие, как коэффициент теплопроводности. Он показывает, какое количество тепла за одну единицу временного промежутка пройдет через одну единицу площади поверхности. Чем выше подобный показатель, тем сильнее теплообмен, значит, постройка будет остывать значительно быстрее. То есть при сооружении зданий, домов и прочих помещений необходимо использовать материалы, проводимость тепла которых минимальна.

Сравнительные характеристики теплопроводности и термического сопротивления стен, возведенных из кирпича и газобетонных блоков

Что влияет на величину теплопроводности?

Тепловая проводимость любого материала зависит от множества параметров:

1. Пористая структура. Присутствие пор предполагает неоднородность сырья. При прохождении тепла через подобные структуры, где большая часть объема занята порами, охлаждение будет минимальным.
2. Плотность. Высокая плотность способствует более тесному взаимодействию частиц друг с другом. В результате теплообмен и последующее полное уравновешивание температур происходит быстрее.
3. Влажность. При высокой влажности окружающего воздуха или намокании стен постройки, сухой воздух вытесняется капельками жидкости из пор. Теплопроводность в подобном случае значительно увеличивается.

Теплопроводность, плотность и водопоглощение некоторых строительных материалов

Применение показателя теплопроводности на практике

В строительстве все материалы условно подразделяются на теплоизоляционные и конструкционные. Конструкционное сырье отличается наибольшими показателями теплопроводности, но именно его применяют для постройки стен, перекрытий, прочих ограждений. Согласно таблице теплопроводности строительных материалов, при возведении стен из железобетона, для низкого теплообмена с окружающей средой толщина конструкции должна быть около 6 метров. В таком случае строение получится огромным, громоздким и потребует немалых затрат.

Наглядный пример — при какой толщине различных материалов их коэффициент теплопроводности будет одинаковым

Поэтому при возведении постройки следует отдельное внимание уделять дополнительным теплоизолирующим материалам. Слой теплоизоляции может не понадобиться только для построек из дерева или пенобетона, но даже при использовании подобного низкопроводного сырья толщина конструкции должна быть не менее 50 см.

Нужно знать! У теплоизоляционных материалов значения показателя теплопроводности минимальны.

Теплопроводность готового здания. Варианты утепления конструкций

При разработке проекта постройки необходимо учесть все возможные варианты и пути потери тепла. Большое его количество может уходить через:

• стены – 30%;
• крышу – 30%;
• двери и окна – 20%;
• полы – 10%.

Теплопотери неутепленного частного дома

При неверном расчете теплопроводности на этапе проектирования, жильцам остается довольствоваться только 10% тепла, получаемого от энергоносителей. Именно поэтому дома, возведенные из стандартного сырья: кирпича, бетона, камня рекомендуют дополнительно утеплять. Идеальная постройка согласно таблице теплопроводности строительных материалов должна быть выполнена полностью из теплоизолирующих элементов. Однако малая прочность и минимальная устойчивость к нагрузкам ограничивает возможности их применения.

Нужно знать! При обустройстве правильной гидроизоляции любого утеплителя высокая влажность не повлияет на качество теплоизоляции и сопротивление постройки теплообмену будет значительно выше.

Сравнительный график коэффициентов теплопроводности некоторых строительных материалов и утеплителей

Самым распространенным вариантом сочетание несущей конструкции из высокопрочных материалов с дополнительным слоем теплоизоляции. Сюда можно отнести:

1. Каркасный дом. При его постройке каркасом из древесины обеспечивается жесткость всей конструкции, а укладка утеплителя производится в пространство между стойками. При незначительном уменьшении теплообмена в некоторых случая может потребоваться утепление еще и снаружи основного каркаса.
2. Дом из стандартных материалов. При выполнении стен из кирпича, шлакоблоков, утепление должно проводиться по наружной поверхности конструкции.

Необходимая тепло- и гидроизоляция для сохранения тепла в частном доме

Таблица теплопроводности строительных материалов: коэффициенты

В этой таблице собраны показатели теплопроводности самых распространенных строительных материалов. Пользуясь подобными справочниками, можно без проблем рассчитать необходимую толщину стен и применяемого утеплителя.

