Какие материалы имеют меньшую теплопроводность

Содержание

1. Теплопроводность.
2. Коэффициент теплопроводности.
3. Коэффициент теплопроводности материалов.
4. Что такое теплопроводность?
5. Роль коэффициента теплопроводности при принятии архитектурно-строительного решения
6. Конструкционные материалы и их теплопроводность
7. Бетон
8. Железобетон
9. Керамзитобетон
10. Газобетон
11. Пенобетон
12. Саманный кирпич
13. Керамический кирпич
14. Силикатный кирпич
15. Дерево
16. Утеплители и их теплопроводность
17. Пенопласт
18. Пенополистирол
19. Минеральная вата
20. Стекловата
21. Базальтовая (каменная) вата
22. Эковата
23. Видео о характеристиках теплоизоляционных материалов
24. Как рассчитать теплопроводность по закону Фурье
25. Электропроводность и коэффициент теплопередачи
26. Коэффициент теплопроводности газовой среды
27. Теплопроводимость в газовой разреженной среде

Теплопроводность.

Так что же такое теплопроводность? С точки зрения физики теплопроводность – это молекулярный перенос теплоты между непосредственно соприкасающимися телами или частицами одного тела с различной температурой, при котором происходит обмен энергией движения структурных частиц (молекул, атомов, свободных электронов).

Можно сказать проще, теплопроводность – это способность материала проводить тепло. Если внутри тела имеется разность температур, то тепловая энергия переходит от более горячей его части к более холодной. Передача тепла происходит за счет передачи энергии при столкновении молекул вещества. Происходит это до тех пор, пока температура внутри тела не станет одинаковой. Такой процесс может происходить в твердых, жидких и газообразных веществах.

На практике, например в строительстве при теплоизоляции зданий, рассматривается другой аспект теплопроводности, связанный с передачей тепловой энергии. В качестве примера возьмем “абстрактный дом”. В “абстрактном доме” стоит нагреватель, который поддерживает внутри дома постоянную температуру, скажем, 25 °С. На улице температура тоже постоянная, например, 0 °С. Вполне понятно, что если выключить обогреватель, то через некоторое время в доме тоже будет 0 °С. Все тепло (тепловая энергия) через стены уйдет на улицу.

Чтобы поддерживать температуру в доме 25 °С, нагреватель должен постоянно работать. Нагреватель постоянно создает тепло, которое постоянно уходит через стены на улицу.

Коэффициент теплопроводности.

Количество тепла, которое проходит через стены (а по научному – интенсивность теплопередачи за счет теплопроводности) зависит от разности температур (в доме и на улице), от площади стен и теплопроводности материала, из которого сделаны эти стены.

Для количественной оценки теплопроводности существует коэффициент теплопроводности материалов. Этот коэффициент отражает свойство вещества проводить тепловую энергию. Чем больше значение коэффициента теплопроводности материала, тем лучше он проводит тепло. Если мы собираемся утеплять дом, то надо выбирать материалы с небольшим значением этого коэффициента. Чем он меньше, тем лучше. Сейчас в качестве материалов для утепления зданий наибольшее распространение получили утеплители из минеральной ваты, и различных пенопластов. Набирает популярность новый материал с улучшенными теплоизоляционными качествами – Неопор.

Коэффициент теплопроводности материалов обозначается буквой ? (греческая строчная буква лямбда) и выражается в Вт/(м2*К). Это означает, что если взять стену из кирпича, с коэффициентом теплопроводности 0,67 Вт/(м2*К), толщиной 1 метр и площадью 1 м2., то при разнице температур в 1 градус, через стену будет проходить 0,67 ватта тепловой энергии. Если разница температур будет 10 градусов, то будет проходить уже 6,7 ватта. А если при такой разнице температур стену сделать 10 см, то потери тепла будут уже 67 ватт. Подробней о методике расчета теплопотерь зданий можно посмотреть здесь.

Следует отметить, что значения коэффициента теплопроводности материалов указываются для толщины материала в 1 метр. Чтобы определить теплопроводность материала для любой другой толщины, надо коэффициент теплопроводности разделить на нужную толщину, выраженную в метрах.

В строительных нормах и расчетах часто используется понятие “тепловое сопротивление материала”. Это величина обратная теплопроводности. Если, на пример, теплопроводность пенопласта толщиной 10 см – 0,37 Вт/(м2*К), то его тепловое сопротивление будет равно 1 / 0,37 Вт/(м2*К) = 2,7 (м2*К)/Вт.

Коэффициент теплопроводности материалов.

Ниже в таблице приведены значения коэффициента теплопроводности для некоторых материалов применяемых в строительстве.

Теплоизоляция необходима в любом помещении, где температура в какое-либо время года не должна быть равной температуре окружающей среды.

Оптимальная температура в помещении достигается с помощью работы обогревательных или охлаждающих устройств.

Чтобы искусственно настроенная температура внутри здания не изменялась из-за диффузии неодинаково нагретых частей внутри и снаружи здания, используют строительные материалы с наименьшим коэффициентом теплопроводности.

Что такое теплопроводность?

Теплопроводность — физическое свойство тела (тел) обменивать внутреннюю энергию с помощью диффузии атомов и молекул, которые хаотически перемещаются от более нагретых частей к более холодным.

Атомы и молекулы двигаются в хаотичном порядке до тех пор, пока температура по всему занимаемому объёму не выровняется.

Чем больше теплопроводность вещества, тем быстрее сквозь него передаётся более высокая или более низкая температура.

Теплопроводность определяется количеством теплоты в Дж, которая, при разнице температур в противоположно расположенных параллельных плоскостях в 1 К, проходит через 1 м² за 1 ч.

Коэффициент теплопроводности выражают в Вт/м*К.

Роль коэффициента теплопроводности при принятии архитектурно-строительного решения

Теплопроводность твёрдых тел, каковыми являются все строительные материалы, проявляется за счёт переноса тепла, происходящего в результате колебаний кристаллической решётки.

Большая теплопроводность строительного материала недопустима для возведения архитектурных сооружений. Чем больше теплопроводность, тем меньше теплоизоляционные качества материала, необходимые для поддержания в помещении температуры, отличной от температуры окружающей среды.

Строительные материалы с низкой теплопроводностью помогают сохранить достигнутый градус в помещении вне зависимости от погодных условий, благодаря минимальному поддержанию диффузии между разными по температуре частицами.

Чем меньше коэффициент теплопроводности материала, тем лучше его теплоизоляционные качества.

Хорошая теплоизоляция избавит от сквозняков, холодных стен, быстрого остывания, промерзания или нагрева помещения, позволит существенно сэкономить на устройствах обогрева или охлаждения.

Или почитайте ЗДЕСЬ об установке пластиковых окон своими руками.

Конструкционные материалы и их теплопроводность

Теплопроводность вещества зависит от его плотности. Чем больше плотность вещества, тем выше теплопроводность. С увеличением пористости понижается ее коэффициент.

Низкий коэффициент теплопроводности материала определяет его хорошие теплоизоляционные качества.

Бетон

• Плотность: 500 кг/м³–2 500 кг/м³. Показатель зависит от состава смеси.
• Теплопроводность: 1,28–1,51 Вт/м*К. Показатель меняется в зависимости от консистенции бетона.

Бетонная смесь используется для заливки монолитного фундамента, а бетонные блоки – для закладки фундамента и возведения стен.

Железобетон

• Плотность: 2 500 кг/м3; бетонная смесь без вибрирования (применения глубинного вибратора) – 2 400 кг/м3.
• Теплопроводность: 1,69 Вт/м*К.

Лёгкий бетон на пористых заполнителях называют ячеистым бетоном.

