Коэффициент теплопроводности материалов как найти

Ведущие тенденции современного строительства – это возведение домов с максимальной энергоэффективностью. То есть с возможностью создания и поддержания комфортных условий проживания при минимальных затратах энергоносителей. Понятно, что многим нашим строителям, ведущим возведение своих жилых владений самостоятельно, до таких показателей пока далековато, но стремиться к этому – необходимо всегда.

Прежде всего, это касается минимизации тепловых потерь через строительные конструкции. Достигается такое снижение эффективной термоизоляцией, выполненной на основании теплотехнических расчетов. Проектирование в идеале должны проводить специалисты, но часто обстоятельства понуждают владельцев жилья и такие вопросы брать в свои руки. Значит, необходимо иметь общие представления о базовых понятиях строительной теплотехники. Прежде всего – что такое теплопроводность строительных материалов, в чем она измеряется, как просчитывается.

Если разобраться с этими «азами», то будет проще всерьез, со знанием дела , а не по наитию, заниматься вопросами утепления своего жилья.

Что такое теплопроводность, какими единицами измерения она описывается?

Если не рассматривать каких-то теоретических условий, то в реальности все физические тела, жидкости или газы обладают способностью к передаче тепла. Иными словами, чтобы было понятнее, если какой-то объект начинают нагревать с одной из сторон, он становится проводником тепла, нагреваясь сам и передавая тепловую энергию дальше. Точно так же – и при охлаждении, только с «обратным знаком».

Даже на простом бытовом уровне всем понятно, что эта способность выражена у разных материалов в очень отличающейся степени. Например, одно дело мешать готовящееся на плите кипящее блюдо деревянной лопаткой, и совсем другое – металлической ложкой, которая практически моментально разогреется до такой температуры, что ее невозможно будет держать в руках. Этот пример наглядно показывает, что теплопроводность металла во много раз выше, чем у дерева.

И таких примеров – масса, буквально на каждом шагу. Например, прикоснитесь рукой к обычной деревянной двери в комнате, и к металлической ручке, прикрученной на ней. По ощущениям – ручка холоднее. Но такого не может быть – все предметы в помещении имеют примерно равную температуру. Просто металл ручки быстрее отвел на себя тепло тела, что и вызвало ощущения более холодной поверхности.

Коэффициент теплопроводности материала

Этот коэффициент показывает способность материала передавать определенное количество тепла на определённое расстояние за единицу времени. Причем, это показатель характеризует именно материал, то есть без привязки к каким бы то ни было размерам.

Такие коэффициенты рассчитаны для практически любых строительных и иных материалов. Ниже в данной публикации приведены таблицы для различных групп – растворов, бетонов, кирпичной и каменной кладки, утеплителей, древесины, металлов и т.д. Даже беглого взгляда на них достаточно, чтобы убедиться, насколько эти коэффициенты могут отличаться.

Очень часто производители стройматериалов того или иного предназначения в череде паспортных характеристик указывают и коэффициент теплопроводности.

Материалы, которые отличаются высокой проводимостью тепла, например, металлы, как раз и находят часто применение в роли теплоотводов или теплообменников. Классический пример – радиаторы отопления, в которых чем лучше их стенки будут передавать нагрев от теплоносителя, тем эффективнее их работа.

А вот для большинства строительных материалов – ситуация обратная. То есть чем меньше коэффициент теплопроводности материала, из которого возведена условная стенка, тем меньше тепла будет терять здание с приходом холодов. Или, тем меньше можно будет сделать толщину стены при одинаковых показателях теплопроводности.

И на титульной картинке к статье, и на иллюстрации ниже показаны весьма наглядные схемы, как будет различаться толщина стены из разных материалов при равных способностях удержать тепло в доме. Комментарии, наверное, не нужны.

В справочной литературе часто указывается не одно значение коэффициента теплопроводности для какого-то материала, а целых три. (А иногда – и больше, так как этот коэффициент может меняться с изменением температуры). И это – правильно, так как на теплопроводные качества влияют и условия эксплуатации. И в первую очередь – влажность.

Это свойственно большинству материалов – при насыщении  влагой коэффициент теплопроводности увеличивается. И если ставится цель выполнить расчеты максимально точно, с привязкой к реальным условиям эксплуатации, то рекомендуется не пренебрегать этой разницей.

Итак, коэффициент может даваться расчетный, то есть для совершенно сухого материала и лабораторных условий. Но для реальных расчетов берут его или для режима эксплуатации А, или для режима Б.

Эти режимы складываются консолидировано из климатических особенностей региона и из особенностей эксплуатации конкретного здания (помещения).

Тип своей климатической зоны по уровню влажности можно определить по предлагаемой карте-схеме:

Особенности влажностного режима помещений определяются по следующей таблице:

Таблица определения влажностного режима помещений

Влажностной режим помещения	Относительная влажность внутреннего воздуха при температуре:
	до 12°С	от 13 до 24°С	25°С и выше
Сухой	до 60%	до 50%	до 40%
Нормальный	от 61 до 75%	от 51 до 60%	от 41 до 50%
Влажный	76% и более	от 61 до 75%	от 51 до 60%
Мокрый	–	76% и более	61% и более

Кстати, о влажности!..

А хорошо ли вы представляете себе, что такое относительная влажность воздуха. И какой она должна быть в помещениях для поддержания комфортного микроклимата? Если с этим ясности нет – добро пожаловать к специальной публикации нашего портала, посвященной приборам измерения относительной влажности.

Итак, имея данные карты-схемы и таблицы, можно по второй таблице определиться с выбором режима А или Б, от которого будет зависеть реальная величина коэффициента теплопроводности.

Таблица для выбора режима эксплуатации ограждающих конструкций

Влажностной режим помещения (по таблице)	Зоны влажности (в соотвествии с картой-схемой)
	3 – сухая	2 – нормальная	1 – влажная
Сухой	А	А	Б
Нормальный	А	Б	Б
Влажный или мокрый	Б	Б	Б

Вот по этому режиму и выбирается из табличных данных наиболее близкий к реальности коэффициент теплопроводности.

Таблицы будут приведены ниже, под теоретической частью.

Сопротивление теплопередаче

Такая единица измерения есть, и называется она сопротивлением теплопередаче. Ее можно считать обратной величиной коэффициенту теплопроводности, с одновременным учетом толщины материала.

Обозначается сопротивление теплопередаче (или, как его часто именуют, термическое сопротивление) латинской буквой R. Если «плясать» от коэффициента теплопроводности, то определяется оно по следующей формуле.

R = h/λ

где:

R — сопротивление теплопередаче однослойной однородной ограждающей конструкции, м²×℃/Вт;

h — толщина этого слоя, выраженная в метрах;

λ — коэффициент теплопроводности материала, из которого изготовлена эта ограждающая конструкция, Вт/(м×℃).