Таблица коэффициента теплопроводности строительных материалов:

Таблица теплопроводности строительных материалов: коэффициенты

Паропроницаемость и теплопроводность гипсовой штукатурки

Стоимость штукатурной смеси на основе гипса не намного отличается от обычной. Но у гипсовой штукатурки намного больше преимуществ, чем у цементной, она намного легче и прочнее. Также она очень удобна в использовании, так как на приготовление и нанесение раствора не уходит много времени. При хороших условиях в помещении она высыхает за двенадцать часов полностью.

Теплопроводность гипсовой штукатурки

Паропроницаемость гипсовой штукатурки нанесенной на поверхность зависит от замешивания. Но если сравнить ее с обычной, то проницаемость гипсовой штукатурки составляет 0,23 Вт/м×°С, а цементной достигает 0,6÷0,9 Вт/м×°С. Такие расчеты позволяю говорить о том что паропроницаемость гипсовой штукатурки намного ниже.

Благодаря низкой проницаемости снижется коэффициент теплопроводности гипсовой штукатурки, что позволяет увеличить тепло в помещении. Гипсовая штукатурка отлично удерживает тепло в отличии от :

• известково-песчаной;
• бетонной штукатурки.

Благодаря низкой теплопроводности гипсовой штукатурки стены остаются теплыми даже в сильный мороз снаружи помещения.

Коэффициент теплопроводности материалов

Последние годы при строительстве дома или его ремонте большое внимание уделяется энергоэффективности. При уже существующих ценах на топливо это очень актуально. Причем похоже что дальше экономия будет приобретать все большую важность. Чтобы правильно подобрать состав и толщин материалов в пироге ограждающих конструкций (стены, пол, потолок, кровля) необходимо знать теплопроводность строительных материалов. Эта характеристика указывается на упаковках с материалами, а необходима она еще на стадии проектирования. Ведь надо решить из какого материала строить стены, чем их утеплять, какой толщины должен быть каждый слой.

Что такое теплопроводность и термическое сопротивление

При выборе строительных материалов для строительства необходимо обращать внимание на характеристики материалов. Одна из ключевых позиций — теплопроводность. Она отображается коэффициентом теплопроводности. Это количество тепла, которое может провести тот или иной материал за единицу времени. То есть, чем меньше этот коэффициент, тем хуже материал проводит тепло. И наоборот, чем выше цифра, тем тепло отводится лучше.

Диаграмма, которая иллюстрирует разницу в теплопроводности материалов

Материалы с низкой теплопроводностью используются для утепления, с высокой — для переноса или отвода тепла. Например, радиаторы делают из алюминия, меди или стали, так как они хорошо передают тепло, то есть имеют высокий коэффициент теплопроводности. Для утепления используются материалы с низким коэффициентом теплопроводности — они лучше сохраняют тепло. В случае если объект состоит из нескольких слоев материала, его теплопроводность определяется как сумма коэффициентов всех материалов. При расчетах, рассчитывается теплопроводность каждой из составляющих «пирога», найденные величины суммируются. В общем получаем теплоизоляцонную способность ограждающей конструкции (стен, пола, потолка).

Теплопроводность строительных материалов показывает количество тепла, которое он пропускает за единицу времени

Есть еще такое понятие как тепловое сопротивление. Оно отображает способность материала препятствовать прохождению по нему тепла. То есть, это обратная величина по отношению к теплопроводности. И, если вы видите материал с высоким тепловым сопротивлением, его можно использовать для теплоизоляции. Примером теплоизоляционных материалов может случить популярная минеральная или базальтовая вата, пенопласт и т.д. Материалы с низким тепловых сопротивлением нужны для отведения или переноса тепла. Например, алюминиевые или стальные радиаторы используют для отопления, так как они хорошо отдают тепло.

Таблица теплопроводности теплоизоляционных материалов

Чтобы в доме было проще сохранять тепло зимой и прохладу летом, теплопроводность стен, пола и кровли должна быть не менее определенной цифры, которая рассчитывается для каждого региона. Состав «пирога» стен, пола и потолка, толщина материалов берутся с таким учетом чтобы суммарная цифра была не меньше (а лучше — хоть немного больше) рекомендованной для вашего региона.

Коэффициент теплопередачи материалов современных строительных материалов для ограждающих конструкций

При выборе материалов надо учесть, что некоторые из них (не все) в условиях повышенной влажности проводят тепло гораздо лучше. Если при эксплуатации возможно возникновение такой ситуации на продолжительный срок, в расчетах используют теплопроводность для этого состояния. Коэффициенты теплопроводности основных материалов, которые используются для утепления, приведены в таблице.