Используют в качестве конструкционного и теплоизоляционного материала. Самые распространённые строительные материалы из бетона на пористых заполнителях — газобетон, пенобетон, керамзитобетон.

Данные материалы применяются для возведения многоэтажных, частных домов и для дополнительных пристроек: бань, гаражей, сараев.

Керамзитобетон

Полнотелые керамзитобетонные блоки производятся с помощью вибропрессования. Не имеют пустот и отверстий. Часто используются для кладки несущих стен или закладки фундамента.

Пустотелые керамзитобетонные блоки делают с применением специальных форм, позволяющих при заливке смеси сформировать герметичные или сквозные пустоты.

Обладают меньшей прочностью по сравнению с полнотелыми керамзитобетонными блоками. Имеют меньшую теплопроводность, что делает их оптимальным материалом для возведения нетяжёлых конструкций с требуемой высокой теплоизоляцией.

• Плотность: 500 кг/м³–1 800 кг/м³.
• Теплопроводность: 0,14–0,66 Вт/м*К.

Газобетон

Изготавливается из газосиликата. С помощью специализированных газообразователей внутри блока формируют приблизительно сферические поры (пустоты), их диаметр 1–3 мм.

• Плотность: 300–800 кг/м3. Зависит от количества и размера пустот.
• Теплопроводность: 0,1–0,3 Вт/м*К.

Пенобетон

Изготавливается с применением пенообразующих добавок. Имеет пористую структуру.

• Плотность: 600–1 000 кг/м3.
• Теплопроводность: 0,1–0,38 Вт/м*К.

Саманный кирпич

Изготавливается из глины и наполнителя.

• Плотность: 500 кг/м³–1 900 кг/м³;
• Теплопроводность: 0,1–0,4 Вт/м*К.

Керамический кирпич

Изготавливается из обожжённой глины.

• Плотность: полнотелый – 1 600 кг/м³–1 900 кг/м³; пустотелый – 1 100 кг/м³–1 400 кг/м³;
• Теплопроводность: полнотелый – 0,56–0,86 Вт/м*К; пустотелый–0,35–0,41 Вт/м*К.

Силикатный кирпич

Изготавливается из песка и извести.

• Плотность: 1 100 кг/м³–1 900 кг/м³;
• Теплопроводность: 0,81–0,87 Вт/м*К.

Дерево

• Плотность: 150 кг/м³–2 100 кг/м³;
• Теплопроводность: 0,2–0,23 Вт/м*К.

Строительные конструкционные материалы, даже с низкой теплопроводностью, нуждаются в дополнительном утеплении.

Или почитайте ЗДЕСЬ о несъемной опалубке из пенополистирола.

Утеплители и их теплопроводность

Используются для утепления фундамента, пола, стен здания внутри и снаружи, потолка и крыши.

Пенопласт

• Плотность: 15 кг/м³–50 кг/м³;
• Теплопроводность: 0,31–0,33 Вт/м*К.

Пенополистирол

• Плотность: 15 кг/м³–50 кг/м³;
• Теплопроводность: 0,028–0,035 Вт/м*К.

Минеральная вата

Минеральная вата имеет способность впитывать влагу. Вода легко накапливается, но очень долго испаряется из данного звуко- и теплоизоляционного материала.

Если минвата перенасытится влагой, то потеряет свои основные изоляционные свойства. Чтобы не допустить впитывание влаги, минвату с двух сторон герметично закупоривают слоем гидроизоляции.

Стекловата

• Плотность: 15 кг/м³–45 кг/м³;
• Теплопроводность: 0,038–0,046 Вт/м*К.

Базальтовая (каменная) вата

• Плотность: 30 кг/м³–200 кг/м³;
• Теплопроводность: 0,035–0,042 Вт/м*К.

Эковата

• Плотность: 30 кг/м³–110 кг/м³;
• Теплопроводность: 0,032–0,041 Вт/м*К.

Сравнительные характеристики теплопроводности конструкционных строительных материалов и утеплителей необходимо проанализировать, выбрав для постройки или дополнительной теплоизоляции самый подходящий материал.

Видео о характеристиках теплоизоляционных материалов

Термин «теплопроводность» применяется к свойствам материалов пропускать тепловую энергию от горячих участков к холодным. Теплопроводность основана на движении частиц внутри веществ и материалов. Способность передавать энергию тепла в количественном измерении – это коэффициент теплопроводности. Круговорот тепловой энергопередачи, или тепловой обмен, может проходить в любых веществах с неравнозначным размещением разных температурных участков, но коэффициент теплопроводности зависим от давления и температуры в самом материале, а также от его состояния – газообразного, жидкого или твердого. Эквивалентная теплопроводимость строительных материалов и утеплителей

Физически теплопроводность материалов равняется количеству тепла, которое перетекает через однородный предмет установленных габаритов и площади за определенный временной отрезок при установленной температурной разнице (1 К). В системе СИ единичный показатель, который имеет коэффициент теплопроводности, принято измерять в Вт/(м•К).

Как рассчитать теплопроводность по закону Фурье

В заданном тепловом режиме плотность потока при передаче тепла прямо пропорциональна вектору максимального увеличения температуры, параметры которой изменяются от одного участка к другим, и по модулю с одинаковой скоростью увеличения температуры по направлению вектора:

q → = − ϰ х grad х (T), где:

• q → – направление плотности предмета, передающего тепло, или объем теплового потока, который протекает по участку за заданную временную единицу через определенную площадь, перпендикулярный всем осям;
• ϰ – удельный коэффициент теплопроводности материала;
• T – температура материала.

Знак «-» в формуле перед «ϰ» указывает, что тепло движется в противоположном направлении от вектора grad х (T)/ – в направлении уменьшения температуры предмета. Эта формула отражает закон Фурье. В интегральном выражении коэффициент теплопередачи согласно закону Фурье будет выглядеть как формула:

• P = − ϰ х S х ΔT / l, выражается в (Вт/(м•К) х (м 2 •К) / м = Вт/(м•К) х (м•К) = Вт), где:
• P ­– общая мощность потерь теплоотдачи;
• S – сечение предмета;
• ΔT – разница температуры по стыкам сторон предмета;
• l – расстояние между стыками сторон предмета – длина фигуры.

Связь коэффициента теплопроводимости с электропроводностью материалов

Электропроводность и коэффициент теплопередачи

Собственно, коэффициент теплопроводности металлов «ϰ» связан с их удельной электропроводимостью «σ» согласно закону Видемана-Франца, в соответствии с которым коэффициент теплопроводности металлов зависит от удельной электропроводимости прямо пропорционально температуре:

Κ / σ = π 2 / 3 х (К / e) 2 х T, где:

• К – постоянный коэффициент Больцмана, устанавливающий закономерность между тепловой энергией тела и его температурой;
• e – заряд электрона;
• T – термодинамическая температура предмета.

Коэффициент теплопроводности газовой среды

В газовой среде коэффициент теплопроводности воздуха может рассчитываться по приблизительной формуле:

1/3 х p х c_v х Λλ х v – , где:

• p_v – плотность газовой среды;
• c_v – удельная емкость тепловой энергии при одном и том же объеме тела;
• Λλ – расстояние свободного перемещения молекул в газовой среде;
• v – – скорость передачи тепла.

Что такое теплопроводимость

ϰ = I x К / 3 x π 3/3 x d 2 √ RT / μ, где:

• i – результат суммирования уровней свободы прямого движения и вращения молекул в газовой среде (для 2-атомных газов i=5, для 1-атомных i=3;
• К – коэффициент Больцмана;
• μ – отношение массы газа к количеству молей газа;
• T – термодинамическая температура;
• d – ⌀ молекул газа;
• R – универсальный коэффициент для газовой среды.