Очень часто в строительстве используются многослойные конструкции. В том числе одним из слоев нередко выступает утеплительный материал с очень низким коэффициентом теплопроводности – специально, чтобы максимально повысить значение термического сопротивления. Дело в том, что общее значение суммируется из сопротивлений всех слоев, составляющих ограждающую конструкцию. И к ним добавляется сопротивление приграничных слоев воздуха на внешней и внутренней поверхностях конструкции.

Формула сопротивления перегородки с n-слоев будет такой:

Rsum = R₁ + R₂ + …+Rn + Rai + Rao

где:

Rsum— суммарное термическое сопротивление ограждающей конструкции;

 R₁ … Rn— сопротивления слоев, от 1 до n;

Rai— сопротивление пристенного слоя воздуха внутри;

Rao— сопротивление пристенного слоя воздуха снаружи.

Для каждого из слоев сопротивление рассчитывается отдельно, исходя из коэффициента теплопроводности материала и толщины.

Есть специальная методика расчета и коэффициентов воздушных прослоек вдоль стены снаружи и внутри. Но для упрощенных расчётов их вполне можно взять равными суммарно 0,16 м²×℃/Вт – большой погрешности не будет.

Кстати, если в конструкции перегородки предусмотрена воздушная полость, не сообщающаяся с внешним воздухом, то она тоже дает весомую добавку к общему сопротивлению теплопередаче. Значения сопротивления теплопередаче воздушных изолированных прослоек показаны в таблице ниже:

Таблица термических сопротивлений замкнутых воздушных прослоек

Толщина воздушной прослойки, в метрах	В и Г ▲	Г▼
	tв > 0 ℃	tв < 0 ℃	tв > 0 ℃	tв < 0 ℃
0.01	0.13	0.15	0.14	0.15
0.02	0.14	0.15	0.15	0.19
0.03	0.14	0.16	0.16	0.21
0.05	0.14	0.17	0.17	0.22
0.1	0.15	0.18	0.18	0.23
0.15	0.15	0.18	0.19	0.24
0,2-0,3	0.15	0.19	0.19	0.24
Примечания:
В и Г ▲ – воздушная прослойка вертикальная, или горизонтальная, с рапространением тепла снизу вверх
Г▼ – воздушная прослойка горизонтальная при распространении тепла сверху вниз
tв > 0 ℃ – положительная температура воздуха в прослойке
tв < 0 ℃ – отрицательная температура воздуха в прослойке
Если любая из поверхностей воздушной прослойки, или обе одновременно, оклеены алюминиесвой фольгой, то значение сопротивления теплопередаче принимают вдвое большим.

Таблицы коэффициентов теплопроводности различных групп строительных материалов

Таблица коэффициентов теплопроводности кирпичных кладок и каменных облицовок стен

Наименование материала	ρ Средняя плотность материала кг/м³	λ₀ Коэффициент теплопроводности в идеальных условиях и в сухом состоянии Вт/(м×℃)	λА Коэффициент теплопроводности для условий эксплуатации А Вт/(м×℃)	λБ Коэффициент теплопроводности для условий эксплуатации Б Вт/(м×℃)
Кирпичная кладка из сплошного кирпича на различных растворах
Стандартный керамический (глиняный) – на цементно-песчаном кладочном растворе	1800	0,56	0,70	0,81
Стандартный керамический на цементно-шлаковом растворе	1700	0,52	0,64	0,76
Стандартный керамический на цементно-перлитовом растворе	1600	0,47	0,58	0,70
Силикатный на цементно-песчаном кладочном растворе	1800	0,70	0,76	0,87
Трепельный термооизоляционный, на цементно-песчаном кладочном растворе	1200	0,35	0,47	0,52
– то же, но с плотностью	1000	0,29	0,41	0,47
Шлаковый, на цементно-песчаном кладочном растворе	1500	0,52	0,64	0,70
Кладка из пустотного кирпича
Кирпич керамический, с плотностью 1400 кг/м³, на цементно-песчаном кладочном растворе	1600	0,47	0,58	0,64
– то же, но с плотностью кирпича 1300 кг/м³	1400	0,41	0,52	0,58
– то же, но с плотностью кирпича 1000 кг/м³	1200	0,35	0,47	0,52
Кирпич силикатный, одиннадцатипустотный, на цементно-песчаном кладочном растворе	1500	0,64	0,70	0,81
– то же, четырнадцатипустотный	1400	0,52	0,64	0,76
Кладка или облицовка поверхностей натуральным камнем
Гранит или базальт	2800	3,49	3,49	3,49
Мрамор	2800	2,91	2,91	2,91
Туф	2000	0,76	0,93	1,05
– то же, но с плотностью	1800	0,56	0,70	0,81
– то же, но с плотностью	1600	0,41	0,52	0,64
– то же, но с плотностью	1400	0,33	0,43	0,52
– то же, но с плотностью	1200	0,27	0,35	0,41
– то же, но с плотностью	1000	0,21	0,24	0,29
Известняк	2000	0,93	1,16	1,28
– то же, но с плотностью	1800	0,70	0,93	1,05
– то же, но с плотностью	1600	0,58	0,73	0,81
– то же, но с плотностью	1400	0,49	0,56	0,58