Часть информации взята нормативов, которые прописывают характеристики определенных материалов (СНиП 23-02-2003, СП 50.13330.2012, СНиП II-3-79* (приложение 2)). Те материал, которые не прописаны в стандартах, найдены на сайтах производителей. Так как стандартов нет, у разных производителей они могут значительно отличаться, потому при покупке обращайте внимание на характеристики каждого покупаемого материала.

Таблица теплопроводности строительных материалов

Стены, перекрытия, пол, делать можно из разных материалов, но так повелось, что теплопроводность строительных материалов обычно сравнивают с кирпичной кладкой. Этот материал знаю все, с ним проще проводить ассоциации. Наиболее популярны диаграммы, на которых наглядно продемонстрирована разница между различными материалами. Одна такая картинка есть в предыдущем пункте, вторая — сравнение кирпичной стены и стены из бревен — приведена ниже. Именно потому для стен из кирпича и другого материала с высокой теплопроводностью выбирают теплоизоляционные материалы. Чтобы было проще подбирать, теплопроводность основных строительных материалов сведена в таблицу.

Сравнивают самые разные материалы

Древесина — один из строительных материалов с относительно невысокой теплопроводностью. В таблице даны ориентировочные данные по разным породам. При покупке обязательно смотрите плотность и коэффициент теплопроводности. Далеко не у всех они такие, как прописаны в нормативных документах.

Металлы очень хорошо проводят тепло. Именно они часто являются мостиком холода в конструкции. И это тоже надо учитывать, исключать прямой контакт используя теплоизолирующие прослойки и прокладки, которые называются термическим разрывом. Теплопроводность металлов сведена в другую таблицу.

Как рассчитать толщину стен

Для того чтобы зимой в доме было тепло, а летом прохладно, необходимо чтобы ограждающие конструкции (стены, пол, потолок/кровля) должны иметь определенное тепловое сопротивление. Для каждого региона эта величина своя. Зависит она от средних температур и влажности в конкретной области.

Термическое сопротивление ограждающих
конструкций для регионов России

Для того чтобы счета за отопление не были слишком большими, подбирать строительные материалы и их толщину надо так, чтобы их суммарное тепловое сопротивление было не меньше указанного в таблице.

Расчет толщины стены, толщины утеплителя, отделочных слоев

Для современного строительства характерна ситуация, когда стена имеет несколько слоев. Кроме несущей конструкции есть утепление, отделочные материалы. Каждый из слоев имеет свою толщину. Как определить толщину утеплителя? Расчет несложен. Исходят из формулы:

Формула расчета теплового сопротивления

R — термическое сопротивление;

p — толщина слоя в метрах;

k — коэффициент теплопроводности.

Предварительно надо определиться с материалами, которые вы будете использовать при строительстве. Причем, надо знать точно, какого вида будет материал стен, утепление, отделка и т. д. Ведь каждый из них вносит свою лепту в теплоизоляцию, и теплопроводность строительных материалов учитывается в расчете.

Сначала считается термическое сопротивление конструкционного материала (из которого будет строится стена, перекрытие и т.д.), затем «по остаточному» принципу подбирается толщина выбранного утеплителя. Можно еще принять в расчет теплоизоляционных характеристики отделочных материалов, но обычно они идут «плюсом» к основным. Так закладывается определенный запас «на всякий случай». Этот запас позволяет экономить на отоплении, что впоследствии положительно сказывается на бюджете.

Пример расчета толщины утеплителя

Разберем на примере. Собираемся строить стену из кирпича — в полтора кирпича, утеплять будем минеральной ватой. По таблице тепловое сопротивление стен для региона должно быть не меньше 3,5. Расчет для этой ситуации приведен ниже.

1. Для начала просчитаем тепловое сопротивление стены из кирпича. Полтора кирпича это 38 см или 0,38 метра, коэффициент теплопроводности кладки из кирпича 0,56. Считаем по приведенной выше формуле: 0,38/0,56 = 0,68. Такое тепловое сопротивление имеет стена в 1,5 кирпича.
2. Эту величину отнимаем от общего теплового сопротивления для региона: 3,5-0,68 = 2,82. Эту величину необходимо «добрать» теплоизоляцией и отделочными материалами.