Согласно формуле минимальная теплопроводность материалов существует у тяжелых инертных газов, максимально эффективная теплопроводность строительных материалов – у легких.

Теплопроводимость в газовой разреженной среде

Результат по выкладкам выше, по которым делают расчет теплопроводности для газовой среды, от давления не зависит. Но в очень разреженной газовой среде расстояние свободного перемещения молекул зависит не от столкновений частиц, а от препятствий в виде стен резервуара. При этом ограничение перемещения молекул в соответствующих единицах измерения называют высоковакуумной средой, при которой степень теплообмена уменьшается в зависимости от плотности материала и прямо пропорциональна значению давления в резервуаре:

1/3 х p х c_v х l х v – , где:

i – объем резервуара;

Р – уровень давления в резервуаре.

Согласно этой формуле теплопроводность в вакуумной среде стремится к нулевой отметке при глубоком вакууме. Это объясняется тем, что в вакууме частицы, которые передают тепловую энергию, имеют низкую плотность на единицу площади. Но тепловая энергия в вакуумной среде перетекает посредством излучения. В качестве примера можно привести обычный термос, в котором для уменьшения потерь тепловой энергии стенки должны быть двойными и посеребренными, без воздуха между ними. Что такое тепловое излучение

При применении закона Фурье не принимают во внимание инерционность перетекания тепловой энергии, а это значит, что имеется в виду мгновенная передача тепла из любой точки на любое расстояние. Поэтому формулу нельзя использовать для расчетов передачи тепла при протекании процессов, имеющих высокую частоту повторения. Это ультразвуковое излучение, передача тепловой энергии волнами ударного или импульсного типа и т.д. Существует решение по закону Фурье с релаксационным членом:

Если ре­лак­са­ция τ мгновенная, то формула превращается в закон Фурье.

Ориентировочная таблица теплопроводности материалов:

Основа	Значение теплопроводности, Вт/(м•К)
Жесткий графен	4840 + /– 440 – 5300 + /– 480
Алмаз	1001-2600
Графит	278,4-2435
Бора арсенид	200-2000
SiC	490
Ag	430
Cu	401
BeO	370
Au	320
Al	202-236
AlN	200
BN	180
Si	150
Cu3Zn2	97-111
Cr	107
Fe	92
Pt	70
Sn	67
ZnO	54
Черная сталь	47-58
Pb	35,3
Нержавейка	Теплопроводность стали – 15
SiO2	8
Высококачественные термостойкие пасты	5-12
Гранит

(состоит из SiO₂ 68-73 %; Al₂O₃ 12,0-15,5 %; Na₂O 3,0-6,0 %; CaO 1,5-4,0 %; FeO 0,5-3,0 %; Fe₂O₃ 0,5-2,5 %; К₂О 0,5-3,0 %; MgO 0,1-1,5 %; TiO₂ 0,1-0,6 %)

2,4Бетонный раствор без заполнителей1,75Бетонный раствор со щебнем или с гравием1,51Базальт

(состоит из SiO₂ – 47-52%, TiO₂ – 1-2,5%, Al2O₃ – 14-18%, Fe₂O₃ – 2-5%, FeO – 6-10%, MnO – 0,1-0,2%, MgO – 5-7%, CaO – 6-12%, Na₂O – 1,5-3%, K 2 O – 0,1-1,5%, P₂O₅ – 0,2-0,5 %)

1,3Стекло

(состоит из SiO₂, B₂O₃, P₂O₅, TeO₂, GeO₂, AlF₃ и т. д.)

1-1,15Термостойкая паста КПТ-80,7Бетонный раствор с наполнителем из песка, без щебня или гравия0,7Вода чистая0,6Силикатный

или красный кирпич

0,2-0,7Масла

на основе силикона

0,16Пенобетон0,05-0,3Газобетон0,1-0,3ДеревоТеплопроводность дерева – 0,15Масла

на основе нефти

0,125Снег0,10-0,15ПП с группой горючести Г10,039-0,051ЭППУ с группой горючести Г3, Г40,03-0,033Стеклянная вата0,032-0,041Вата каменная0,035-0,04Воздушная атмосфера (300 К, 100 кПа)0,022Гель

на основе воздуха

0,017Аргон (Ar)0,017Вакуумная среда

Приведенная таблица теплопроводности учитывает теплопередачу посредством теплового излучения и теплообмена частиц. Так как вакуум не передает тепло, то оно перетекает при помощи солнечного излучения или другого типа генерации тепла. В газовой или жидкой среде слои с разной температурой смешиваются искусственно или естественным способом.

Таблица теплопроводимости стройматериалов

Проводя расчет теплопроводности стены, необходимо принимать во внимание, что теплопередача сквозь стеновые поверхности меняется от того, что температура в здании и на улице всегда разная, и зависит от площади всех поверхностей дома и от теплопроводности стройматериалов.

Чтобы количественно оценить теплопроводность, ввели такое значение, как коэффициент теплопроводности материалов. Он показывает, как тот или иной материал способен передавать тепло. Чем выше это значение, например, коэффициент теплопроводности стали, тем эффективнее сталь будет проводить тепло.

• При утеплении дома из древесины рекомендуется выбирать стройматериалы с низким коэффициентом.
• Если стена кирпичная, то при значении коэффициента 0,67 Вт/(м2•К) и толщине стены 1 м при ее площади 1 м 2 при разнице наружной и внутридомовой температуры 1 0 С кирпич будет пропускать 0,67 Вт энергии. При разнице температур 10 0 С кирпич будет пропускать 6,7 Вт и т.д.

Стандартное значение коэффициента теплопроводимости теплоизоляции и других строительных материалов верно для толщины стены 1 м. Чтобы провести расчет теплопроводности поверхности другой толщины, следует коэффициент поделить на выбранное значение толщины стены (метры). Ориентировочные показатели коэффициентов теплопроводимости

В СНиП и при проведении расчетов фигурирует термин «тепловое сопротивление материала», он означает обратную теплопроводность. То есть при теплопроводности листа пенопласта 10 см и его теплопроводности 0,35 Вт/(м 2 •К) тепловое сопротивление листа – 1 / 0,35 Вт/(м 2 •К) = 2,85 (м 2 •К)/Вт.

Ниже – таблица теплопроводности для востребованных строительных материалов и теплоизоляторов:

Стройматериалы	Коэффициент теплопроводимости, Вт/(м 2 •К)
Плиты из алебастра	0,47
Al	230
Шифер асбоцементный	0,35
Асбест (волокно, ткань)	0,15
Асбоцемент	1,76
Асбоцементные изделия	0,35
Асфальт	0,73
Асфальт для напольного покрытия	0,84
Бакелит	0,24
Бетон с заполнителем щебнем	1,3
Бетон с заполнителем песком	0,7
Пористый бетон – пено- и газобетон	1,4
Сплошной бетон	1,75
Термоизоляционный бетон	0,18
Битумная масса	0,47
Бумажные материалы	0,14
Рыхлая минвата	0,046
Тяжелая минвата	0,05
Вата – теплоизолятор на основе хлопка	0,05
Вермикулит в плитах или листах	0,1
Войлок	0,046
Гипс	0,35
Глиноземы	2,33
Гравийный заполнитель	0,93
Гранитный или базальтовый заполнитель	3,5
Влажный грунт, 10%	1,75
Влажный грунт, 20%	2,1
Песчаники	1,16
Сухая почва	0,4
Уплотненный грунт	1,05
Гудроновая масса	0,3
Доска строительная	0,15
Фанерные листы	0,15
Твердые породы дерева	0,2
ДСП	0,2
Дюралюминиевые изделия	160
Железобетонные изделия	1,72
Зола	0,15
Известняковые блоки	1,71
Раствор на песке и извести	0,87
Смола вспененная	0,037
Природный камень	1,4
Картонные листы из нескольких слоев	0,14
Каучук пористый	0,035
Каучук	0,042
Каучук с фтором	0,053
Керамзитобетонные блоки	0,22
Красный кирпич	0,13
Пустотелый кирпич	0,44
Полнотелый кирпич	0,81
Сплошной кирпич	0,67
Шлакокирпич	0,58
Плиты на основе кремнезема	0,07
Латунные изделия	110
Лед при температуре 0 0 С	2,21
Лед при температуре -20 0 С	2,44
Лиственное дерево при влажности 15%	0,15
Медные изделия	380
Мипора	0,086
Опилки для засыпки	0,096
Сухие опилки	0,064
ПВХ	0,19
Пенобетон	0,3
Пенопласт марки ПС-1	0,036
Пенопласт марки ПС-4	0,04
Пенопласт марки ПХВ-1	0,05
Пенопласт марки ФРП	0,044
ППУ марки ПС-Б	0,04
ППУ марки ПС-БС	0,04
Лист из пенополиуретана	0,034
Панель из пенополиуретана	0,024
Облегченное пеностекло	0,06
Тяжелое вспененное стекло	0,08
Пергаминовые изделия	0,16
Перлитовые изделия	0,051
Плиты на цементе и перлите	0,085
Влажный песок 0%	0,33
Влажный песок 0%	0,97
Влажный песок 20%	1,33
Обожженный камень	1,52
Керамическая плитка	1,03
Плитка марки ПМТБ-2	0,035
Полистирол	0,081
Поролон	0,04
Раствор на основе цемента без песка	0,47
Плита из натуральной пробки	0,042
Легкие листы из натуральной пробки	0,034
Тяжелые листы из натуральной пробки	0,05
Резиновые изделия	0,15
Рубероид	0,17
Сланец	2,100
Снег	1,5
Хвойная древесина влажностью 15%	0,15
Хвойная смолистая древесина влажностью 15%	0,23
Стальные изделия	52
Стеклянные изделия	1,15
Утеплитель стекловата	0,05
Стекловолоконные утеплители	0,034
Стеклотекстолитовые изделия	0,31
Стружка	0,13
Тефлоновое покрытие	0,26
Толь	0,24
Плита на основе цементного раствора	1,93
Цементно-песчаный раствор	1,24
Чугунные изделия	57
Шлак в гранулах	0,14
Шлак зольный	0,3
Шлакобетонные блоки	0,65
Сухие штукатурные смеси	0,22
Штукатурный раствор на основе цемента	0,95
Эбонитовые изделия	0,15

Влажность и теплопроводимость – зависимость

Кроме того, необходимо учитывать теплопроводность утеплителей из-за их струйных тепловых потоков. В плотной среде возможно «переливание» квазичастиц из одного нагретого стройматериала в другой, более холодный или более теплый, через поры субмикронных размеров, что помогает распространять звук и тепло, даже если в этих порах будет абсолютный вакуум.

Теплоизоляционные изделия — Огнеупорные материалы

Анализ опыта различных стран в решении проблемы энергосбережения показывает, что одним из наиболее эффективных путей ее решения является сокращение потерь тепла через ограждающие конструкции зданий и сооружений, а также в промышленном оборудовании и тепловых сетях. Добиться этого можно путем применения высокоэффективных теплоизоляционных изделий. Перечень задач, для решения которых используются теплоизоляционные изделия, весьма широк. Это утепление фасадов, кровель, полов, перекрытий и подвалов зданий, различных видов коммуникаций и трубопроводов.

Теплоизоляционными называют строительные изделия, которые обладают малой теплопроводностью и предназначены для тепловой изоляции строительных конструкций жилых, производственных и сельскохозяйственных зданий, поверхностей производственного оборудования и агрегатов (промышленных печей, турбин, трубопроводов, камер холодильников). Теплоизоляционные изделия характеризуются пористым строением и, как следствие этого, малой плотностью (не более 600 кг/м3) и низкой теплопроводностью (не более 0,18 Вт/(м*°С).

Эффективность и сфера использования теплоизоляционных изделий в конкретных строительных конструкциях определяются их техническими характеристиками, включающими следующие основные параметры: теплопроводность, плотность, сжимаемость, водопоглощение, паропроницаемость, огнеупорность, морозостойкость, биостойкость и отсутствие токсичных выделений при эксплуатации.

Основная техническая характеристика теплоизоляционных материалов — это теплопроводность, т.е. способность материала передавать тепло. Для количественного определения этой характеристики используется коэффициент теплопроводности, который равен количеству тепла, проходящему за 1 час через образец материала толщиной 1 м и площадью 1 м2 при разности температур на противоположных поверхностях 1°С. Теплопроводность выражается в Вт/(м К) или Вт/(м градус Цельсия). При этом величина теплопроводности теплоизоляционных материалов зависит от плотности материала, вида, размера, расположения пор и т.д. Также сильное влияние на теплопроводность оказывает температура и влажность материала. Теплопроводность резко возрастает при увлажнении теплоизоляционных материалов, так как теплопроводность воды равна 0,58 Вт/(м °С), т. е. примерно в 25 раз выше, чем у воздуха. При замерзании увлажненного теплоизоляционного материала происходит дальнейшее увеличение его теплопроводности, поскольку теплопроводность льда составляет 2,32 Вт/(м °С), т. е. в 100 раз больше, чем воздуха в тонких порах. Очевидно, что весьма важно предохранять теплозащиту в конструкциях и на оборудовании от увлажнения, тем более при возможном последующем замерзании влаги. У ряда материалов — особенно волокнистых — теплопроводность с увеличением средней плотности вначале резко уменьшается, а затем возрастает примерно пропорционально увеличению средней плотности материала. Это можно объяснить тем, что при очень малой средней плотности и большом количестве крупных пор теплопроводность с конвекцией растет. С ростом плотности увеличивается доля передачи тепла кондукцией.

Таким образом, можно констатировать, что теплопроводность является важнейшей технической характеристикой теплоизоляционных изделий. От нее зависит напрямую термическое сопротивление ограждения R(терм), кв.мК/Вт

Самым характерным признаком теплоизоляционных материалов является их высокая пористость, поскольку воздух в порах имеет меньшую теплопроводность, чем окружающее его вещество в конденсированном состоянии (твердом или жидком). Пористость теплоизоляционных материалов составляет до 90% и даже до 98%, а супертонкое стекловолокно имеет пористость до 99,5%. Между тем такие конструкционные материалы, как тяжелый цементный бетон, имеет пористость до 9…15%, гранит, мрамор —0,2…0,8%, керамический кирпич —25… 35%, сталь —0, древесина —до 70%. Поскольку пористость непосредственно влияет на величину средней плотности, обычно теплоизоляционные материалы различают не по пористости, а по средней плотности.

Огнеупорность  является весьма важным свойством теплоизоляционных изделий, особенно при использовании их для изоляции промышленного оборудования, работающего при высоких температурах. Характеризуют огнеупорность материалов технической и экономической предельными температурами применения. Под технической температурой понимают ту температуру, при которой материал может эксплуатироваться без изменения технических свойств. Экономическая предельная температура применения определяется не только температуростойкостью материала, но и другими его показателями — теплопроводностью, стоимостью, условиями монтажа и т. д. Некоторые материалы с повышенной  теплопроводностью нерационально, например, использовать для высокотемпературной изоляции, несмотря на их высокую техническую предельную температуру применения.

Сжимаемость – способность материала изменять толщину под действием заданного давления. Материалы по сжимаемости мягкие М: деформация свыше 30%, полужесткие ПЖ: деформация 6-30%, жесткие Ж:  деформация не более 6%. Сжимаемость характеризуется относительной деформацией материала при сжатии под действием удельной 0,002 МПа нагрузки. Мягкие изоляционные материалы настолько хорошо пропускают воздух, что движение воздуха приходится предотвращать путем применения отдельной ветрозащиты. Жесткие изделия, в свою очередь, обладают хорошей воздухонепроницаемостью и не нуждаются в каких-либо специальных мерах. Они могут применяться также в качестве ветрозащиты.

Водопоглощение значительно ухудшает теплоизоляционные свойства и понижает прочность и долговечность. Материалы с закрытыми порами, например, пеностекло, имеют низкое водопоглощение (менее 1%). Для уменьшения водопоглощения, например, при изготовлении минераловатных изделий зачастую вводят гидрофобные добавки, которые позволяют уменьшить сорбционную влажность в процессе эксплуатации.

Газо- и паропроницаемость учитывают при применении теплоизоляционного материала в ограждающих конструкциях. Теплоизоляция не должна препятствовать воздухообмену жилых помещений с окружающей средой через наружные стены зданий. В случае повышенной влажности производственных помещений теплоизоляцию защищают от увлажнения с помощью надежной гидроизоляции, укладываемой с «теплой» стороны. Теплоизоляционные материалы с сообщающимися открытыми порами пропускают значительное количество водяного пара, почти столько же, сколько воздуха. Благодаря малому сопротивлению паропроницаемости они почти всегда сухие; конденсация пара наблюдается в основном в следующем слое на более холодной стороне ограждения. Во избежание конденсации водяного пара, теплая сторона должна обладать большей паронепроницаемостью, чем холодная сторона, а также воздухонепроницаемостью.

Пожарная опасность строительных материалов определяется следующими пожарно-техническими характеристиками: горючестью, воспламеняемостью, распространением пламени по поверхности, дымообразующей способностью и токсичностью. Согласно СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений» строительные материалы подразделяются на негорючие (НГ) и горючие (Г). Горючие строительные материалы подразделяются на четыре группы: Г1 (слабогорючие), Г2 (умеренногорючие), Г3 (нормальногорючие), Г4 (сильногорючие).

Теплоизоляционные изделия классифицируют по виду основного сырья, форме и внешнему виду, структуре, плотности, жесткости и теплопроводности.

По виду основного сырья теплоизоляционные изделия подразделяются на:

• органические — получаемые переработкой неделовой древесины и отходов деревообработки (древесноволокнистые плиты и древесностружечные плиты), сельскохозяйственных отходов (соломит, камышит и др. ), торфа (торфоплиты) и т. д., а также пластмассы (пенополиэтилен, пенополистирол, пеноглас, пенопласты, поропласты, сотопласты и др.). Характерная особенность большинства органических теплоизоляционных изделий — низкая огнестойкость, поэтому их применяют обычно при температурах не свыше 100 °C, а также при дополнительной конструктивной защите негорючими материалами (штукатурные фасады, трехслойные панели, стены с облицовкой, облицовки с ГКЛ и т. п.)
• неорганические — изготовляют на основе минерального сырья (горных пород, шлака, стекла, асбеста). К этой группе относят минеральную, стеклянную вату и изделия из них, некоторые виды легких бетонов на пористых заполнителях (вспученном перлите и вермикулите), ячеистые теплоизоляционные бетоны, пеностекло, асбестовые и асбестосодержащие материалы, керамические и др. Эти материалы используют как для утепления строительных конструкций, так и для изоляции горячих поверхностей промышленного оборудования и трубопроводов.
• смешанные — используемые в качестве монтажных, изготовляют на основе асбеста (асбестовые картон, бумага, войлок), смесей асбеста и минеральных вяжущих веществ (асбестодиатомовые, асбестотрепельные, асбестоизвестковокремнезёмистые, асбестоцементные изделия) и на основе вспученных горных пород (вермикулита, перлита).

По структуре теплоизоляционные материалы классифицируют на волокнистые (минераловатные, стекло — волокнистые), зернистые (перлитовые, вермикулитовые), ячеистые (изделия из ячеистых бетонов, пеностекло).

По плотности теплоизоляционные изделия делят на особо легкие (особо низкой   плотности) плотностью 15…75 кг/м3, легкие (низкой   плотности) — 100…175,   средней   плотности — 200…350   и плотные —400…600 кг/м3.

По жесткости теплоизоляционные изделия подразделяют на мягкие полужесткие, жесткие, повышенной жесткости и твердые. Для индустриализации строительных работ все большее применение находят жесткие крупноразмерные теплоизоляционные изделия. Мерой жесткости является величина их сжимаемости или относительной деформации сжатия. При удельной нагрузке 0,02 МПа жесткие материалы имеют относительное сжатие до 6%, полужесткие — 6…30 и  мягкие — более 30%. В  материалах  повышенной жесткости и твердых при удельной нагрузке соответственно 0,04 и 0,1 МПа относительное сжатие не должно превышать 10%.

По теплопроводности теплоизоляционные материалы разделяются на классы: А — низкой теплопроводности до 0,06 Вт/(м-°С), Б — средней теплопроводности — от 006 до 0,115 Вт/(м-°С), В — повышенной теплопроводности -от 0,115 до 0,175 Вт/(м.°С).

По назначению теплоизоляционные изделия бывают теплоизоляционно- строительные (для утепления строительных конструкций) и теплоизоляционно — монтажные (для тепловой изоляции промышленного оборудования и трубопроводов).

По форме и внешнему виду различают  штучные и сыпучие теплоизоляционные материалы. К штучным материалам относят различного вида и формы изделия. Они могут быть плоскими — кирпичи, маты, блоки, плиты; фасонными — цилиндры, сегменты, скорлупы; и  шнуровыми — шнуры, жгуты.  Применение  штучных материалов повышает качество теплоизоляции и уменьшает трудозатраты. К сыпучим относятся порошкообразные, волокнистые и зернистые рыхлые материалы. Их применяют для засыпки пустот в каркасных стенах, в междуэтажных перекрытиях. Но со временем они слеживаются, уплотняются и их теплоизоляционные  свойства понижаются. Некоторые порошки, затворенные водой, идут для приготовления мастичной изоляции (совелит, магнезит «ньювель», асбозурит), применяемой в основном для заделки швов между теплоизоляционными изделиями.

Органические теплоизоляционные изделия.

Органические теплоизоляционные материалы в зависимости от природы исходного сырья можно условно разделить на два вида: материалы на основе природного органического сырья (древесина, отходы деревообработки, торф, однолетние растения, шерсть животных и т. д.), материалы на основе синтетических смол, так называемые теплоизоляционные пластмассы.

Теплоизоляционные материалы из органического сырья могут быть жесткими и гибкими. К жестким относят древесносткужечные, древесноволокнистые, фибролитовые, арболитовые, камышитовые и торфяные, к гибким — строительный войлок и гофрированный картон. Эти теплоизоляционные материалы отличаются низкой водо — и биостойкостью.

