Как рассчитать тепловую изоляцию?

Теплоизоляция — это хороший способ сэкономить деньги на отоплении, повысить комфортность дома и увеличить его стоимость. Существует множество видов теплоизоляции, с которыми вы можете ознакомиться в других статьях. А этот материал предназначен для тех, кто хочет научиться рассчитывать теплоизоляцию. Приступим.

Расчет теплоизоляции — это очень важный процесс при установки теплоизоляционной системы. Для правильного расчета нужно иметь кое-какие фактически данные о потерях тепла (через крышу, окна), а так же учитывать разность температур в помещении и на улице.

Существует специальный документ, где указаны все значения, а также алгоритм расчета теплоизоляции – это СНиП 23-02-2003. Рекомендуется изучить его, а в этой статье мы познакомимся с основными понятиями и потренируемся с расчетами.

Расчет теплоизоляции — это очень важный процесс при установки теплоизоляционной системы

Для начала давайте просто подумаем, что нужно, чтобы теплоизоляция была высокая. Ответ очевиден – нужно чтобы материал пропускал как можно меньше тепла (чтобы сохранить его в помещении). Это значение называется Коэффициент теплопередачи. Т.е. чем он ниже, тем больше тепла сохраняется.

Для расчета теплопроводности применим следующую формулу: W/(m2•K) (ватт разделить на метр в квадрате умноженный на кельвин). Если кто не помнит из школьной программы, то Кельвин это единица температура. Перевести Кельвины в Цельсии можно так °С = K−273 °

Дело в том, что когда конструкции сравнивают с энергетической точки зрения, используют как раз значение коэффициента теплопередачи

А теперь рассмотрим такое понятие, как Теплопроводность (лямбда λ). Это значение показывает насколько хорошо материал проводит тепло. Опять же включим логику – если материал хорошо проводит тепло, значит тепло может быстро уйти из помещения. Соответственно – чем меньше это значение, тем больше тепла сохраняется. Считается по такой формуле:

W/(m•K)

Перейдем к следующему значению, а именно Сопротивление пропуску тепла (R). Оно показывает, насколько материал устойчив к пропуску тепла. Ясно, что чем выше это значение, тем выше теплоизоляция.

Считается по формуле:

m2K/W (метры квадратные умножить на Кельвины и разделить на ватты)

А теперь займемся самым интересным — Расчетом коэффициента теплопередачи

Обычно теплоизоляция состоит из разных слоев с разной теплопроводностью. Методом расчета является расчет сопротивления пропуску тепла всей конструкции.

R# = d/λ

R общее = Rsi + R1 + R2 + … + Rse

U = 1 / R общее

R1, R2 это сопротивление пропуску тепла различных строительных слоев, Rsi und Rse сопротивление теплопередаче, которое описывает передачу тепла от воздуха стене. В большинстве случаев сопротивление теплопередаче внутри помещения составляет Rsi=0,13 m2•K/W.

Для внешней среды расчет ведется следующим образом

Rse = 0,04 m2•K/W для непосредственного перехода стена/внешний воздух

Rse = 0,08 m2•K/W для фасада

Rse = 0,0 m2•K/W при переходе в землю

Ну вот. Все оказалось не так страшно, а вы познакомились с основными понятиями, используемыми при расчете теплоизоляции, а так же научились вести эти самые расчеты.

Сравнение утеплителей по свойствам. Таблицы и характеристики.

Жидкая керамическая теплоизоляция (ЖКТ) Lic Ceramic

Материал Lic Ceramic — это жидкая керамическая теплоизоляция, которая является покрытием белого, серого или другого любого цвета, которое после высыхания образует эластичное термо-, гидро- и шумоизоляционное покрытие и обеспечивает теплоизоляционную, антикоррозийную, гидрофобную (водоотталкивание) и другие защиты бетонных, металлических, железобетонных, кирпичных, деревянных, стеклянных, резиновых поверхностей. Рекомендуется использовать в качестве теплоизоляции труб и воздуховодов для предотвращения нагревания, нанесение на запорную арматуру и задвижки, с целью защиты от раскалённости и снижении температуры. Обработка технологического оборудования: котлов, тепловых камер, бойлеров, печей обжига и т. д. Наносится как краска, действует как «тепловой барьер».

Сравнение утеплителей

Перед тем, как приступим к подробному сравнению утеплителей, давайте изначально разберёмся, какие материалы для утепления являются наиболее востребованными в Украине. В числе наиболее популярных утеплителей широкого спектра применения числится минеральная вата, жидкая теплоизоляция, пенопласт, пеноизол, эковата и пенополиуретан (ППУ). У каждой компании и у частного владельца свое видение о том, какой утеплитель лучше. Но всё же стоит быть объективными. Поэтому предлагаем их сравнить по основным показателям.

Сравнение теплоизоляции по теплопроводности

Первой по значению характеристикой у теплоизоляционных материалов является именно теплопроводность. Данный показатель учитывает количество тепла, которое пропускает материал постоянно, а не за короткое время. Теплопроводность утеплителя показывает коэффициент, что измеряется в ваттах на квадратный метр. То есть, если мы видим значение 0.05 Вт/м*К, то это означает, что на 1 квадратном метре поверхности с нанесенной теплоизоляцией теплопотери будут составлять 0.05 Ватта. Следственно, чем выше коэффициент теплопроводности, тем хуже его теплоизоляционные свойства.

Теперь рассмотрим данные по нашим материалам и сведём всё в таблицу.

Таблица сравнения утеплителей по теплопроводности:

Как видите, жидкая теплоизоляция занимает первое место по теплопроводности среди наиболее востребованных утеплителей широко спектра применения. И при этом значение превышает на порядок, чем у пенополиуретана. Последнее место в этой таблице у минеральной ваты.

Толщина теплоизоляционного материала очень важна при утеплении. И для каждой ситуации толщина рассчитывается индивидуально. Ведь на значение толщины теплоизоляции будут влиять ряд факторов. Среди них толщина стен, предназначение помещения и даже климатическая зона.

Ни для кого не станет секретом, что теплопроводность утеплителя зависит от плотности материала. И именно минеральная вата во всём этом проигрывает. Если плотность высокая, то значит воздуха в этом материале меньше. Проблема присутствия воздуха в теплоизоляционных материалах заключается в его высоком коэффициенте теплопроводности. К сведению, жидкая теплоизоляция Lic Ceramic содержит минимальное количество воздуха, так как в составе используются вакуумные керамические сферы.

Сравнение утеплителей по паропроницаемости

Такая характеристика, как паропроницаемость очень важна для утепления, так как она характеризирует то, как материал пропускает воздух и вместе с ним пар, что приводит к конденсату. Чем выше паропроницаемость, тем меньше конденсата.

Таблица паропроницаемости утеплителей

При сравнении мы видим, что наивысшая паропроницаемость у минеральной ваты и у жидкой теплоизоляции Lic Ceramic. Что касается полностью полимерных утеплителей, то значение этой характеристики у них очень низок. Поэтому, во многих случаях, когда люди утепляют дома пенопластом, то происходит эффект мокрой стены. В пространстве между стеной и пенопластом скапливается вода, а затем появляется грибок и чёрная плесень. А зимой вода замерзает и отталкивает от стены пенопласт, что нередко приводит к совершенно нулевому результату по утеплению. Что касается утепления изнутри пенопластом, то губительный эффект производит именно грибок и плесень, которые очень губительны для здоровья людей и животных.

Сравнение теплоизоляции по монтажу и эффективности во время эксплуатации

Монтаж очень важен для заказчиков. Ведь из-за того, как происходит монтаж теплоизоляции зависят денежные затраты и время. Самым простым материалом для нанесения является жидкая теплоизоляция. И к тому же именно по этой причине её выбирают многие покупатели, ведь наносить жидкую керамическую теплоизоляцию самостоятельно. Противоположностью по легкости монтажа является пенополиуретан. Для его нанесения нужно специальное оборудование. Также легко укладывается эковата на пол или для утепления чердака. А вот чтобы произвести напыление эковаты на стены мокрым способом требуется умение и специальные приспособления.

Что касается пенопласта, то он может укладываться на специально предустановленную обрешетку или же сразу на нужную поверхность. Приблизительно такая же ситуация с плитами из каменной ваты. Их укладывают для утепления вертикальных и горизонтальных поверхностей. А вот мягкая стекловата, та что в рулонах, должна укладываться лишь на обрешетку.

Через некоторое время после эксплуатации нанесенный теплоизоляционный материал может измениться. Ведь в зависимости от ряда характеристик он может впитывать влагу, давать усадку, в нём могут появиться грызуны, на него могут воздействовать инфракрасные лучи, вода и прочие элементы окружающей среды вплоть до агрессивных химических соединений. А наиболее невосприимчивой ко всему этому является жидкая керамическая теплоизоляция Lic Ceramic соответствующих модификаций.

Сравнение утеплителей на пожаробезопасность

Пожаробезопасность – это очень важный фактор для выбора теплоизоляционного материала. Особенно это важно, когда речь идёт об утеплении дымоходов, воздуховодов и котельных. Для такого назначения подойдёт только теплоизоляция, которая не поддерживает горение при любых температурах. И к таким материалам относится жидкая теплоизоляция на основе керамики и специально предусмотренная минеральная вата. Остальные материалы, что участвуют в нашем сравнении, поддерживают горение тем или иным образом. Для наглядности предлагаем изучить таблицу сравнения утеплителей по горючести:

НГ – не горит;
Г1 — слабогорючий;
Г2 – умеренногорючий;
Г4 — сильногорючий.

Надеемся, наше сравнение теплоизоляции поможет в правильном выборе материала для утепления.

Меню ЖКТ

Наша продукция

Применение теплоизоляции

ВАРИАНТЫ РАСЧЕТА

Теплоизоляционная штукатурная смесь

Связаться с нами



Роль изоляционных систем в ограничении теплопередачи

Все материалы обладают свойством, называемым теплопроводностью, также известным в некоторых отраслях промышленности как значение «k» или значение «λ». Теплопроводность определяется как скорость, с которой тепло проходит через определенный материал. Он выражается как количество тепла, которое проходит в единицу времени через единицу площади с температурным градиентом в один градус на единицу расстояния. Стандартными единицами измерения и отчетности являются Вт/м•К или БТЕ-дюйм/час-фут²-°F. Для однородных материалов теплопроводность не зависит от площади, толщины или формы материала; однако общее количество переданного тепла зависит от этих факторов.

Кроме того, теплопроводность зависит от температуры и часто указывается вместе со средней температурой материала в диапазоне возможных температур применения. Важно понимать, как теплопроводность материала может меняться в зависимости от температуры, так как это будет иметь важные конструктивные особенности для систем изоляции. Стандартные методы испытаний для определения проводимости указаны в ASTM C177, ASTM C518 и EN ISO 13787.

Помимо теплопроводности или значения «k», при обсуждении теплопередачи материалов часто используются несколько других терминов:

Термическое сопротивление (R) — тепловое свойство тела или узла, измеряемое отношением разности средних температур двух поверхностей к установившемуся общему тепловому потоку через них (скорость теплового потока на единицу площади одной поверхности которые должны быть идентифицированы). Значение «R» для материала можно найти, разделив толщину материала на его «k» или значение теплопроводности.

Значение «R» чаще всего встречается в потребительских строительных материалах и конструкциях.

Теплопроводность (C) — свойство тела или сборки, измеряемое отношением стационарного теплового потока, общего между двумя определенными поверхностями (временная скорость теплового потока на единицу площади одной поверхности, которая должна быть определена) к разности между средними температурами двух поверхностей. Обратное значение «R» (или 1/R) равно значению «C».

Коэффициент теплопередачи (U) — общий коэффициент теплопередачи — отношение стационарного теплового потока из окружающей среды на одной стороне тела через тело к окружающей среде на его противоположной стороне (временная скорость теплового потока на единицу площади поверхности, которая должна быть идентифицирована) к разнице температур между двумя окружающими средами.

Проникновение влаги

Проникновение влаги является главной угрозой для тепловой эффективности. Поглощение влаги может увеличить тепловой поток и, следовательно, эксплуатационные расходы. Это также может отрицательно сказаться на качестве и количестве выпускаемой продукции.

Примеры включают чрезмерное выкипание, прекращение производства из-за изменения вязкости, разрушение оборудования и, возможно, останов завода.

Другими проблемами, которые могут проявиться, являются проблемы, связанные с коррозией и защитой персонала из-за повышения температуры поверхности в горячих системах.

Скопление влаги в пенополиуретановой системе из-за нарушения пароизоляции.

Теплопроводность теплоизоляционных материалов, содержащих жидкую воду, может быть до 3 раз выше, чем в сухом состоянии.1

В условиях замерзания теплопроводность может увеличиться еще больше, так как теплопроводность льда в 4-6 раз выше, чем теплопроводность воды.

Недавние исследования изоляционных материалов с открытыми порами показали, что увеличение содержания влаги на 1% может привести к увеличению теплопроводности на 23%. 2

 В зависимости от пористости изоляции тепловой поток может увеличиться до 300 процентов при наличии всего 20 процентов (объемных) влаги3.

1 Cremaschi et al., 2012a; Wilkes et al., 2002
2 Гусячкин A.M. et al., 2019
3 Weiwei Zhu et al., 2014

Влага может проникать в изоляцию непосредственно в виде абсорбированной воды через зазоры в швах и герметиках, отверстия в кожухе или изнутри наружу через утечку из трубы или сосуда.

Также важно учитывать, что влага может попасть в изоляцию до, во время или после установки.

Еще более важным источником проникновения влаги и намокания изоляции является диффузия водяного пара, который впоследствии конденсируется в виде жидкости или льда в процессах ниже температуры окружающей среды или при низких температурах.

Это явление особенно характерно для многих изоляционных материалов с открытыми порами или других проницаемых материалов, в которых используется оболочка для предотвращения или замедления проникновения влаги.

Некоторые материалы с закрытыми порами, такие как обычно используемые пористые пластики, обеспечивают медленную диффузию паров влаги, когда между одной и другой сторонами изделия существует перепад давления паров. Затем насыщенный влагой воздух скапливается в ячейках, из которых диффундировал вспенивающий агент. Это может привести к влажным и неэффективным системам изоляции, поэтому эти материалы часто защищают пароизоляционными материалами или замедлителями схватывания.

Эти материалы могут быть подвержены структурным деформациям, несовершенным уплотнениям или повреждениям, вызванным механическим воздействием. В криогенных системах, например, даже небольшая пробоина может привести к образованию льда в течение нескольких дней.

Следовательно, во многих случаях более важно, чтобы изоляция имела низкий коэффициент паропроницаемости, чем низкая теплопроводность.

Старение материала

Деградация изоляции из-за старения или теплового дрейфа происходит в результате «дегазации» или диффузии газа через стенки ячеек пенопластовых изоляционных материалов. Перенос газа происходит из-за разности концентраций газа внутри и снаружи ячеек и вызванных температурой перепадов внутреннего и внешнего давления. Экстремальные температуры, воздействие химических веществ и радиации могут со временем усугубить старение. В результате фактическая теплопроводность материала при применении может быть значительно выше опубликованных значений, что приводит к резкой разнице между фактической тепловой эффективностью и проектной эффективностью. Ячеистая пенопластовая изоляция, такая как полиизоцианурат, полиуретан и фенольная пена, особенно подвержена этим воздействиям, и испытания показали, что через два года образцы полиизоцианурата в среднем на 22 процента превышают указанный коэффициент k4 9.0003

Другие исследования показали, что старение и потеря тепловой эффективности могут продолжаться в течение 20 лет после установки изоляции.

Морфология размера ячеек жесткого пенополиуретана в результате процесса старения.

Поглощение жидких химикатов 

Теплопроводность пролитых, просочившихся или даже атмосферных химикатов может повысить теплопроводность уже влажной изоляции. Кроме того, химическая атака может физически разрушить изоляцию или, по крайней мере, ухудшить тепловую эффективность и механическую прочность. Вспененные пластмассы и изоляционные материалы с открытыми порами подвержены потере тепловых характеристик из-за химической абсорбции. Это особенно верно, когда изоляция ранее была ослаблена проникновением влаги.

Некоторые системы используют гидроизоляционные материалы для защиты изоляции в высокотемпературных системах. Даже при наличии эффективной гидроизоляции она не будет препятствовать поглощению простых углеводородов. Фактически, эти гидроизоляционные материалы могут быть разрушены такими жидкостями, позволяя изоляционному материалу поглощать жидкие химические вещества, что может привести к снижению тепловых характеристик и увеличению пожароопасности.

Очевидно, что поглощение и удержание жидкости являются одними из самых разрушительных элементов для изоляционной системы. Поэтому очень выгодно выбрать непроницаемый изоляционный материал, который не должен полагаться на внешний пароизоляционный слой для предотвращения проникновения влаги в изоляцию.

Изоляция из пеностекла FOAMGLAS® представляет собой полностью стеклянный материал со 100% закрытыми порами, что исключает риск проникновения влаги (паров) в изоляционный материал.

Даже после полного погружения в воду единственная измеримая влажность изоляции FOAMGLAS® – это та, которая остается на поверхностных ячейках.

Проникновение влаги и старение материала могут вызвать хроническую потерю тепловой эффективности в других изоляционных материалах с открытыми порами или иным образом проницаемыми. Изоляция FOAMGLAS® не подвержена диффузии газа и не стареет со временем, обеспечивает постоянную тепловую эффективность на протяжении всего срока службы системы. Это сводит к минимуму потребность в замене изоляции и помогает поддерживать проекты, направленные на снижение долгосрочных затрат в течение жизненного цикла.

Полностью стеклянный состав и отсутствие связующих и наполнителей делают изоляцию FOAMGLAS® одним из наиболее химически стойких доступных изоляционных материалов. Это помогает гарантировать, что на механические и тепловые характеристики изоляционной системы FOAMGLAS® не повлияют возможные внешние или внутренние химические воздействия, а также снизить риск возгорания и структурной коррозии трубопроводов и оборудования.

Загрузить в формате PDF

• Технический бюллетень — Теплообмен3,12 МБ

интересно читать о

Изоляционные системы и роль коэффициента излучения в качестве расчетного фактора

Важность размерной стабильности и ее влияние на характеристики изоляционного материала

Нужна

консультация эксперта?

Свяжитесь с нами

Ищете

конкретную спецификацию руководства?

Запросить сейчас

Не терпится узнать

наша продукция?

Посмотреть все продукты

Теплопроводность — проектирование зданий

Мы используем файлы cookie, чтобы обеспечить вам максимально удобные условия пользования нашим веб-сайтом. Вы можете узнать о наших файлах cookie и о том, как отключить файлы cookie, в нашей Политике конфиденциальности. Если вы продолжите использовать этот веб-сайт без отключения файлов cookie, мы будем считать, что вы довольны их получением. Закрывать.

Редактировать эту статью

Последняя редакция 09 ноя 2022

См.
вся история

Теплопроводность (иногда называемая значением k или значением лямбда (λ)) — это мера скорости, с которой разность температур передается через материал. Чем ниже теплопроводность материала, тем медленнее скорость, с которой передаются температурные различия через него, и, таким образом, тем эффективнее он как изолятор. В широком смысле, чем ниже коэффициент теплопроводности ткани здания, тем меньше энергии требуется для поддержания комфортных условий внутри.

Теплопроводность является основным свойством материала, не зависящим от толщины. Измеряется в ваттах на метр-кельвин (Вт/мК).

Термическое сопротивление слоев ткани здания (R измеряется в м²K/Вт) можно рассчитать исходя из толщины каждого слоя / теплопроводности этого слоя.

Значение U элемента здания может быть рассчитано как сумма термических сопротивлений (значения R) слоев, из которых состоит элемент, плюс сопротивление его внутренней и внешней поверхности (Ri и Ro).

Значение U = 1 / (ΣR + Ri + Ro)

Значения U (иногда называемые коэффициентами теплопередачи или коэффициентами теплопередачи) используются для измерения того, насколько эффективно элементы строительной ткани являются изоляторами.

Стандартами для измерения теплопроводности являются BS EN 12664, BS EN 12667 и BS EN 12939. При отсутствии значений, предоставленных производителями продуктов после испытаний теплопроводности , теплопроводность данные получены из BS EN 12524 Строительные материалы и изделия. Гигротермические свойства.

Значения теплопроводности типичных строительных материалов показаны ниже.

Материал	Вт/мК
Блоки (светлые)	0,38
Блоки (средние)	0,51
Блоки (плотные)	1,63
Кирпич (открытый)	0,84
Кирпич (защищенный)	0,62
ДСП	0,15
Бетон (пористый)	0,16
Бетон (ячеистый 400 кг/м3)	0,1
Бетон (ячеистый 1200 кг/м3)	0,4
Бетон (плотный)	1,4
одеяло из стекловолокна	0,033
стекло	1,05
пеностеклянный заполнитель (сухой)	0,08
пеньковые плиты	0,40
пенобетон	0,25
минеральная вата	0,038
раствор	0,80
фенольная пена (PIR)	0,020
гипс (гипс)	0,46
гипсокартон (гипс)	0,16
пенополистирол	0,032
пенополиуретан (PUR)	0,025
штукатурка (песок/цемент)	0,50
стяжка (цемент/песок)	0,41
сталь	16 — 80
камень (известняк)	1,30
камень (песчаник)	1,50
камень (гранит)	1,7 — 4,0
каменная крошка	0,96
тюк соломы	0,09
древесина (хвойная древесина)	0,14
древесина (лиственная древесина — обычно используется)	0,14 — 0,17
древесноволокнистая плита	0,11

• Условные обозначения для расчета линейного коэффициента теплопередачи и температурных коэффициентов.