Рассчитывать придется все ограждающие конструкции

Если бюджет ограничен, минеральной ваты можно взять 10 см, а недостающее покроется отделочными материалами. Они ведь будут изнутри и снаружи. Но, если хотите, чтобы счета за отопление были минимальными, лучше отделку пускать «плюсом» к расчетной величине. Это ваш запас на время самых низких температур, так как нормы теплового сопротивления для ограждающих конструкций считаются по средней температуре за несколько лет, а зимы бывают аномально холодными. Потому теплопроводность строительных материалов, используемых для отделки просто не принимают во внимание.

Коэффициенты теплопроводности строительных материалов в таблицах

Сегодня очень остро стоит вопрос рационального использования ТЭР. Непрерывно прорабатываются пути экономии тепла и энергии с целью обеспечения энергетической безопасности развития экономики как страны, так и каждой отдельной семьи.

Создание эффективных энергоустановок и систем теплоизоляции (оборудования, обеспечивающего наибольший теплообмен (например, паровых котлов) и, наоборот, от которого он нежелателен (плавильные печи)) невозможно без знания принципов теплопередачи.

Изменились подходы к тепловой защите зданий, возросли требования к строительным материалам. Любой дом нуждается в утеплении и системе отопления. Поэтому при теплотехническом расчёте ограждающих конструкций важен расчёт показателя теплопроводности.

Понятие теплопроводности

Теплопроводность – это такое физическое свойство материала, при которой тепловая энергия внутри тела переходит от самой горячей его части к более холодной. Значение показателя теплопроводности показывает степень потери тепла жилыми помещениями. Зависит от следующих факторов:

• плотности предмета: возрастает с её увеличением;
• структуры: к примеру, дерево с поперечными волокнами отличается большим термическим сопротивлением, чем с продольными;
• пористости: чем выше значение, тем меньше средняя плотность;
• характера пустот и пор: материалы с сообщающимися порами имеют большую теплопроводность, с закрытыми мелкозернистыми порами – меньшую;
• влажности: сухие предметы менее теплопроводны;
• температуры – теплообмен уменьшается с её увеличением;
• давления – показатель увеличивается с ростом давления.

Количественно оценить свойство предметов пропускать тепловую энергию можно посредством коэффициента теплопроводности. Очень важно сделать грамотный выбор строительных материалов, утеплителя для достижения наибольшего сопротивления теплопередачи. Просчёты или неразумная экономия в будущем могут привести к ухудшению микроклимата в помещении, сырости в здании, мокрым стенам, душным комнатам. А главное – к большим расходам на отопление.

Для сравнения ниже представлена таблица теплопроводностей материалов и веществ.

Коэффициенты теплопроводности различных материалов, таблица

Таблица теплопроводности строительных материалов

Часть информации взята нормативов, которые прописывают характеристики определенных материалов (СНиП 23-02-2003, СП 50.13330.2012, СНиП II-3-79* (приложение 2)). Те материал, которые не прописаны в стандартах, найдены на сайтах производителей. Так как стандартов нет, у разных производителей они могут значительно отличаться, потому при покупке обращайте внимание на характеристики каждого покупаемого материала.

Таблица теплопроводности строительных материалов

Стены, перекрытия, пол, делать можно из разных материалов, но так повелось, что теплопроводность строительных материалов обычно сравнивают с кирпичной кладкой. Этот материал знаю все, с ним проще проводить ассоциации. Наиболее популярны диаграммы, на которых наглядно продемонстрирована разница между различными материалами. Одна такая картинка есть в предыдущем пункте, вторая — сравнение кирпичной стены и стены из бревен — приведена ниже. Именно потому для стен из кирпича и другого материала с высокой теплопроводностью выбирают теплоизоляционные материалы. Чтобы было проще подбирать, теплопроводность основных строительных материалов сведена в таблицу.

 

 

Помогла ли вам статья?