Древесноволокнистые теплоизоляционные плиты получают из отходов древесины, а также из различных сельскохозяйственных отходов (солома, камыш, костра, стебли кукурузы и др. ). Древесноволокнистые плиты выпускают длиной 1200-2700, шириной 1200-1700 и толщиной 8-25 мм. По плотности их делят на изоляционные (150-250 кг/м3) и изоляционно-отделочные (250-350 кг/м3). Теплопроводность изоляционных плит 0,047-0,07, а изоляционно-отделочных-0,07-0,08 Вт/(м-°С). Древесностружечные плиты выпускают одно- и многослойными. Например, у трехслойной плиты пористый средний слой состоит из относительно крупных стружек, а поверхностные слои выполняют из одинаковых по толщине плоских тонких стружек. Для теплоизоляционных целей служат легкие плиты плотностью 250…500 кг/м3 и теплопроводностью 0,046… …0,093 Вт/(м°С). Полутяжелые и тяжелые плиты плотностью соответственно 500…800 и 800…1000 кг/м3 и прочностью при изгибе 5…35 МПа применяют как отделочный и конструкционный материал.

Древесноволокнистые плиты обладают высокими звукоизоляционными свойствами. Наряду с изоляционными применяют плиты изоляционно-отделочные, имеющие лицевую поверхность, окрашенную пли подготовленную к окраске.

Камышитовые плиты, или просто камышит, применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий HI класса, при постройке малоэтажных жилых домов, небольших производственных помещений, в сельскохозяйственном строительстве. Это теплоизоляционный материал, спрессованный из стеблей камыша в виде плит, которые затем скрепляются стальной оцинкованной проволокой. В зависимости от расположения стеблей камыша различают плиты с поперечным (вдоль короткой стороны плиты) и продольным расположением стеблей. По объемной массе плиты различают трех марок: 175, 200 и 250 с пределом прочности на изгиб — не менее 0,18-0,5 МПа, коэффициентом теплопроводности — 0,06-0,09 МПа, влажностью — не более 18% по массе. Камышитовые плиты производят длиной 2400-2800, шириной 550-1500 и толщиной 30-100мм.

Торфяные теплоизоляционные изделия изготовляют в виде плит, скорлуп и сегментов. Сырьем для их производства служит малоразложившийся верховой торф, имеющий волокнистую структуру, что благоприятствует получению из него качественных изделий путем прессования. Плиты изготовляют размером 1000x500x30 мм путем прессования в металлических формах торфяной массы с добавками (или без них) и с последующей сушкой при температуре 120- 150° С. Торфяные изоляционные плиты по объемной массе делят на М 70 и 220 кг/м3 с пределом прочности па изгиб — 0,3 МПа, коэффициентом теплопроводности в сухом состоянии 0,06 Вт/м-°С, влажностью не более 15%.

Торфяные теплоизоляционные изделия применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий 3‑го класса и поверхностей промышленного оборудования с рабочей температурой от -60 до +100 °С.

Цемёнтно-фибролитовые плиты представляют собой теплоизоляционный и теплоизоляционно-конструктивный материал, полученный из затвердевшей смеси портландцемента, воды и древесной шерсти. Древесная шерсть выполняет в фибролите роль армирующего каркаса. По внешнему виду тонкие древесные стружки длиной до 500, шириной 4-7, толщиной 0,25-0,5 мм приготовляют из неделовой древесины хвойных пород на специальных древесношерстяпых станках. По объемной массе цементно-фибролитовые плиты делят на М 300, 350, 400 и 500 с пределом прочности при изгибе соответственно не менее 0,4 0,5, 0,7 и 1,2 МПа, коэффициентом теплопроводности-0,09-0,15Вт/м-°С, водопоглощением — не более 20%. Длина плит 2000-2400, ширина 500-550, толщина 50, 75, 100 мм.

Фибролитовые плиты на портландцементе применяют в качестве теплоизоляционного, теплоизоляционно-конструктивного и акустического материала для стен, перегородок, перекрытий и покрытий зданий.

Пробковые теплоизоляционные материалы и изделия (плиты, скорлупы и сегменты) применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий, холодильников и поверхностей холодильного оборудования трубопроводов при температуре изолируемых поверхностей от минус 150 до плюс 70 °С, для изоляции корпуса кораблей. Изготовляют их путем прессования измельченной пробковой крошки, которую получают как отход при производстве закупорочных пробок из коры пробкового дуба или так называемого бархатного дерева, растущего в Дальневосточном крае, в Амурской области и на Сахалине. Пробка вследствие высокой пористости и наличия смолистых веществ является одним из наилучших теплоизоляционных материалов. Пробковые теплоизоляционные материалы и изделия по объемной массе в сухом состоянии делят на М 150-350 с пределом прочности при изгибе соответственно 0,15-0,25 МПа, коэффициентом теплопроводности в сухом состоянии при температуре 25° С-0,05-0,09 Вт/м-°С.

К положительным свойствам плит следует отнести также то, что они не горят, с трудом тлеют, не подвержены заражению домовым грибком и не разрушаются грызунами. Пробковые материалы упаковывают в клетки объемом 0,25- 0,5 м3 и хранят в сухом закрытом помещении, а перевозят в крытых вагонах.

Теплоизоляционные изделия на основе полимеров в виде газонаполненных пластмасс и изделий, а также минераловатных и стекловатных изделий производят на полимерном связующем.

Поризация полимеров основана на применении специальных веществ, интенсивно выделяющих газы и вспучивающих размягченный при нагревании полимер. Такие вспучивающиеся вещества могут быть твердыми, жидкими и газообразными.

Плиты, скорлупы и сегменты из пористых пластмасс применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий и поверхностей промышленного оборудования и трубопроводов при температуре до 70° С. Изделия из пористых пластмасс на суспензионном полистироле по объемной массе в сухом состоянии делят на М 25 и 35 с пределом прочности на изгиб не менее 0,1-0,2 МПа, коэффициентом теплопроводности — 0,04 Вт/м °С, влажностью — не более 2% по массе. Такие же изделия па эмульсионном полистироле по объемной массе имеют М 50-200 предел прочности на изгиб соответственно — не менее 1,0-7,5 МПа, коэффициент теплопроводности -не более 0,04-0,05, влажность не более 1% по массе. Плиты из пористых пластмасс изготовляют длиной 500-1000, шириной 400-700, толщиной 25-80 мм.

В зависимости от структуры теплоизоляционные пластмассы могут быть разделены на две группы: пенопласты и поропласты.

Пенопластами называют ячеистые пластмассы с малой плотностью и наличием несообщающихся между собой полостей или ячеек, заполненных газами или воздухом.

Поропласты — пористые пластмассы, структура которых характеризуется сообщающимися между собой полостями. Наибольший интерес для современного индустриального строительства представляют пенополистпрол, пенополивинилхлорид, пенополиуретан и мипора.

Изоляционные и изоляционно — отделочные плиты применяют для тепло- и звукоизоляции стен, потолков, полов, перегородок и перекрытий зданий, акустической изоляции концертных залов и театров (подвесные потолки и облицовка стен).

Неорганические теплоизоляционные изделия.

К неорганическим теплоизоляционным изделиям относят штучные, рулонные, шнуровые, рыхлые материалы и изделия с волокнистой и ячеистой структурой, предназначенные для утепления, главным образом, ограждающих конструкций и сооружений: минеральная вата, стеклянное волокно, пеностекло, вспученный перлит и вермикулит, асбестосодержащие теплоизоляционные изделия, ячеистые бетоны и др.

Минеральная вата волокнистый теплоизоляционный материал, получаемый из силикатных расплавов. Сырьем для ее производства служат горные породы (известняки, мергели, диориты и др.), отходы металлургической промышленности (доменные и топливные шлаки) и промышленности строительных материалов (бой глиняного и силикатного кирпича). В зависимости от плотности минеральная вата подразделяется на марки 75, 100, 125 и 150. Минеральная вата хрупка, и при ее укладке образуется много пыли, поэтому вату гранулируют т.е. о превращают в рыхлые комочки — гранулы. Их используют в качестве теплоизоляционной засыпки пустотелых стен и перекрытий. Сама минеральная вата является как бы полуфабрикатом, из которого выполняют разнообразные теплоизоляционные минераловатные изделия: войлок, маты, полужесткие и жесткие плиты, скорлупы, сегменты и др.

Отличительными чертами изделий из минеральной ваты являются высокая тепло- и звукоизолирующая способность, устойчивость к температурным деформациям, химическая и биологическая стойкость, экологичность и легкость выполнения монтажа. Но наиболее ценным свойством минеральной ваты, отличающим ее от других теплоизоляционных материалов, является негорючесть.

По требованиям пожарной безопасности изделия из минеральной ваты относятся к классу негорючих материалов (НГ). Более того, они эффективно препятствуют распространению пламени и применяются в качестве противопожарной изоляции и огнезащиты. Также изделия из минеральной ваты могут быть использованы в условиях очень высоких температур. Минеральные волокна способны выдерживать температуру выше 1000°С. Даже после разрушения связующего компонента при температуре 250°С, волокна остаются неповрежденными и связанными между собой, сохраняя прочность и создавая защиту от огня.

Применяют минеральную вату для теплоизоляции как холодных (до -200 °С), так и для горячих (до +600 °С) поверхностей, чаще всего в виде изделий — войлока, матов, попужестких и жестких плит, скорлуп, сегментов. Минеральную вату используют также в качестве теплоизоляционной засыпки пустотелых стен и покрытий, для этого ее гранулируют (превращают в рыхлые комочки).

На основе минерального сырья производят минераловатные маты, полужесткие и жесткие плиты, а также скорлупы, сегменты, цилиндры и другие изделия. Маты прошивные минераловатные изготовляют длиной 2000, шириной 900-1300 и толщиной 60 мм. По объемной массе в сухом состоянии выпускают маты М 150, коэффициентом теплопроводности в сухом состоянии -не более 0,046 Вт/м-°С. Теплоизоляционные маты на основе минерального волокна предназначены для тепловой изоляции строительных конструкций, промышленного оборудования и трубопроводов тепловых сетей. Отечественная промышленность производит несколько видов минераловатных матов. Маты минераловатные прошивные применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий и поверхностей промышленного оборудования и трубопроводов при температуре до 400° С.

Стеклянная вата — материал, состоящий из беспорядочно расположенных стеклянных волокон, полученных из расплавленного сырья. Сырьем для производства стекловаты служит сырьевая шахта для варки стекла (кварцевый песок, кальцинированная сода и сульфат натрия) или стекольный бой.

В зависимости от назначения вырабатывают текстильное и теплоизоляционное (штапельное) стекловолокно. Средний диаметр текстильного волокна 3-7 мкм, а теплоизоляционного 10-30 мкм.

Стеклянное волокно значительно большей длины, чем волокна минеральной ваты и отличается большими химической стойкостью и прочностью. Плотность стеклянной ваты 75-125 кг/м3, теплопроводность 0,04-0,052 Вт/(м/°С), предельная температура применения стеклянной ваты 450 °С.

В настоящее время наша промышленность производит шесть видов изделий из стеклянного волокна. Это в основном плиты и маты.

Теплоизоляционные изделия из стекловолокна применяются в системах наружного утепления «мокрого» типа, в навесных вентилируемых фасадах, в системах с утеплителем с внутренней стороны ограждающей конструкции, в системах с утеплителем внутри ограждающей конструкции. Для изделий из стекловаты предельная температура применения — около 450°С.

Пеностекло — теплоизоляционный материал ячеистой структуры. Сырьем для производства изделий из пеностекла (плит, блоков) служит смесь тонкоизмельченного стеклянного боя с газообразоватслем (молотым известняком).

Пеностекло обладает рядом ценных свойств, выгодно отличающих его от многих других теплоизоляционных материалов: пористость пеностекла 80-95 %, размер пор 0,1-3 мм, плотность 200-600 кг/м3, теплопроводность 0,09-0,14 Вт/(м, /(м* °С), предел прочности при сжатии пеностекла 2-6 МПа. Кроме того, пеностекло характеризуется водостойкостью, морозостойкостью, несгораемостью, хорошим звукопоглощением, его легко обрабатывать режущим инструментом. Пеностекло в виде плит длиной 500, шириной 400 и толщиной 70-140 мм используют в строительстве для утепления стен, перекрытий, кровель и других частей зданий, а в виде полуцилиндров, скорлуп и сегментов — для изоляции тепловых агрегатов и теплосетей, где температура не превышает 300 °С. Кроме того, пеностекло служит звукопоглощающим и одновременно отделочным материалом для аудиторий, кинотеатров и концертных залов.

К материалам и изделиям из асбестового волокна без добавок или с добавкой связующих веществ относят асбестовые бумагу, шнур, ткань, плиты и др. Асбест может быть также частью композиций, из которых изготовляют разнообразные теплоизоляционные материалы (совелит и др). В рассматриваемых материалах и изделиях использованы ценные свойства асбеста: температуростойкость, высокая прочность, волокнистость и др.

Гладкую асбестовую бумагу применяют в качестве теплоизоляционных прокладок при изоляции трубопроводов. Гофрированную бумагу используют для производства ячеистого асбестового картона,  асбестовый картон — для теплоизоляции трубопроводов с температурой эксплуатации до 500 °С, а также для покрытия деревянных и других легковоспламеняющихся предметов и изделий с целью повышения огнестойкости. В виде плит асбестовый картон применяется для теплоизоляции плоских поверхностей, в виде полуцилиндрических покрышек — для изоляции трубопроводов, асбестовый шнур — для теплоизоляции промышленного оборудования и теплопроводов. При отсутствии в составе шнура органического волокна его можно применять при температуре до 500 °С, при наличии волокна — не более 200 °С,  Асбесто-магнезиальный порошок применяют для тепловой изоляции промышленного оборудования при температуре до 350 °С. Порошок используют не только в виде засыпной теплоизоляции, но и для приготовления мастик, плит, сегментов.

Алюминиевая фольга (альфоль) — новый теплоизоляционный материал, представляющий собой ленту гофрированной бумаги с наклеенной на гребне гофров алюминиевой фольгой. Данный вид теплоизоляционного материала в отличие от любого пористого материала сочетает низкую теплопроводность воздуха, заключенного между листами алюминиевой фольги, с высокой отража- тельной способностью самой поверхности алюминиевой фольги. Алюминиевую фольгу для целей теплоизоляции выпускают в рулонах шириной до 100, толщиной 0,005- 0,03 мм.

Практика использования алюминиевой фольги в теплоизоляции показала, что оптимальная толщина воздушной прослойки между слоями фольги должна быть 8-10 мм, а количество слоев должно быть не менее трех. Плотность такой слоевой конструкции из алюминиевой (фольги 6-9 кг/м3, теплопроводность — 0,03 — 0,08 Вт/(м* С ).

Алюминиевую фольгу употребляют в качестве отражательной изоляции в теплоизоляционных слоистых конструкциях зданий и сооружений, а также для теплоизоляции поверхностей промышленного оборудования и трубопроводов при температуре 300 °С.

Большое распространение в отечественном строительстве также получили теплоизоляционные бетоны — газонаполненные (пенобетон, ячеистый бетон, газобетон) и на основе легких заполнителей (керамзитобетон, перлитобетон, полистиролбетон и т. п.). Этому способствует простота технологии, позволяющая производить пенобетон прямо на стройплощадке, а также доступность сырьевых материалов и относительно невысокая стоимость. Однако, несмотря на то, что пенобетоны вследствие высокой огнестойкости могут быть использованы для огнезащитных барьеров и подобных конструкций, их теплоизоляционные свойства, по сравнению с перечисленными выше материалами, значительно ниже.

Применение теплоизоляционных материалов в строительстве позволяет повысить степень индустриализации работ, поскольку они обеспечивают возможность изготовления крупноразмерных сборных конструкций и деталей, снизить массу конструкций, уменьшить потребность в других строительных материалах (бетон, кирпич, древесина и др.), сократить расход топлива на отопление зданий, уменьшить потери тепла в промышленных агрегатах. Теплоизоляционные материалы обеспечивают надлежащий комфорт в жилых помещениях, улучшают условия труда на производстве, снижают случаи травматизма.

Хороший эффект дает использование теплоизоляционных материалов для изоляции тепловых агрегатов, технологической аппаратуры и трубопроводов, что позволяет снизить расход топлива за счет уменьшения теплопотерь.

Очень важным считается использование теплоизоляционных материалов в различных холодильных установках для снижения потерь холода (стоимость получения единицы холода примерно в 20 раз выше получения единицы тепла).

Многие теплоизоляционные изделия вследствие высокой пористости обладают способностью поглощать звуки, что позволяет употреблять их также в качестве акустических материалов для борьбы с шумом.

Приобрести теплоизоляционные строительные изделия Вы можете на нашем сайте.

В компании представлен широкий ассортимент теплоизоляционных изделий различных марок по выгодным ценам.

Недавно разработанный материал имеет чрезвычайно низкую теплопроводность

Новый сверхрешетчатый материал Bi ₄ O ₄ SeCl ₂ , разработанный группой ученых из Великобритании и Франции, сочетает в себе два различных расположения атомов. было обнаружено, что каждый из них замедляет скорость, с которой тепло проходит через структуру твердого тела.

Структура материала сверхрешетки Bi ₄ O ₄ SeCl ₂ . Изображение предоставлено: Ливерпульский университет.

«Обнаруженный нами материал имеет самую низкую теплопроводность среди всех неорганических твердых тел и является почти таким же плохим проводником тепла, как и сам воздух», — сказал старший автор профессор Мэтт Россейнски, научный сотрудник химического факультета Ливерпульского университета. .

«Последствия этого открытия имеют большое значение как для фундаментального научного понимания, так и для практического применения в термоэлектрических устройствах, собирающих отработанное тепло, и в качестве термобарьерных покрытий для более эффективных газовых турбин».

Профессор Россеинский и его коллеги определили механизмы, ответственные за снижение переноса тепла в двух компонентах, BiOCl и Bi ₂ O ₂ Se, путем измерения и моделирования теплопроводности их структур.

«Объединить эти механизмы в одном материале сложно, потому что мы должны точно контролировать, как в нем расположены атомы», — сказали они.

«Интуитивно мы ожидаем получить среднее значение физических свойств двух компонентов».

«Выбрав благоприятные химические границы между каждым из этих различных атомных расположений, мы экспериментально синтезировали материал, который сочетает в себе их оба».

Новый материал с двумя комбинированными компоновками имеет чрезвычайно низкую теплопроводность 0,1 Вт/К*м при комнатной температуре, что намного ниже, чем у любого из исходных материалов с одной компоновкой.

Этот неожиданный результат показывает синергетический эффект химического контроля расположения атомов в структуре и является причиной того, что свойства всей структуры превосходят свойства двух отдельных частей.

Разработка новых и более эффективных термоэлектрических материалов, которые могут преобразовывать тепло в электричество, считается ключевым источником экологически чистой энергии.

«Впечатляющий вывод этого исследования заключается в том, что можно улучшить свойства материала, используя дополнительные физические концепции и соответствующее атомистическое взаимодействие», — сказал доктор Джон Алариа, научный сотрудник физического факультета Ливерпульского университета.

«Помимо переноса тепла, эта стратегия может быть применена к другим важным фундаментальным физическим свойствам, таким как магнетизм и сверхпроводимость, что приведет к снижению энергопотребления при вычислениях и более эффективной передаче электроэнергии».

Работа группы была опубликована в журнале Science .

_____

Куинн Д. Гибсон и др. . Низкая теплопроводность в модульном неорганическом материале с анизотропией и несоответствием связей. Science , опубликовано в сети 15 июля 2021 г.; doi: 10.1126/science.abh2619

Исследователи открыли новый неорганический материал с самой низкой теплопроводностью из когда-либо известных — ScienceDaily

Совместная исследовательская группа под руководством Ливерпульского университета обнаружила новый неорганический материал с самой низкой теплопроводностью из когда-либо существовавших сообщил. Это открытие прокладывает путь к разработке новых термоэлектрических материалов, которые будут иметь решающее значение для устойчивого развития общества.

Сообщаемое в журнале Science , это открытие представляет собой прорыв в управлении тепловым потоком в атомном масштабе, достигнутый за счет дизайна материалов. Он предлагает принципиально новое понимание управления энергией. Новое понимание ускорит разработку новых материалов для преобразования отработанного тепла в энергию и для эффективного использования топлива.

Исследовательская группа под руководством профессора Мэтта Россеински с факультета химии и инновационных материалов Университета и доктора Джона Алариа с факультета физики университета и Института возобновляемых источников энергии Стивенсона разработала и синтезировала новый материал таким образом, чтобы он сочетал в себе два различных расположение атомов, каждое из которых замедляет скорость, с которой тепло проходит через структуру твердого тела.

Они определили механизмы, ответственные за уменьшение переноса тепла в каждой из этих двух компоновок, путем измерения и моделирования теплопроводности двух разных структур, каждая из которых содержала одну из требуемых компоновок.

Объединить эти механизмы в одном материале сложно, потому что исследователям приходится точно контролировать расположение атомов внутри него. Интуитивно ученые ожидали получить среднее значение физических свойств двух компонентов. Выбрав благоприятные химические интерфейсы между каждым из этих различных атомных взаимодействий, команда экспериментально синтезировала материал, который сочетает в себе их оба (на изображении они представлены желтыми и синими пластинами).

Этот новый материал с двумя комбинированными компоновками имеет гораздо более низкую теплопроводность, чем любой из исходных материалов с одной компоновкой. Этот неожиданный результат показывает синергетический эффект химического контроля расположения атомов в структуре и является причиной того, что свойства всей структуры превосходят свойства двух отдельных частей.

Если принять теплопроводность стали за 1, то титановый брусок 0,1, вода и строительный кирпич 0,01, новый материал 0,001 и воздух 0,0005.

Приблизительно 70 процентов всей энергии, вырабатываемой в мире, теряется в виде тепла. Материалы с низкой теплопроводностью необходимы для сокращения и использования этих отходов. Разработка новых и более эффективных термоэлектрических материалов, способных преобразовывать тепло в электричество, считается ключевым источником экологически чистой энергии.

Профессор Мэтт Россейнски сказал: «Обнаруженный нами материал имеет самую низкую теплопроводность среди всех неорганических твердых тел и является почти таким же плохим проводником тепла, как и сам воздух».0011

«Последствия этого открытия важны как для фундаментального научного понимания, так и для практического применения в термоэлектрических устройствах, собирающих отработанное тепло, и в качестве термобарьерных покрытий для более эффективных газовых турбин».

Д-р Джон Алариа сказал: «Захватывающий вывод этого исследования заключается в том, что можно улучшить свойство материала, используя дополнительные физические концепции и соответствующее атомистическое взаимодействие.