Palitra21.ru

Домашний уют — журнал
5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как определить коэффициент теплопроводности бетона и от чего он зависит

Как определить коэффициент теплопроводности бетона и от чего он зависит?

При выполнении мероприятий по строительству зданий или ремонту ранее возведенных построек важно надежно теплоизолировать стены строения. Для уменьшения объема тепловых потерь и снижения затрат на поддержание комфортной температуры важно ответственно подойти к выбору теплоизоляционных материалов и выполнению тепловых расчетов. Решая задачи, связанные с обеспечением энергоэффективности бетонных строений, необходимо учитывать теплопроводность бетона. Этот показатель характеризует способность проводить тепло и является одной из наиболее важных характеристик.

Теплопроводность бетонного массива

Влияние теплопроводности на микроклимат внутри помещения

Среди большого разнообразия материалов бетонный массив считается достаточно популярным. Его ключевым свойством считается степень теплопередачи. Чтобы избежать непредвиденных теплопотерь, нужно учитывать это значение еще при составлении проекта теплоизоляции. В таком случае постройка будет как надежной и долговечной, так и комфортной для пребывания.

Если определить коэффициент теплопроводности бетона и найти подходящие материалы теплоизоляции, это позволит получить такие преимущества:

  • снизить затраты тепловой энергии;
  • уменьшить расходы на отопление;
  • организовать в помещении комфортный микроклимат.

Зависимость микроклимата в доме от степени теплопередачи объясняется следующими особенностями:

  1. По мере роста значений увеличивается интенсивность подачи тепла. В результате помещение быстрее остывает, но так же быстрее прогревается.
  2. Если теплопередача снижается, тепло долго удерживается внутри здания и не выходит наружу.

В результате степень проводимости тепловой энергии становится ключевым фактором, определяющим комфорт пребывания в доме. В зависимости от особенностей материала, он может обладать разной структурой и свойствами, а также теплопроводностью. Перед выбором блоков нужно внимательно изучить их эксплуатационные свойства и подготовить грамотный проект.

Зависимость от различных показателей

Теплоизоляционные характеристики бетона, кирпича, гипсокартона, дерева и многих других стройматериалов зависят от ряда параметров. Например:

  • Влаги.
  • Пористости.
  • Плотности.

Чем больше пор в детали, тем она теплее, а тяжелый стройматериал — прочнее. В современных условиях строительства используются различные типы материала. Но их условно можно поделить на два основных — это тяжелые и легкие пенистые типы.

Тяжелый сорт бетона тоже можно разделить на два вида: тяжелые и особо тяжелые. Для усиления прочности во второй вид добавляют различные наполнители — магнетит, металлический скреп, барит и др. Особо тяжелый бетон применяется при строительстве объектов, нуждающихся в защите от радиации. Плотность материала в этой категории начинается от 2500 кг/куб. м.

Обычный тяжелый бетон изготавливают с добавлением гранита, диабаза, известняка, на основе горного щебня. Плотность материала здесь варьируется от 1500 до 2500 кг/куб. м.

Легкий сорт бетона тоже можно поделить на две группы. Довольно часто в строительных работах используют виды на базе пористого наполнителя, в роли которого выступают шлак, керамзит, пемза и др.

Для изготовления второй группы применяется обычный наполнитель, который вспенивается в процессе замеса. В итоге получается материал с очень большим количеством пор.

Теплоизоляция легкого бетона, конечно же, высокая, но вот прочность гораздо ниже тяжелого. Применяются такие стройматериалы при сооружении зданий, которые не подвергаются серьезным перегрузкам.

Ячеистый бетон можно разделить по назначению:

  • Теплоизолирующий (плотностью до 800 кг/куб.м).
  • Конструкционно-теплоизолирующий (плотность до 1350 кг/куб. м).
  • Конструкционный (до 1850 кг/куб.м).

Теплоизоляционные блоки чаще всего применяют для утепления стен, которые возводили из кирпича или цементного раствора. Кроме того, из такого бетона можно соорудить небольшие ограждающие конструкции.

К конструкционно-теплоизолирующим и просто конструкционным видам можно отнести керамзитобетон, шлакопемзобетон, пенобетон и др. Их можно использовать в качестве теплоизоляционного и строительного материала.