SCIRP Открытый доступ

Издательство научных исследований

Журналы от A до Z

Журналы по темам

• Биомедицинские и биологические науки.
• Бизнес и экономика
• Химия и материаловедение.
• Информатика. и общ.
• Науки о Земле и окружающей среде.
• Машиностроение
• Медицина и здравоохранение
• Физика и математика
• Социальные науки. и гуманитарные науки

Журналы по тематике  

• Биомедицина и науки о жизни
• Бизнес и экономика
• Химия и материаловедение
• Информатика и связь
• Науки о Земле и окружающей среде
• Машиностроение
• Медицина и здравоохранение
• Физика и математика
• Социальные и гуманитарные науки

Публикация у нас

• Представление статьи
• Информация для авторов
• Ресурсы для экспертной оценки
• Открытые специальные выпуски
• Заявление об открытом доступе
• Часто задаваемые вопросы

Публикуйте у нас  

• Представление статьи
• Информация для авторов
• Ресурсы для экспертной оценки
• Открытые специальные выпуски
• Заявление об открытом доступе
• Часто задаваемые вопросы

Подпишитесь на SCIRP

Свяжитесь с нами

	клиент@scirp. org
	+86 18163351462 (WhatsApp)
	1655362766
	Публикация бумаги WeChat

Недавно опубликованные статьи

Недавно опубликованные статьи

Подпишитесь на SCIRP

Свяжитесь с нами

	клиент@scirp. org
	+86 18163351462 (WhatsApp)
	1655362766
	Публикация бумаги WeChat

Бесплатные информационные бюллетени SCIRP

Copyright © 2006-2023 Scientific Research Publishing Inc. Все права защищены.

Вершина

Термическая характеристика тунисского гипсового гипса в качестве строительного материала Научно-исследовательская работа по теме «Материаловедение»

Доступно на сайте www.sciencedirect.com

ScienceDirect

Energy Procedia 42 (2013) 680 — 688

Средиземноморский форум по зеленой энергии (MGEF-13)

Термическая характеристика тунисской гипсовой штукатурки как

строительного материала

Mohammed Ben Mansour1,a; Шериф Амель Сукаина 2,а; Brahim Benhamou3 и

Sadok Ben Jabrallah2,a*

a LETTM, Факультет наук Туниса, Тунисский университет Эль-Манар, Тунис 1 Факультет наук Бизерты, Зарзуна, 7021 Бизерта, Карфагенский университет, Тунис 2 Ecole Natinale d’Architecture et d’Urbanisme, 2026, Сиди-Бу-Саид, Тунис 3 LMFE, Ассоциированное исследовательское подразделение CNRST, Факультет естественных наук Семалия, Университет Кади Айяд, Марракч, Марокко

Abstract

Одной из задач по снижению энергопотребления в строительном секторе во всем мире является разработка соответствующих строительных материалов. Благодаря своим тепловым свойствам гипсовая штукатурка является одним из таких материалов. Тунис занимает второе место в мире по производству гипса. Он используется почти исключительно в декоративных целях, хотя обладает интересными тепловыми свойствами. Это исследование посвящено термическим характеристикам тунисской гипсовой штукатурки из региона Мекнасси. Особое внимание уделено влиянию температуры и содержания воды на теплопроводность. Зависимость теплопроводности гипса от температуры демонстрирует интересное поведение для стен зданий. Для объяснения такого поведения был проведен термический анализ с помощью ДСК.

© 2013 Авторы. ОпубликованоElsevierLtd.

Отбор и рецензирование под ответственность KES International

ключевые слова: гипсовая штукатурка, теплопроводность, DSC

1. Введение

Строительный сектор является крупным потребителем энергии во всем мире. Одной из задач по сокращению этого потребления является разработка соответствующих строительных материалов. Благодаря своим тепловым свойствам гипсовая штукатурка является одним из таких материалов. Тунис занимает второе место в мире по производству гипса,

* Автор, ответственный за переписку. Тел.: +00216 725; факс: +00216 72590566 Адрес электронной почты: [email protected]

1876-6102 © 2013 Авторы. Опубликовано Elsevier Ltd. Отбор и рецензирование под ответственность KES International doi: 10.1016/j .egypro .2013. 11.070

, хотя его внутренний рынок потребляет только около 2% продукции и используется почти исключительно в декоративных целях. Многие исследования были посвящены экспериментальному определению теплофизических свойств строительных материалов. В литературе разработано несколько методик [1-13]. Различные строительные материалы, изученные этими методами, показывают, что их теплофизические свойства связаны с условиями эксплуатации, включая температуру и содержание воды. Гипс представляет собой материал, обладающий хорошей термической, акустической и огнестойкостью в основном благодаря своим термическим свойствам как гигроскопичного материала [14,15].