Таблица коэффициентов теплопроводности бетонов различного типа

Наименование материала	ρ кг/м³	λ₀ Вт/(м×℃)	λА Вт/(м×℃)	λБ Вт/(м×℃)
Бетоны на плотном заполнителе
Железобетон	2500	1.69	1.92	2.04
Бетон на натуральном гравии или щебне	2400	1.51	1.74	1.86
Бетоны на натуральных пористых заполнителях
Пемзобетон	1600	0.52	0.6	0.68
– то же, но с плотностью	1400	0.42	0.49	0.54
– то же, но с плотностью	1200	0.34	0.4	0.43
– то же, но с плотностью	1000	0.26	0.3	0.34
– то же, но с плотностью	800	0.19	0.22	0.26
Туфобетон	1800	0.64	0.87	0.99
– то же, но с плотностью	1600	0.52	0.7	0.81
– то же, но с плотностью	1400	0.41	0.52	0.58
– то же, но с плотностью	1200	0.29	0.41	0.47
Бетон на вулканическом шлаке	1600	0.52	0.64	0.7
– то же, но с плотностью	1400	0.41	0.52	0.58
– то же, но с плотностью	1200	0.33	0.41	0.47
– то же, но с плотностью	1000	0.24	0.29	0.35
– то же, но с плотностью	800	20	0.23	0.29
Бетоны на искусственных пористых наполнителях
Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией	1200	0.41	0.52	0.58
– то же, но с плотностью	1000	0.33	0.41	0.47
– то же, но с плотностью	800	0.23	0.29	0.35
Керамзитобетон на керамзитовом песке или керамзитопенобетон	1800	66	0.8	0.92
– то же, но с плотностью	1600	0.58	0.67	0.79
– то же, но с плотностью	1400	0.47	0.56	0.65
– то же, но с плотностью	1200	0.36	0.44	0.52
– то же, но с плотностью	1000	0.27	0.33	0.41
– то же, но с плотностью	800	0.21	0.24	0.31
– то же, но с плотностью	600	0.16	0.2	0.26
– то же, но с плотностью	500	0.14	0.17	0.23
Керамзитобетон на перлитовом песке	1000	0.28	0.35	0.41
– то же, но с плотностью	800	0.22	0.29	0.35
Перлитобетон	1200	0.29	0.44	0.5
– то же, но с плотностью	1000	0.22	0.33	0.38
– то же, но с плотностью	800	0.16	0.27	0.33
– то же, но с плотностью	600	0.12	0.19	0.23
Шлакопемзобетон	1800	0.52	0.63	0.76
– то же, но с плотностью	1600	0.41	0.52	0.63
– то же, но с плотностью	1400	0.35	0.44	0.52
– то же, но с плотностью	1200	0.29	0.37	0.44
– то же, но с плотностью	1000	0.23	0.31	0.37
Шлакопемзопено и шлакопемзогазобетон	1600	0.47	0.63	0.7
– то же, но с плотностью	1400	0.35	0.52	0.58
– то же, но с плотностью	1200	0.29	0.41	0.47
– то же, но с плотностью	1000	0.23	0.35	0.41
– то же, но с плотностью	800	0.17	0.29	0.35
Вермикулетобетон	800	0.21	0.23	0.26
– то же, но с плотностью	600	0.14	0.16	0.17
– то же, но с плотностью	400	0.09	0.11	0.13
– то же, но с плотностью	300	0.08	0.09	0.11
Ячеистые бетоны
Газобетон, пенобетон, газосиликат, пеносиликат	1000	0.29	0.41	0.47
– то же, но с плотностью	800	0.21	0.33	0.37
– то же, но с плотностью	600	0.14	0.22	0.26
– то же, но с плотностью	400	0.11	0.14	0.15
– то же, но с плотностью	300	0.08	0.11	0.13
Газозолобетон, пенозолобетон	1200	0.29	0.52	0.58
– то же, но с плотностью	1000	0.23	0.44	0.59
– то же, но с плотностью	800	0.17	0.35	0.41

Таблица коэффициентов теплопроводности строительных растворов на цементной, известковой, гипсовой основе

Наименование материала	ρ кг/м³	λ₀ Вт/(м×℃)	λА Вт/(м×℃)	λБ Вт/(м×℃)
Обычный цементно-песчаный раствор	1800	0.58	0.76	0.93
Сложный раствор из цемента, песка, извести	1700	0.52	0.7	0.87
Цементно-шлаковый раствор	1400	0.41	0.52	0.64
Цементно-перлитовый раствор	1000	0.21	0.26	0.3
– то же, но с плотностью	800	0.16	0.21	0.26
Известково-песчаный раствор	1600	0.47	0.7	0.81
– то же, но с плотностью	1200	0.35	0.47	0.58
Гипсово-перлитовый раствор	600	0.14	0.19	0.23
Гипсово-перлитовый поризованный раствор	500	0.12	0.15	0.19
– то же, но с плотностью	400	0.09	0.13	0.15
Гипсовые плиты литые конструкционные	1200	0.35	0.41	0.47
– то же, но с плотностью	1000	0.23	0.29	0.35
Листы гипсокартона (сухая штукатурка)	800	0.15	0.19	0.21

Таблица коэффициентов теплопроводности дерева, изделий на основе древесины, а также других природных материалов

Наименование материала	ρ кг/м³	λ₀ Вт/(м×℃)	λА Вт/(м×℃)	λБ Вт/(м×℃)
Хвойная древесина (сосна иди ель) поперек волокон	500	0,09	0,14	0,18
– они же — вдоль волокон	500	0,18	0,29	0,35
Древесина плотных лиственных пород (дуб, бук, ясень) поперек волокон	700	0,1	0,18	0,23
– они же — вдоль волокон	700	0,23	0,35	0,41
Клееная фанера	600	0,12	0,15	0,18
Облицовочный картон	1000	0,18	0,21	0,23
Картон строительный многослойный	650	0,13	0,15	0,18
Плиты древесно-волокнистые (ДВП), древесно-стружечные (ДСП), ориентированно-стружечные (ОСП)	1000	0,15	0,23	0,29
– то же, но для плотности	800	0,13	0,19	0,23
– то же, но для плотности	600	0,11	0,13	0,16
– то же, но для плотности	400	0,08	0,11	0,13
– то же, но для плотности	200	0,06	0,07	0,08
Плиты фибролитовые, арболит на основе портландцемента	800	0,16	0,24	0,3
– то же, но для плотности	600	0,12	0,18	0,23
– то же, но для плотности	400	0,08	0,13	0,16
– то же, но для плотности	300	0,07	0,11	0,14
Плиты камышитовые	300	0,07	0,09	0,14
– то же, но для плотности	200	0,06	0,07	0,09
Плиты торфяные термоизоляционные	300	0,064	0,07	0,08
– то же, но для плотности	200	0,052	0,06	0,064
Пакля строительная	150	0,05	0,06	0,07

Таблица коэффициентов теплопроводности материалов, применяемых в термоизоляционных целях

Наименование материала	ρ кг/м³	λ₀ Вт/(м×℃)	λА Вт/(м×℃)	λБ Вт/(м×℃)
Минеральная вата, стекловата
Маты минеральной ваты прошивные или на синтетическом связующем	125	0.056	0.064	0.07
– то же, но для плотности	75	0.052	0.06	0.064
– то же, но для плотности	50	0.048	0.052	0.06
Плиты минеральной ваты на синтетическом и битумном связующих — мягкие, полужесткие и жесткие	350	0.091	0.09	0.11
– то же, но для плотности	300	0.084	0.087	0.09
– то же, но для плотности	200	0.07	0.076	0.08
– то же, но для плотности	100	0.056	0.06	0.07
– то же, но для плотности	50	0.048	0.052	0.06
Плиты минеральной ваты на органофосфатном связующем — повышенной жесткости	200	0.064	0.07	0.076
Плиты из стеклянного штапельного волокна на синтетическом связующем	50	0.056	0.06	0.064
Маты и полосы из стеклянного волокна прошивные	150	0.061	0.064	0.07
Синтетические утеплители
Пенополистирол	150	0.05	0.052	0.06
– то же, но для плотности	100	0.041	0.041	0.052
– то же, но для плотности	40	0.038	0.041	0.05
Пенопласт ПХВ-1 и ПВ-1	125	0.052	0.06	0.064
– то же, но для плотности	100 и менее	0.041	0.05	0.052
Пенополиуретан плитный	80	0.041	0.05	0.05
– то же, но для плотности	60	0.035	0.041	0.041
– то же, но для плотности	40	0.029	0.04	0.04
Пенополиуретан напылением	35	0.027	0.033	0.035
Плиты из резольноформальдегидного пенопласта	100	0.047	0.052	0.076
– то же, но для плотности	75	0.043	0.05	0.07
– то же, но для плотности	50	0.041	0.05	0.064
– то же, но для плотности	40	0.038	0.041	0.06
Пенополиэтилен	30	0.03	0.032	0.035
Плиты из полиизоцианурата (PIR)	35	0.024	0.028	0.031
Перлитопласт-бетон	200	0.041	0.052	0.06
– то же, но для плотности	100	0.035	0.041	0.05
Перлитофосфогелевые изделия	300	0.076	0.08	0.12
– то же, но для плотности	200	0.064	0.07	0.09
Каучук вспененный	85	0.035	0.04	0.045
Утеплители на натуральной основе
Эковата	60	0.041	0.054	0.062
– то же, но для плотности	45	0.038	0.05	0.055
– то же, но для плотности	35	0.035	0.042	0.045
Пробка техническая	50	0.037	0.043	0.048
Листы пробковые	220	0.035	0.041	0.045
Плиты льнокостричные термоизоляционные	250	0.054	0.062	0.071
Войлок строительный шерстяной	300	0.057	0.065	0.072
– то же, но для плотности	150	0.045	0.051	0.059
Древесные опилки	400	0.092	1.05	1.12
– то же, но для плотности	200	0.071	0.078	0.085
Засыпки минеральные
Керамзит – гравий	800	0.18	0.21	0.23
– то же, но для плотности	600	0.14	0.17	0.2
– то же, но для плотности	400	0.12	0.13	0.14
– то же, но для плотности	300	0.108	0.12	0.13
– то же, но для плотности	200	0.099	0.11	0.12
Шунгизит – гравий	800	0.16	0.2	0.23
– то же, но для плотности	600	0.13	0.16	0.2
– то же, но для плотности	400	0.11	0.13	0.14
Щебень из доменного шлака, шлаковой пемзы и аглоперита	800	0.18	0.21	0.26
– то же, но для плотности	600	0.15	0.18	0.21
– то же, но для плотности	400	1.122	0.14	0.16
Щебень и песок из вспученного перлита	600	0.11	0.111	0.12
– то же, но для плотности	400	0.076	0.087	0.09
– то же, но для плотности	200	0.064	0.076	0.08
Вермикулит вспученный	200	0.076	0.09	0.11
– то же, но для плотности	100	0.064	0.076	0.08
Песок строительный сухой	1600	0.35	0.47	0.58
Пеностекло или газостекло
Пеностекло или газо-стекло	400	0.11	0.12	0.14
– то же, но для плотности	300	0.09	0.11	0.12
– то же, но для плотности	200	0.07	0.08	0.09

Таблица коэффициентов теплопроводности кровельных, гидроизоляционных, облицовочных, рулонных и наливных напольных покрытий

Наименование материала	ρ кг/м³	λ₀ Вт/(м×℃)	λА Вт/(м×℃)	λБ Вт/(м×℃)
Асбестоцементные
Листы асбестоцементные плоские («плоский шифер»)	1800	0.35	0.47	0.52
– то же, но для плотности	1600	0.23	0.35	0.41
На битумной основе
Битумы нефтяные строительные и кровельные	1400	0.27	0.27	0.27
– то же, но для плотности	1200	0.22	0.22	0.22
– то же, но для плотности	1000	0.17	0.17	0.17
Асфальтобетон	2100	1.05	1.05	1.05
Изделия из вспученного перлита на битумном связующем	400	0.111	0.12	0.13
– то же, но для плотности	300	0.067	0.09	0.099
Рубероид, пергамин, толь, гибкая черепица	600	0.17	0.17	0.17
Линолеумы и наливные полимерные полы
Линолеум поливинилхлоридный многослойный	1800	0.38	0.38	0.38
– то же, но для плотности	1600	0.33	0.33	0.33
Линолеум поливинилхлоридный на тканевой подоснове	1800	0.35	0.35	0.35
– то же, но для плотности	1600	0.29	0.29	0.29
– то же, но для плотности	1400	0.23	0.23	0.23
Пол наливной полиуретановый	1500	0.32	0.32	0.32
Пол наливной эпоксидный	1450	0.029	0.029	0.029

Таблица коэффициентов теплопроводности металлов и стекла

Наименование материала	ρ кг/м³	λ₀ Вт/(м×℃)	λА Вт/(м×℃)	λБ Вт/(м×℃)
Сталь, в том числе – арматурная стержневая	7850	58	58	58
Чугун	7200	50	50	50
Алюминий	2600	221	221	221
Медь	8500	407	407	407
Бронза	7500÷9300	25÷105	25÷105	25÷105
Латунь	8100÷8800	70÷120	70÷120	70÷120
Стекло кварцевое оконное	2500	0.76	0.76	0.76

Сейчас для утепления различных строений используются, преимущественно, синтетические материалы. Они имеют отличные характеристики, а также в большинстве своем очень удобны в монтаже.

Исходя из значений в таблицах выше, из категории синтетических утеплителей одним из самых энергоэффективных является PIR-плита. При плотности всего 35 кг/м³ коэффициент теплопроводности у нее в среднем составляет 0,024 Вт/м*К. Но он может быть и меньше в зависимости от технологии производства PIR-плиты у того или иного производителя.

Так, например, PIR-плиты LOGICPIR от российского производителя ТЕХНОНИКОЛЬ имеют показатель теплопроводности всего 0,022 Вт/м*К. Почему значение так снижается? Дело в том, что этот вид утеплителя с обеих сторон имеет фольгированный слой. Фольга, как известно, сама по себе способна отлично отражать тепловую энергию в обратную сторону, то есть в помещение. Благодаря этому свойству энергоэффективность материала растет, а теплопотери в доме снижаются. Таким образом PIR-утеплитель, имеющий такой слой с одной и другой стороны, гораздо лучше выполняет свои функции, чем, например, PIR-материал с бумажным технологическим покрытием.

В целом же LOGICPIR — обычная PIR-плита, которая представляет собой пористый материал с множеством микроячеек, наполненных воздухом. Она очень тонкая (толщина варьируется в пределах 2-5 см), легкая, не нагружает строительные конструкции, но при этом прочная и достаточно плотная, чтобы выдерживать некоторые физические воздействия. Инертна к химическим воздействиям, биологически устойчива и, кроме того, не склонна к возгораниям.

Во время эксплуатации (а срок использования PIR-плит LOGICPIR составляет 50 лет) материал не теряет своих свойств. Его коэффициент теплопроводности не меняется даже при намокании: сам по себе утеплитель не впитывает воду. Дополнительную парозащиту обеспечивает и тот самый фольгированный слой — если при монтаже плит проклеить все стыки алюминиевым скотчем, то формируется непрерывный слой пароизоляции, не пропускающий влагу. Словом, это неплохой вариант синтетического утеплителя с одними из самых высоких характеристик.

Видео: Утепление каркасного дома PIR плитами

Для чего используются такие расчеты в практическом приложении?

Оценка эффективности имеющейся термоизоляции

А для чего бывает необходимо вычислять это сопротивление, какая от этого практическая польза?

Такими расчетами можно очень точно оценить степень термоизоляции своего жилья.

Дело в том, что для различных климатических регионов России специалистами рассчитаны так называемые нормативные показатели этого сопротивления теплопередаче, отдельно для стен, перекрытий и покрытий. То есть если сопротивление конструкции отвечает этой норме, то за утепление можно быть спокойным.

Значение этих нормированных сопротивлений для разных строительных конструкций можно найти, воспользовавшись предлагаемой картой схемой.

Если не дотягивает – надо принимать меры, усиливать термоизоляцию, чтобы минимизировать потери тепла. И, стало быть, решить обратную задачу. То есть с использованием той же формулы (сопротивление от коэффициента теплопроводности и толщины) найти ту толщину утепления, которая восполнит имеющийся «дефицит» до нормы.

Ну а если термоизоляции пока нет, то тут и вовсе все просто. Тогда потребуется определить, какой слой выбранного утеплительного материала обеспечит выход на нормированное значение сопротивления теплопередаче.

Определение уровня тепловых потерь

Еще одна важная задача – это определение величины тепловых потерь через ограждающую конструкцию. Такие вычисления бывают необходимы когда, например, определяется требуемая мощность системы отопления. Как по помещениям — для правильной расстановки обогревательных приборов (радиаторов), так и общая — для выбора оптимальной модели котла.

Дело в том, что это сопротивление описывается еще одной формулой, уже от разницы температур и количества тепла, уходящего через ограждающую конструкцию площадью один квадратный метр.

R = Δt / q

Δt — разница температур по обе стороны конструкции, ℃.

q — удельное количество теряемого тепла, Вт.

То есть если известна площадь ограждающей конструкции и ее термическое сопротивление (определенное, например, через толщину и коэффициент теплопроводности), если известно, для каких условий производится расчет (например, нормальная температура в помещении и самые сильные морозы, присущие данной местности), то можно спрогнозировать и тепловые потери через эту конструкцию.

Q = S × Δt/R

Q — теплопотери через ограждающую конструкцию, Вт.

S — площадь этой конструкции, м².

Такие расчеты в помещении проводятся для всех ограждающих конструкций, контактирующих с холодом, и затем определяется суммарные потери, которые должны компенсироваться системой отопления. Или, если эти потери получаются слишком большими – это становится побудительным мотивом к усовершенствованию системы термоизоляции – что-то с ней не так.

Еще одна ремарка. Это мы говорили о конструкциях, состоящих из нескольких слоев разных строительных и утеплительных материалов. А как быть с окнами? Как для них просчитывается сопротивление теплопередаче?

Методика здесь – несколько иная, и самостоятельно заниматься такими расчетами вряд ли имеет смысл. Можно воспользоваться таблицей, в которой уже имеются готовые значения сопротивления для различных типов конструкций окон.

Таблица приведенных значений сопротивления теплопередаче для окон, остекленных балконных дверей, световых проемов (фонарей)

Материал и схема запонения проема	Приведенное термическое Ro, м ² × °С/Вт
	Д и ПВХ	А
Двойное остекление в спаренных переплетах	0.4	–
Двойное остекление в раздельных переплетах	0.44	0,34*
Тройное остекление в раздельно-спаренных переплетах	0.55	0.46
Однокамерный стеклопакет:
– из обычного стекла	0.38	0.34
– из стекла с твердым селективным покрытием	0.51	0.43
– из стекла с мягким селективным покрытием	0.56	0.47
Двухкамерный стеклопакет:
– из обычного стекла (с межстекольным расстоянием 6 мм)	0.51	0.43
– из обычного стекла (с межстекольным расстоянием 12 мм)	0.54	0.45
– из стекла с твердым селективным покрытием	0.58	0.48
– из стекла с мягким селективным покрытием	0.68	0.52
– из стекла с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном	0.65	0.53
Обычное стекло и однокамерный стеклопакет в раздельных переплетах:
– из обычного стекла	0.56	–
– из стекла с твердым селективным покрытием	0.65	–
– из стекла с мягким селективным покрытием	0.72	–
– из стекла с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном	0.69	–
Обычное стекло и двухкамерный стеклопакет в раздельных переплетах:
– из обычного стекла	0.68	–
– из стекла с твердым селективным покрытием	0.74	–
– из стекла с мягким селективным покрытием	0.81	–
– из стекла с твердым селективным покрытием и заполнением аргоном	0.82	–
Два однокамерных стеклопакета в спаренных переплетах	0.7	–
Два однокамерных стеклопакета в раздельных переплетах	0.74	–
Четырехслойное остекление в двух спаренных переплетах	0.8	–
Блоки стеклянные пустотные (с шириной кладочных швов 6 мм) размером:
-200×200 ×100 мм	0,31 (без переплета)
-250×250 ×100 мм	0,33 (без переплета)
Примечания:
Д и ПВХ – переплеты из дерева или пластика (поливинилхлорида)
А – переплеты из алюмииия
* – перепеты из стали
все указанные значения даны для площади остекления 75% от площади светового проема

Понятно, что тепловые потери будут считаться,  исходя из площади остекления и разницы температур.

Надо заметить, что профессиональные теплотехнические расчеты учитывают еще и множество различных поправочных коэффициентов, в том числе на инсоляцию (воздействие солнечных лучей), светопоглощающие и отражающие свойства поверхностей, неоднородность конструкций и другие. Но для самостоятельной первичной оценки достаточно и того алгоритма, что приведен выше.

Для любителей же более обстоятельного подхода можно порекомендовать следующий видеосюжет:

Видео: Алгоритмы профессионального расчета сопротивления теплопередаче стен

Мы же завершим публикацию онлайн-калькулятором, который вполне позволяет на бытовом уровне решить ряд задач, о которых шла речь выше.

Калькулятор расчета термического сопротивления ограждающей конструкции

Перейти к расчётам

Пояснения по работе с калькулятором

Программа несложна, но все же требует некоторых пояснений.

Предлагаемый алгоритм расчета позволяет провести вычисления сопротивления теплопередаче для любой ограждающей конструкции, включающей от одного до пяти различных слоев.

• Первый слой пусть будет считаться по умолчанию основным. Для него указывается:

— его толщина в миллиметрах (так сделано для удобства, а перевод в метры программа выполнит самостоятельно).

— коэффициент теплопроводности материала, из которого создан этот слой. Значение берется из таблиц, с учетом режима эксплуатации А или Б. При вводе значения в калькулятор вместо запятой в качестве десятичного разделителя используется точка.

• Вторым слоем предлагается указать имеющуюся (если есть) или планируемую термоизоляцию. Здесь уже на выбор – если оставить по умолчанию «нет», то программа проигнорирует этот слой. Если согласиться – появятся поля ввода данных, те же толщина и коэффициент теплопроводности.
• Аналогично по выбору пользователя вводятся или игнорируются еще три произвольных слоя. Это, кстати, могут быть внешняя и внутренняя отделка, если она выполнена из значимых для теплопроводности материалов, многослойная кладка стены и т.п.
• Если задача стоит только в определении сопротивления теплопередаче, то можно сразу переходить к клавише «РАССЧИТАТЬ…».
• Ну а если есть желание еще и найти величину тепловых потерь через рассчитываемую ограждающую конструкцию, то ставится отметка «да, включить дополнительный расчёт». В этом случае появятся еще три поля ввода данных – площадь ограждающей конструкции, температура в помещении и температура на улице.

Уличную температуру для расчетов, как правило, берут минимальную, свойственную самой холодной декаде зимы в регионе проживания. Так задается необходимый запас мощности отопительного оборудования и эффективности системы утепления. Домашнюю температуру обычно считают в пределах 20÷24 ℃ для жилых помещений. Для нежилых (подъезды, коридоры, кладовые и т.п.) можно ограничиться +15 ℃. Для ванных, душевых, бань – порядка 35 ℃.

Рассчитанное термическое сопротивление показывается первой строкой появляющегося результата. Если был выбран вариант с вычислением тепловых потерь, то их значение (в ваттах) будет указано во второй строке.

Теплопроводность строительных материалов стала популярной темой в последние годы. Это связано с тем, что люди стали чаще задумываться о том, как сэкономить на отоплении дома зимой, либо сделать их более экологичными (если они отапливаются на угле, мазуте или другом неэкологичном топливе).

Полагаем, многие из вас уже слышали, что одни материалы хорошо проводят тепло, а другие — не очень. Соответственно из одних дома получаются сразу теплыми, а из других — их обязательно нужно утеплять. Но как же все это считают? По каким критериям и формулам? Об этом мы расскажем вам в данной статье.

Коэффициент теплопроводности Лямбда. Что это такое?

Коэффициент λ (лямбда) — это, пожалуй, наиболее важный параметр всех теплоизоляционных материалов. Его значение указывает на то, сколько тепла материал может пропускать через себя. То есть его показатель теплопроводности.

Чем ниже значение коэффициента λ (лямбда), тем меньше проводимость материала и, следовательно, он лучше изолирован от тепловых потерь. Это означает, что при одинаковых условиях больше тепла будет проходить через вещество с большей теплопроводностью.

Как же высчитывается этот коэффициент? Согласно второму закону термодинамики, тепло всегда уходит в область более низкой температуры. Для тела в форме теплопроводного кубоида в стационарных условиях количество передаваемого тепла зависит от вещества, пропорционально поперечному сечению тела, разности температур и времени теплопередачи.

Таким образом формула расчет будет выглядеть так:

Q = λ (S ΔTt / d)

отсюда лямбда:

λ = (Q / t) · (d / S ΔT)

где:

• λ (лямбда) — коэффициент теплопроводности;
• ΔQ — количество тепла, протекающего через тело;
• t — время;
• L — длина тела;
• S — площадь поперечного сечения корпуса;
• ΔT — разность температур в направлении теплопроводности;
• d — толщина перегородки.

За единицу измерения теплопроводности принимается система СИ — [Вт / (м · К)]. Она выражает количество теплового потока через единицу поверхности материала заданной толщины, если разница температур между двумя его сторонами составляет 1 Кельвин. Измеряют все эти показатели в специальных строительных лабораториях.

От чего зависит теплопроводность?

Итак, как мы уже убедились, коэффициент теплопроводности λ (лямбда) характеризует интенсивность теплопередачи через конкретный материал.

Так, например, наиболее теплопроводными являются металлы, а самыми слабыми — газы. Еще все проводники электричества, такие как медь, алюминий, золото или серебро, также хорошо пропускают через себя тепло, в то время как электрические изоляторы (дерево, пластик, резина) наоборот задерживают его.

Что может повлиять на этот показатель, кроме самого материала? Например, температура. Теплопроводность изоляционных материалов увеличивается с повышением температуры, а у металлов — напротив, уменьшается. Еще может повлиять наличие примесей. Сплавы разнородных металлов обычно имеют более низкую теплопроводность, чем их легирующие элементы.

В целом, теплопроводность веществ зависит, в основном, от их структуры, пористости, и прежде всего от их плотности. Поэтому, если производитель заявляет о низком значении лямбда при низкой плотности материала, — эта информация, как правило, не имеет ничего общего с действительностью и просто рекламный ход.

Значения теплопроводности для различных материалов

Сравнить, насколько тот или иной материал может пропускать тепло, вы можете воспользовавшись данной таблицей:

Материал	Теплопроводность [Вт / (м · К)]
Полиуретановая пена	0,025 — 0,045
Воздух	0,03
Минеральная вата	0,031 — 0,045
Пенополистирол	0,032 — 0,045
Войлок, маты и плиты из минеральной ваты	0,042 — 0,045
Дерево	0,16 — 0,3 (сосна и ель), 0,22 — 0,4 (дуб)
Кирпич	0,15 – 1,31
Портландцемент	0,29
Вода	0,6
Обычный бетон	1 — 1,7
Железобетон	1,7
Стекло	0,8
Армированное стекло	1,15
Полиэфирная смола	0,19
Гипсовая штукатурка	0,4 — 0,57
Мрамор	2,07 – 2,94
Нержавеющая сталь	17
Чугун	50

Применение коэффициента теплопроводности в строительстве

В строительстве действует одно простое правило — коэффициенты теплопроводности изоляционных материалов должны быть как можно ниже. Все потому, что чем меньше значение λ (лямбда), тем меньше можно сделать толщину изоляционного слоя, чтобы обеспечить конкретное значение коэффициента теплопередачи через стены или перегородки.

В настоящее время производители теплоизоляционных материалов (пенополистирол, графитовые плиты или минеральная вата) стремятся минимизировать толщину изделия за счет уменьшения коэффициента λ (лямбда), например, для полистирола он составляет 0,032-0,045 по сравнению с 0,15-1,31 у кирпича.

Что касается строительных материалов, то при их производстве коэффициент теплопроводности не имеет столь большого значения, однако в последние годы наблюдается тенденция к производству строительных материалов с низким показателем λ (например, керамических блоков, структурных изоляционных панелей, блоков из ячеистого бетона). Такие материалы позволяют построить однослойную стену (без утеплителя) или с минимально возможной толщиной утеплительного слоя.

Важно: коэффициент теплопроводности лямбда зависит от плотности материала, поэтому при покупке, к примеру, пенополистирола, обратите внимание на вес продукта. Если вес слишком мал, значит плиты не имеют заявленной теплоизоляции. Добавим, что производитель обязан указывать заявленное значение коэффициента теплопроводности на каждой упаковке.

Какой же строительный материал самый теплый?

В настоящее время это пенополиуретан (ППУ) и его производные, а также минеральная (базальтовая, каменная) вата. Они уже зарекомендовали себя как эффективные теплоизоляторы и сегодня широко применяются в утеплении домов.

Для наглядности о том, насколько эффективны эти материалы, покажем вам следующую иллюстрацию. На ней отображено какой толщины материала достаточно, чтобы удерживать тепло в стене дома:

А как же воздух и газообразные вещества? — спросите вы. Ведь у них коэффициент Лямбда еще меньше? Это верно, Но если мы имеем дело с газами и жидкостями, помимо теплопроводности, здесь надо также учитывать и перемещение тепла внутри них — то есть конвекции (непрерывного движения воздуха, когда более теплый воздух поднимается вверх, а более холодный — опускается).

Подобное явление имеет место в пористых материалах, поэтому они имеют более высокие значения теплопроводности, чем сплошные материалы. Все дело в том, что небольшие частички газа (воздух, углекислый газ) скрываются в пустотах таких материалов. Хотя такое может случится и с другими материалами — в случае если воздушные поры в них будут слишком большими, в них может также начать происходить конвекция.

Разница между теплопроводностью и теплопередачей

Помимо коэффициента теплопроводности Лямбда существует также коэффициент теплопередачи U . Они звучат похоже, но обозначают совершенно разные вещи.

Так, если коэффициент теплопроводности является характеристикой определенного материала, то коэффициент теплопередачи U определяет степень теплоизоляции стены или перегородки. Проще говоря — коэффициент теплопроводности является исходным и напрямую влияет на значение коэффициента теплоотдачи U.

Если вам интересно получить больше информации на эту тему, а также узнать: какими материалами лучше всего утеплить ваш дом, в чем отличия между разными типами утеплителей, мы советуем прочитать эту статью.

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 17 октября 2022 года; проверки требуют 7 правок.

Теплопрово́дность — способность материальных тел проводить тепловую энергию от более нагретых частей тела к менее нагретым частям тела путём хаотического движения частиц тела (атомов, молекул, электронов и т. п.). Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества.

Различают стационарный и нестационарный процессы теплопроводности в твердом теле. Стационарный процесс характеризуется неизменными во времени параметрами процесса. Такой процесс устанавливается при длительном поддержании температур теплообменивающихся сред на одном и том же уровне. Нестационарный процесс представляет собой неустановившийся тепловой процесс в телах и средах, характеризуемый изменением температуры в пространстве и во времени.

Теплопроводностью называется также количественная характеристика способности тела проводить тепло. В сравнении тепловых цепей с электрическими это аналог проводимости.

Количественно способность вещества проводить тепло характеризуется коэффициентом теплопроводности. Эта характеристика равна количеству теплоты, проходящему через однородный образец материала единичной длины и единичной площади за единицу времени при единичной разнице температур (1 К). В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения коэффициента теплопроводности является Вт/(м·K).

Исторически считалось, что передача тепловой энергии связана с перетеканием гипотетического теплорода от одного тела к другому. Однако с развитием молекулярно-кинетической теории явление теплопроводности получило своё объяснение на основе взаимодействия частиц вещества. Молекулы в более нагретых частях тела движутся быстрее и передают энергию посредством столкновений медленным частицам в более холодных частях тела.

Закон теплопроводности Фурье[править | править код]

В установившемся режиме плотность потока энергии, передающейся посредством теплопроводности, пропорциональна градиенту температуры:

где  — вектор плотности теплового потока — количество энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной каждой оси,  — коэффициент теплопроводности (удельная теплопроводность),  — температура. Минус в правой части показывает, что тепловой поток направлен противоположно вектору (то есть в сторону скорейшего убывания температуры). Это выражение известно как закон теплопроводности Фурье.^[1]

В интегральной форме это же выражение запишется так (если речь идёт о стационарном потоке тепла от одной грани параллелепипеда к другой):

где  — полная мощность тепловой передачи,  — площадь сечения параллелепипеда,  — перепад температур граней,  — длина параллелепипеда, то есть расстояние между гранями.

Связь с электропроводностью[править | править код]

Связь коэффициента теплопроводности с удельной электрической проводимостью в металлах устанавливает закон Видемана — Франца:

где  — постоянная Больцмана,

 — заряд электрона,

 — абсолютная температура.

Коэффициент теплопроводности газов[править | править код]

В газах коэффициент теплопроводности может быть найден по приближённой формуле^[2]

где  — плотность газа,  — удельная теплоёмкость при постоянном объёме,  — средняя длина свободного пробега молекул газа,  — средняя тепловая скорость. Эта же формула может быть записана как^[3]

где  — сумма поступательных и вращательных степеней свободы молекул (для двухатомного газа , для одноатомного ),  — постоянная Больцмана,  — молярная масса,  — абсолютная температура,  — эффективный (газокинетический) диаметр молекул,  — универсальная газовая постоянная. Из формулы видно, что наименьшей теплопроводностью обладают тяжелые одноатомные (инертные) газы, наибольшей — легкие многоатомные (что подтверждается практикой, максимальная теплопроводность из всех газов — у водорода, минимальная — у радона, из нерадиоактивных газов — у ксенона).

Теплопроводность в сильно разреженных газах[править | править код]

Приведённое выше выражение для коэффициента теплопроводности в газах не зависит от давления. Однако если газ сильно разрежен, то длина свободного пробега определяется не столкновениями молекул друг с другом, а их столкновениями со стенками сосуда. Состояние газа, при котором длина свободного пробега молекул ограничивается размерами сосуда называют высоким вакуумом. При высоком вакууме теплопроводность убывает пропорционально плотности вещества (то есть пропорциональна давлению в системе): , где  — размер сосуда,  — давление.

Таким образом коэффициент теплопроводности вакуума тем ближе к нулю, чем глубже вакуум. Это связано с низкой концентрацией в вакууме материальных частиц, способных переносить тепло. Тем не менее, энергия в вакууме передаётся с помощью излучения. Поэтому, например, для уменьшения теплопотерь стенки термоса делают двойными, серебрят (такая поверхность лучше отражает излучение), а воздух между ними откачивают.

Обобщения закона Фурье[править | править код]

Закон Фурье не учитывает инерционность процесса теплопроводности, то есть в этой модели изменение температуры в какой-то точке мгновенно распространяется на всё тело. Закон Фурье неприменим для описания высокочастотных процессов (и, соответственно, процессов, чьё разложение в ряд Фурье имеет значительные высокочастотные гармоники). Примерами таких процессов являются распространение ультразвука, ударные волны и т. п. Инерционность в уравнения переноса первым ввел Максвелл^[4], а в 1948 году Каттанео был предложен вариант закона Фурье с релаксационным членом:^[5]

Если время релаксации пренебрежимо мало, то это уравнение переходит в закон Фурье.

Коэффициент теплопроводности[править | править код]

Коэффициент теплопроводности в 1 Вт/м·К означает, что 1 квадратный метр вещества передаёт за 1 секунду 1 джоуль энергии на расстояние в 1 метр вследствие разницы температур в 1 кельвин.

или

Коэффициент теплопроводности в 1 Вт/м·К означает, что 1 квадратный метр вещества передаёт энергию на расстояние в 1 метр со скоростью 1 ватт вследствие разницы температур в 1 кельвин.

Коэффициенты теплопроводности различных веществ[править | править код]

Материал	Теплопроводность, Вт/(м·K)
Графен	4840 ± 440 — 5300 ± 480
Алмаз	1001—2600
Графит	278,4—2435
Арсенид бора[en]	200—2000
Карбид кремния	490
Серебро	430
Медь	401
Оксид бериллия	370
Золото	320
Алюминий	202—236
Нитрид алюминия	200
Нитрид бора	180
Кремний	150
Латунь	97—111
Хром	107
Железо	92
Платина	70
Олово	67
Оксид цинка	54
Сталь нелегированная	47—58
Свинец	35,3
Титан	21,9
Сталь нержавеющая (аустенитная)[6]	15
Кварц	8
Термопасты высокого качества	5—12 (на основе соединений углерода)
Гранит	2,4
Бетон сплошной	1,75
Бетон на гравии или щебне из природного камня	1,51
Базальт	1,3
Стекло	1—1,15
Термопаста КПТ-8	0,7
Бетон на песке	0,7
Вода при нормальных условиях	0,6
Кирпич строительный	0,2—0,7
Силиконовое масло	0,16
Пенобетон	0,05—0,3
Газобетон	0,1—0,3
Древесина	0,15
Нефтяные масла	0,12
Свежий снег	0,10—0,15
Пенополистирол (горючесть Г1)	0,038—0,052
Экструдированный пенополистирол (горючесть Г3 и Г4)	0,029—0,032
Стекловата	0,032—0,041
Каменная вата	0,034—0,039
Пенополиизоцианурат (PIR)	0,023
Пенополиуретан (поролон)	0,029-0,041
Воздух (300 K, 100 кПа)	0,022
Аэрогель	0,017
Диоксид углерода (273—320 K, 100 кПа)	0,017
Аргон (240—273 K, 100 кПа)	0,015
Вакуум (абсолютный)	0 (строго)

Также нужно учитывать передачу тепла из-за конвекции молекул и излучения. Например, при полной нетеплопроводности вакуума, тепловая энергия передаётся излучением (Солнце, инфракрасные теплогенераторы). В газах и жидкостях происходит перемешивание разнотемпературных слоёв естественным путём или искусственно (примеры принудительного перемешивания — фены, естественного — электрочайники). Также в конденсированных средах возможно «перепрыгивание» фононов из одного твердого тела в другое через субмикронные зазоры, что способствует распространению звуковых волн и тепловой энергии, даже если зазоры представляют собой идеальный вакуум.

Примечания[править | править код]

См. также[править | править код]

• Теплопередача
• Конвекция
• Равновесный градиент температуры
• Тепловое излучение
• Закон Ньютона — Рихмана
• Уравнение диффузии
• Теплоизоляция

Ссылки[править | править код]

• Теплопроводность воды и водяного пара
• Коэффициенты теплопроводности элементов
• Таблица теплопроводности веществ и материалов

Теплопроводностью
называют свойство материала передавать
теплоту одной поверхности другой. Мерой
теплопроводности является коэффициент
теплопроводности λ,
представляющий собой количество тепла
(Дж), проходящее через стенку толщиной
1 м, на площади в 1 м²
за 1 час при разности температур на
противоположных поверхностях в 1 °C.

В
международной системе единиц измерения
коэффициент теплопроводности имеет
размерность Вт/м·°C.
Значения коэффициента теплопроводности
(Вт/м·град) для некоторых материалов
приведены в таблице 1.2.

Коэффициенты
теплопроводности различных материалов
Таблица 1.2

Материал	λ, Вт/м°C	Материал	λ, Вт/м°C
Сталь Гранит Тяжелый бетон Кирпич керамический обыкновенный Газостекло	58 2,9 – 3,3 1,28 – 1,55 0,8 – 0,9 0,06 – 0,0	Воздух Вода Бетон легкий Бетон теплоизоляционный Пенополистирол	0,023 0,59 0,35 – 0,8 0,08 – 0,3 0,035 – 0,03

Основным
фактором, определяющим теплопроводность
строительных материалов, является их
пористость, что ясно видно из сопоставления
величин коэффициентов теплопроводности
воздуха (0,023) и плотного камня (2,9). Кроме
того, теплопроводность материала зависит
от температуры: при повышении температуры
теплопроводность λ_t
увеличивается (для температур до 100 °C)
при температуре материала t
с достаточной точностью можно вычислить
по формуле

,
(1.14)

где
λ₀
– теплопроводность при 0°C;

β
– температурный коэффициент, β
= 0,0025.

При
более высокой температуре зависимость
(1.14) теряет линейный характер.

При эксплуатации
материала во влажных условиях воздух
в порах может быть частично замещен
водой, и теплопроводность материала
резко возрастает, так как теплопроводность
воды в 25 раз выше воздуха. При замерзании
воды в порах материала его теплопроводность
повышается еще в большей степени.

Теплопроводность
материалов можно приближенно определить
по величине его средней плотности с
графика, изображенного на рисунке 1.8.

ρ₀,
кг/м³

Рисунок
1.8 – Зависимость теплопроводности
материалов от плотности:

1 – неорганические
материалы сухие; 2 – неорганические
материалы, насыщенные водой; 3 –
органические материалы

Кроме
того, зная значение плотности материала
(ρ₀),
можно подсчитать его коэффициент
теплопроводности по эмпирической
формуле В.П. Некрасова:

,
Вт/м°C,
(1.15)

где
ρ₀
– средняя плотность материала, г/см³.

При
расчете ограждающих конструкций
пользуются такой важной характеристикой,
как термическое сопротивление R,
м²°C/Вт:

,
(1.16)

где
δ
– толщина, м;

λ
– теплопроводность данного материала,
Вт/м°C.

По
результатам всех определений составляются
акт испытания материала и заключение
по нижеприведенной форме (таблица 1.3).

Акт
испытания
Таблица 1.3.

Наименование
материала________________________________

Показатель	Обозначение	Единица измерения	Результат	Заключение
1. Средняя плотность образца: правильной формы неправильной формы 2. Плотность истинная 3. Истинная пористость 4. Водопоглощение по объему 5. Водопоглощение по массе 6. Водонасыщение под вакуумом 7. Коэффициент морозостойкости 8. Предел прочности сухого материала 9. Предел прочности насыщенного материала 10. Коэффициент размягчения 11. Коэффициент теплопроводности	ρ0 ρ0 ρ ρи П W0 Wm Wн Км Rсж. сух. Rсж. нас. Кр λ	г/см3 г/см3 г/см3 г/см3 % % % % б.р. МПа МПа б.р. Вт/м°C