Влияние плотности и заполнителей на термические свойства

Диаграмма теплопроводности материалов

Пояснение. Теплопроводностью материала называется его способность переносить внутреннюю энергию от горячих участков к холодным посредством хаотического движения молекул. Данное понятие является противоположностью термическому сопротивлению, которое означает способность верхних слоёв материала препятствовать распространению тепла.

Какие бывают бетоны

Примечание. Бетоном называют искусственный камень, получаемый при размешивании и твердении вяжущего компонента (в данном случае — цемент), воды, песка и более крупного заполнителя (щебень, гравий, керамзит, пластик). Его цена зависит от плотности материала и способа изготовления.

Монолитные ЖБ стены

  1. Бетоны в первую очередь классифицируются по своей плотности, так они бывают: 1) особо лёгкие, где плотность составляет менее 500кг/м 3 ; 2) лёгкие — от 500кг/м 3 до 1800кг/м 3 ; 3) тяжёлые — от 1800кг/м 3 до 2500кг/м 3 ; 4) особо тяжёлые — от 2500кг/м 3 и выше.
  2. Также материал классифицируется по структуре и бывает: 1) крупнозернистым; 2) ячеистым; 3) поризованным; 4) плотным. При этом коэффициент теплопроводности железобетона, который относится к четвёртому классу, является самым высоким и составляет от 1,28 Вт/м*K до 1,51 Вт/м*K, то есть, чем выше плотность, тем легче и быстрее внутренняя энергия (тепло) передаётся на более холодные участки.
  3. Бетоны могут классифицироваться по виду вяжущего вещества:
  • цементные;
  • силикатные;
  • гипсовые;
  • шлакощелочные;
  • полимербетоны;
  • полимерцементные.
Читать еще:  ГОСТ 25597-83 Цементы тампонажные. Классификация

Безусловно, полимеры обладают наиболее низкой теплопроводностью, поэтому коэффициент теплопроводности полистиролбетона самый низкий — от 0,057Вт*⁰C до 0,2Вт*⁰C (в зависимости от плотности), то есть, ним можно утеплять помещение.

  1. Ну и, конечно, все ЖБИ классифицируются по назначению и бывают:
  • конструкционными;
  • конструкционно-теплоизоляционными;
  • теплоизоляционными;
  • гидротехническими;
  • дорожными;
  • химически устойчивыми.

Нас в данном случае интересует 2-ой и 3-ий пункты, где ЖБК при сравнительно малой толщине способны обеспечить не только несущую способность, но и сохранить тепло в помещении. Например, коэффициент теплопроводности пенобетона в зависимости от наполнителя (песок, зола) и назначения составляет от 0,08Вт*⁰C до 0,29Вт*⁰C, а коэффициент теплопроводности газобетона, учитывая те же параметры, от 0,072Вт*⁰C до 0,183Вт*⁰C.

Строительство

ЗаполнительМасса (кг/м 3 )Средний коэффициент теплопроводности (Вт/м*⁰C)
Штыкованный бетон (цемент 165кг/м 3 )
Пемза7750,193
Кусковой пористый и доменный гранулированный шлак10450,324
Котельный шлак11900,314
Песок, котельный шлак14500,461
Песок, кирпичный щебень16600,620
Песок, гравий20551,319
Трамбованный бетон (цемент 165кг/м 3 )
Пемза8640,24
Кусковой пористый и доменный гранулированный шлак11400,327
Котельный шлак12580,335
Песок, котельный шлак13400,393
Песок, кирпичный щебень15600,544
Песок, гравий18160,733
Трамбованный бетон (цемент 245кг/м 3 )
Пемза8850,262
Кусковой пористый и доменный гранулированный шлак11650,317
Котельный шлак13000,348
Песок, котельный шлак13750,42
Песок, кирпичный щебень18200,7
Песок, гравий21271,372

Таблица теплопроводности бетонов в сухом виде

Стены из пеноблоков. Фото

Масса (кг/м 3 )Среднее количество ячеек/см 2 (штук)Средний диаметр ячеек (мм)Средний коэффициент теплопроводности (Вт/м*⁰C)
2532210,630,069
282531,280,087
314231,860,101
3682010,640,088
3731610,710,088
366880,970,098
370601,170,102
4151860,660,096
4151230,810,102
420421,380,112
5632840,510,129
5392020,610,11
5591450,710,127
580940,890,14
6113000,490,14
633701,070,154
620221,790,158
9133130,410,217
927580,960,234
956221,53

Таблица теплопроводности пенобетонов в сухом виде

В настоящее время, благодаря изобилию материалов на строительном рынке, при строительстве дома своими руками можно выбрать наиболее «тёплые» элементы для кладки, что в дальнейшем скажется на стоимости эксплуатации (меньший расход энергоносителей для отопительных приборов). Например, коэффициент теплопроводности керамзитобетонных блоков с плотностью 1000кг/м 3 составляет 0,41Вт/м⁰C, что вдвое меньше аналогичного показателя кирпичной кладки!