При повышении средней температуры гипс поглощает значительное количество тепла за счет своих внутренних химических изменений [16]. Несмотря на эти качества, гипс в строительстве используется недостаточно. Это исследование направлено на изучение влияния температуры и содержания воды на тепловые свойства тунисской гипсовой штукатурки из Мекнасси. 9тепловой поток [Вт]

Индексы

H нагреваемая сторона C холодная сторона

p штукатурка w вода

1 внутренний цилиндр 2 внешний цилиндр

i, j положения термопар в одинаковом осевом положении

2. Экспериментальное исследование

2.1 Экспериментальная установка

Изготовлена ​​экспериментальная установка для измерения теплопроводности в стационарном режиме методом радиального потока (рис. 1). Он состоит из двух коаксиальных цилиндров с радиусами ri = 3,5 мм, r2 = 50 мм и длиной L = 450 мм. Внутренний цилиндр несет электрический нагреватель сопротивления. Внешний цилиндр охлаждается циркулирующей водой через медный змеевик, обернутый вокруг его внешней поверхности, чтобы поддерживать постоянную и равномерную температуру.

Образец помещается между двумя цилиндрами. Для минимизации осевых тепловых потерь основания устройства уплотнены двумя тефлоновыми дисками. Эти диски фиксируются двумя

алюминиевые диски. Согласно рекомендациям [17, 18], наша экспериментальная установка является бесконечно длинной, так как отношение ее длины к внешнему диаметру больше 4. Таким образом, осевой теплопроводностью можно пренебречь.

Рис. 1: Экспериментальное устройство Рис. 2: Расположение термопар

2.2 Методика и условия эксперимента

Если предположить, что вся мощность, подаваемая электрическим генератором, полностью преобразуется в тепло за счет эффекта Джоуля в резистивном нагревателе, тепловой поток равен ,

® = U.I (1)

Экспериментальная установка оснащена термопарами типа К, подключенными к системе сбора данных. На интерфейсы образец-цилиндры наклеены шесть термопар (по 3 с каждой стороны в разных осевых положениях). Двенадцать термопар размещены в различных радиальных и осевых положениях образца (рис. 2). Эти термопары используются для проверки симметрии теплового потока.

Термопары были хорошо откалиброваны, и прибор прошел множество предварительных испытаний, таких как: однородность межфазной температуры, установление стационарного режима, симметрия теплового потока и достоверность измерений проводимость, полученная устройством. Это последнее было проведено с помощью эталонных образцов. В стационарном режиме результаты теплопроводности получают из закона Фурье,

2 .n.L(Tt-Tj)

где r и rj — радиальное положение, при котором температуры T; и Tj измеряются. Измеренная теплопроводность гипсового порошка и затвердевшего гипса составляет соответственно k = (0,10 ± 0,04) Вт/м K и k = (0,22 ± 0,03) Вт/м K. Эти результаты полностью согласуются с данными литературы [19]. , 20].

3. Результаты и обсуждение

3.1 Порошковая штукатурка

3.1.1 Влияние температуры на теплопроводность порошковой штукатурки

На рис. 3 показано изменение теплопроводности гипсового порошка в зависимости от температуры нагревательного цилиндра. Мы можем выделить две зоны. Для первого, где Т находится в пределах от 50°С до 110°С, теплопроводность незначительно снижается с 0,103 до 0,094 Вт/м·К. Это снижение связано с испарением содержания воды в гипсе. Во второй зоне, соответствующей Т > 110 °С, теплопроводность гипсового порошка несколько увеличивается, а затем остается постоянной.

0.1150.11£ 0.1056

* 0.0950.090.085-

008l-1-1-1-1-1-1-1-1-1-

«0 50 0 5 0 5 0 5 0 0 150 200 030 250

T(°C)

Рисунок 3: Изменение теплопроводности порошковой штукатурки в зависимости от температуры

3.1.2 Термический анализ с помощью дифференциального сканирующего калориметра (ДСК) результаты, найденные выше.Термическое поведение мощности гипса показано на рисунке 4. На этом рисунке видны три пика.Первые, около T=77°C и 175°C, соответствуют испарению свободной воды.Наиболее важные пик по тепловому потоку соответствует ангидриту III. Третий пик, возникающий около T = 350°C, соответствует слабо экзотермической химической реакции, при которой молекулярная структура ангидрита III перестраивается в нерастворимое состояние ангидрита II. h3O теряет оставшуюся воду и превращается в сульфат кальция CaSO4, так называемый ангидрит III.

11_i_i_i_i_

0 50 100 150 200 250

T(°C)

Литература представлена ​​на рис. 6. Обнаружено приемлемое совпадение, так как теплопроводность гипсовой штукатурки различается в зависимости от ее происхождения. Следует отметить, что результаты Султана [22] являются численными. Сравнивая наши результаты с результатами, полученными Harmanthy et al. [23], мы наблюдаем постоянство в диапазоне температур 40-70°С. В этой области теплопроводность увеличивается с 0,22 до 0,26 Вт/м·К в нашем случае и с 0,23 до 0,24 Вт/м·К в работе Харманти и др. В интервале температур 100-220°С наблюдается снижение значения теплопроводности. Это уменьшение, как сообщалось выше, связано с обезвоживанием гипса.

1 1 1 1 1 1 • 1 ■ Andersson et al [21]

—•— Harmanthy [23]

▲ Sultan [22]

▼ Настоящая работа

i A_A* A A* T 9000 •

■ ▼

■ • ___-M'»‘

— ~ ~- —

U. Ui-.-1-.-1-.-1-.-1-.-1-.-1 -,-1-.-1-.-

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 T(°C)

.2 Термический анализ методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) 9h3O. Второй пик возникает при 180°C и соответствует дегидратации полугидратов с образованием растворимого ангидрита CaSO4

50 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 T(°C)

, скорость нагрева 5°С/мин 3.2.3. Тепловое сопротивление затвердевшей штукатурки

Для количественной оценки теплоизоляционных свойств исследуемого образца толщиной е = 2,9 см изменение его теплового сопротивления с температурой представлено на рис. 8. Видно, что затвердевшая штукатурка обладает теплоизоляционными свойствами как его температура повышается выше T = 100°C. Это свойство интересно для зданий, так как оштукатуренные стены могут выступать в качестве противопожарной перегородки.

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220

T(°C)

изменение теплопроводности затвердевшей штукатурки в зависимости от ее состава. Соотношение смешивания Е = 0 соответствует гипсовому порошку. По мере увеличения коэффициента смешивания гипса его теплопроводность увеличивается. Таким образом, для стен зданий рекомендуется минимальное соотношение смешивания. На рис. 10 показаны изменения термического сопротивления затвердевшей штукатурки в зависимости от соотношения ее компонентов. Увеличение

коэффициент смешивания приводит к снижению термического сопротивления с 3,64 К/Вт для E = 0 до 0,0957 К/Вт для E = 0,8. Это снижение свидетельствует об отрицательном влиянии присутствия воды на теплоизоляционную способность гипса. Следовательно, использование низкого соотношения смешивания позволяет улучшить теплоизоляцию.

0,2 ​​0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

Рисунок 9: Изменение теплопроводности затвердевшей штукатурки в зависимости от соотношения компонентов.

0,4 0,5 Е

0,7 0,8

Рисунок 10: Изменение термического сопротивления затвердевшей штукатурки в зависимости от ее соотношения (e = 2,9 см)

4. Заключение

Это исследование направлено на определение термических характеристик гипсовой штукатурки, которая широко распространена в Тунисе. Изготовлено экспериментальное устройство, основанное на методе радиального потока, которое использовалось для измерения теплопроводности гипсового порошка и затвердевшего гипса. Мы сосредоточимся на влиянии температуры и содержания воды. Поведение теплопроводности исследуемой гипсовой штукатурки в зависимости от температуры представляет интересные характеристики для стен зданий. Это поведение было подтверждено анализом ДСК. Эти результаты объясняют использование гипсовой штукатурки в качестве противопожарных стен в зданиях. Также изучалось влияние соотношения компонентов смеси (т.е. содержания воды) на теплопроводность гипсовой штукатурки. Результаты показывают, что содержание воды существенно изменяет тепловые свойства затвердевшей штукатурки. Теплопроводность гипса сильно зависит от соотношения смешивания.

Ссылки

[1] Паркер. У.Дж., Р.Дж. Дженкинс, К.П. Батлер, Г.Л. Эбботт., Мгновенный метод определения температуропроводности, теплоемкости и теплопроводности, Журнал прикладной физики, том 32, № 9, стр. 1679-1684, 1961.

[2] Degiovanni. A., diffusivité et méthode Flash, Revue Générale de Thermique, Volume 185, pp. 420-441, 1977.

[3] Degiovanni. А, М. Лоран., Новая методика идентификации термальной диффузии для метода вспышки, Журнал прикладной физики, том 21, № 3, стр. 229.-237, 1986.

[4] Фабио. С М, Рената. Н Т., Применение инфракрасной термографии для количественного определения пространственных и теплофизических параметров скрытых включенных объектов, Прикладная теплотехника, том 27, стр. 2378-2384, 2007.

[5] Фриз. Д.А., Пек. A.J., О цилиндрическом зондовом методе измерения теплопроводности со специальной ссылкой на почвы, Aust.J.Phys, Volume 11, pp. 225-271, 1958.

[6] Coquard. Д, Бейлис. Д и Кенар. D., Экспериментальное и теоретическое исследование метода горячей проволоки применительно к теплоизоляторам низкой плотности, Международный журнал тепло- и массообмена, том 49. , стр. 4511-4524, 2006.

[7] Чжан. X, Деджованни. A., Mesure de l’effusivité thermique de matériaux solides et homogènes par une méthode de sonde plane, Journal de Physique III, Volume 6, pp.1243-1265, 1993.

[8] Jannot. Ю, Зубир. A., Полная квадруполярная модель горячего диска, Measurement Science and Technology, Volume18, pp 1229-1234, 2007.

[9] Gustafsson S.E., Методы переходного плоского источника для измерения теплопроводности и температуропроводности твердых материалов, Rev. , Sci.Instrum., Том 62, стр. 797-804, 1991.

[10] Gustafsson S.E., Karawacki. Э., Хан М.Н., Нестационарные методы горячей полосы для одновременного измерения теплопроводности и температуропроводности твердых тел и жидкостей, J. Phys. Д: заявл. Phys., Volume 12, pp. 1411-1421, 1979.

[11] Jannot. Ю., Меукам Т.П., Упрощенный метод оценки для определения коэффициента теплоотдачи и теплопроводности с использованием дешевой горячекатаной полосы, Наука и техника измерений, том 15, стр. 1932-1938, 2004.

[12] Лосось. D., Теплопроводность изоляции с использованием защищенных нагревательных пластин, включая последние разработки и источник справочных материалов, Измерительная наука и техника, том 12, стр. 89-98, 2001.

[13] Xaman. Дж, Лира. Л, Арс. J., Анализ распределения температуры в защищенном нагревательном аппарате для измерения теплопроводности, Прикладная теплотехника, том 29, стр. 617-623, 2009.

[14] Kontogeorgos. Д.А., Фонти. MA, Кинетика реакции гипсокартона при повышенных температурах, Thermochimica Acta, Volume 529, стр. 6-13, 2012.

[15] Манцелло. С.Л., Ганн. Р.Г., Кукук.С.Р., Дэвид. Б.Л., Влияние типа гипсокартона (X или C) на реальные противопожарные характеристики перегородок, Fire and Materials, Volume 31, pp. 425-442, 2007.

Влагоперенос на удельную теплоемкость гипсокартонных листов при высоких температурах // Строительство и строительные материалы. Том 23. С. 675-686. А.Д., Измерение теплопроводности полупроводников при высоких температурах, British Journal of Applied Physics, Volume 12, pp. 675-678, 1961.

[18] Глен А.С., Глассбереннер С., Теплопроводность германия от 3 К до 1020 К, Физический обзор, Том 120, стр. 782, 1960.

[19] ВандерХейден. ГХА, Хуйнинк. H.P., Kopinga.K., Перенос влаги и обезвоживание в нагретом гипсе, исследование ЯМР, Chemical Engineering Science, Volume 66, pp. 4241-4250, 2011.

строительные пожары, Университет Кентербери, Новая Зеландия, 2001 г.

[21] Андерссон. Л, Янссон. Б., Аналитический расчет огня с гипсом — теоретическое и экспериментальное исследование. Институт проектирования пожарной безопасности, Лунд, Швеция.

[22] Султан. М.А., Модель для прогнозирования теплопередачи через неизолированные ненагруженные стеновые конструкции из гипсокартона со стальными стойками, подверженные воздействию огня. Национальная пожарная лаборатория, Институт исследований в области строительства, Национальный исследовательский совет Канады, Оттава, Онтарио, Канада, 1996.

[23] Harmathy TZ., The SFPE Handbook of Fire Protection Engineering.