Читать еще:  Применение мастик. Экспертные решения от фундамента до кровли

А вот коэффициент теплопроводности керамзитобетона с плотностью 1200кг/м 3 будет больше — 0,52Вт/м⁰C и так далее, но любой из таких блоков подойдёт для малоэтажного строительства, следовательно, настоящий материал как нельзя лучше подходит для частного сектора.

Конечно, здесь может возникнуть проблема из-за более высокой стоимости, но можно также использовать более дешёвые ячеистые блоки с другим наполнителем из пено-, газо- или шлакобетона. Конечно, очень важно учитывать способность материала впитывать волу — чем она больше, тем хуже, так как мокрая кладка превосходно проводит тепло и в таких случаях потребуется дополнительная лицевая отделка с гидробарьером.

Утепление и показатели теплопроводности бетона

Сравнительная таблица теплопроводности различных видов материала:

В зависимости от вида стройматериала, используемого при строительстве дома, проводятся дополнительные изоляционные работы. Это приводит к повышению способности стен к удерживанию тепла. Бетон выступает, как самостоятельный стройматериал, который требует утепления, или утеплитель. Во втором случае материал не подходит для строительства несущих конструкций, так как имеет низкую прочность. Как видно из таблицы, теплопроводность монолитного железобетона самая высокая, поэтому из него строят ответственные объекты, а при необходимости повышения теплоизоляционных способностей здания применяют пенополистирол, минвату или керамзитобетон. Поэтому перед строительством дома оценивают возможные пути потери тепла и проводят утепление помещения.

Классификация бетонов

Основное разделение бетонных растворов производится по их плотности, вот почему этот технический показатель стоит на первом месте определения теплопроводности материала.
Чтобы показать, как влияет плотность на способность проводить тепло, необходимо рассмотреть все группы классификации. Приведем несколько примеров бетонных растворов, которые чаще других используются в строительстве. Вот таблица их теплопроводности.

БетонТеплопроводность, Вт/м К.
С щебнем1,3
С песком0,7
Пористый1,4
Сплошной1,75
Теплоизоляционный0,18

Тяжелый

Таблица наглядно демонстрирует, что чем тяжелее наполнитель, тем выше теплопроводность бетонного раствора. То есть большой вес материала, а значит, и высокая плотность говорят о том, что изделие из него будет быстрее пропускать тепло.

Поэтому когда в сооружении фундамента дома применяется классическая рецептура изготовления бетонного раствора, где используется большое количество щебня, специалисты рекомендуют такое основание дополнительно утеплять (лучше снаружи).

По классификации бетонных растворов получается так: тяжелые виды (плотностью 1800—2500 кг/м³) обладают повышенной теплопроводностью, а легкие (плотностью 500-1800 кг/м³) пониженной. Соответственно их коэффициент будет варьироваться в диапазонах:

  • тяжелый – 1.2-1,5 Вт/м К;
  • легкий – 0,25-0,52 Вт/м К.

Теплоизоляционный

В таблице есть так называемый теплоизоляционный вид, в состав которого входят керамзит, шлаки, вместо песка добавляется вспученный перлит (мелкий речной песок). В эту же категорию можно отнести ячеистые виды бетонов.

У этого материала самый низкий коэффициент теплопроводности. Правда, его прочность тоже очень низкая. Но назначение этой марки – создание именно теплоизоляционных слоев. Из него не производятся несущие конструкции.

Что такое теплопроводность: определение

При возведении зданий и сооружений могут использоваться разные материалы. Жилые и производственные постройки в условиях российского климата обычно утепляются. То есть, при их строительстве применяются специальные изоляторы, основным назначением которых является поддержание комфортной температуры внутри помещений. При расчете необходимого количества минеральной ваты или пенополистирола в обязательном порядке принимается во внимание теплопроводность использованного для возведения ограждающих конструкций основного материала.

Очень часто здания и сооружения в нашей стране строятся из разных видов бетона. Также для этой цели использу ю тся кирпич и дерево. Собственно самой теплопроводностью называется способность вещества к переносу энергии в своей толще в силу движения молекул. Идти подобный процесс может, как в твердых частях материала, так и в его порах. В первом случае он называется кондукцией, во втором — конвекцией. Остывание материала гораздо быстрее идет в его твердых частях. Воздух, заполняющий поры, задерживает тепло, конечно же, лучше.

Читать еще:  Делаем штроборез для газобетона своими руками

О понятии теплопроводности

Теплопроводностью обладают все твердые, жидкие и газообразные вещества. Энергию от нагретого участка более холодному передают хаотично движущиеся частицы — молекулы, атомы, электроны. Чем ближе друг к другу они расположены, тем активнее происходит теплообмен.

Плотность материала напрямую влияет на его способность проводить тепло. Например, кирпич по сравнению с ячеистым бетоном более плотный, лучше проводит тепловую энергию. Кирпичная стена толщиной 500 мм также защищает помещение от теплопотерь, как легкобетонная толщиной 300 мм. Железобетон плотнее керамзитобетона в три раза, соответственно, он более теплопроницаемый.

Бетон представляет собой сложную неоднородную структуру. Входящие в состав компоненты обладают разной способностью теплопередачи. Наименьшую имеет воздух в капиллярах цементного камня и микрополостях внутри заполнителя. Чем материал пористее, тем хуже передается тепловая энергия.

Закономерную связь между видом заполнителя и теплопроводностью бетона подтверждают опыты материаловедов Довжика В. Г., Миснара А. Они установили, что чем мельче размер замкнутых пор в теле монолита, тем хуже передается тепло.

Третий фактор, влияющий на теплопроводность — влажность. Вода проводит тепло в 20 раз лучше воздуха. Заполняя поры бетона, она ухудшает теплоизоляционные качества. Зимой возможно промерзание увлажненного слоя ограждающей конструкции.

Основные показатели теплоотдачи

Коэффициент проводимости тепла вычисляется на основании двух критериев:

  • типа использованного заполнителя, который оказывает существенное влияние на плотность стройматериалов;
  • климатических условий.

Классификация бетонных смесей осуществляется по плотности. Именно по этой причине фактор разновидности заполнителя столь важен. На величину теплопроводности влияют строительные стандарты.

К примеру, различные составляющие бетона имеют разный коэффициент теплоотдачи:

  • монолитные бетоны – 1,75;
  • пористые бетоны – 1,4;
  • щебень – 1,3;
  • песок – 0,7;
  • теплозащитные составы – 0,18.

Таким образом, можно подвести итог, что чем тяжелее наполнитель, тем выше коэффициент теплопроводности раствора. Тяжелые бетоны обладают увеличенной плотностью, а значит хуже сохраняют тепло. Как следствие, строения, изготовленные из смеси с добавлением щебня, нуждаются в дополнительном утеплении. В свою очередь, керамзитобетон с низким уровнем теплопроводности (всего 0,41) не нуждаются в теплозащитном материале.

Калькулятор расчёта толщины стены по теплопроводности

На практике подобные данные применяют часто и не только профессиональными проектировщиками. Нет ни одного закона, запрещающего самостоятельно создавать проект своего будущего дома. Главное, чтобы тот соответствовал всем нормативам и СНиПам. Чтобы рассчитать теплопроводность стены, можно воспользоваться специальным калькулятором. Подобное «чудо прогресса» можно как установить к себе на компьютер в качестве приложения, так и воспользоваться услугой онлайн.

Окно расчёта калькулятора

В нём нет премудростей. Просто выбираешь необходимые данные и получаешь готовый результат.

Расчёт толщины стен с использованием глиняного обыкновенного кирпича на цементно-песчаном растворе

Существуют и более сложные калькуляторы расчёта, где учитываются все слои стен, пример подобного расчётного «механизма» показан на фото ниже.

Расчёт проводимости тепла всех прослоек стен

Конечно, теплоэффективность будущего здания – это вопрос, требующий пристального внимания. Ведь от него зависит, насколько тепло будет в доме и насколько экономно будет его отапливать. Для каждого климатического региона существуют свои нормы коэффициентов теплопроводности ограждающих конструкций. Можно рассчитать самостоятельно теплоэффективность, но если возникают проблемы, лучше обратиться за помощью к специалистам.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector