Экструдированный пенополистирол теплопроводность таблица: Теплотехнический расчет — XPS Корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ

СНиП 23-02 Расчетные теплотехнические показатели полимерных строительных материалов и изделий, теплоемкость, теплопроводность и теплоусвоение в зависимости от плотности и влажности, паропроницаемость. Пенополистиролы, пенополиуретаны, пенопласты,…

		Раздел недели: Скоропись физического, математического, химического и, в целом, научного текста, математические обозначения. Математический, Физический алфавит, Научный алфавит.
Поиск на сайте DPVA Поставщики оборудования Полезные ссылки О проекте Обратная связь Ответы на вопросы. Оглавление Таблицы DPVA.ru — Инженерный Справочник	Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница / / Техническая информация/ / Материалы/ / Строительные материалы. Физические, механические и теплотехнические свойства. / / СНиП 23-02 Расчетные теплотехнические показатели полимерных строительных материалов и изделий, теплоемкость, теплопроводность и теплоусвоение в зависимости от плотности и влажности, паропроницаемость. Пенополистиролы, пенополиуретаны, пенопласты,… Поделиться:    Расчетные теплотехнические показатели полимерных строительных материалов и изделий, теплоемкость, теплопроводность и теплоусвоение в зависимости от плотности и влажности, паропроницаемость. Пенополистиролы, пенополиуретаны, пенопласты, перлитопластбетоны, перлитофосфогелевые изделия, вспененные синтетические каучуки. СНиП 23-02 Материал Характеристики материалов в сухом состоянии Расчетные коэффициенты (при условиях эксплуатации по СНиП 23-02) плот- ность, кг/м3 удель- ная тепло- емкость, кДж/(кг°С) коэфф- ициент теплопро- водности, Вт/(м°С) массового отношения влаги в материале, % теплопро- водности, Вт/(м°С) тепло- усвоения (при периоде 24 ч), Вт/(м2°С) паропро- ницаемости, мг/(мчПа) А Б А Б А Б А, Б Пенополистирол 150 1. 34 0.05 1 5 0.052 0.06 0.89 0.99 0.05 Пенополистирол 100 1.34 0.041 2 10 0.041 0.052 0.65 0.82 0.05 Пенополистирол (ГОСТ 15588) 40 1.34 0.037 2 10 0.041 0.05 0.41 0.49 0.05 Пенополистирол ОАО «СП Радослав» 18 1.34 0.042 2 10 0.042 0.043 0.28 0.32 0.02 Пенополистирол ОАО «СП Радослав» 24 1. 34 0.04 2 10 0.04 0.041 0.32 0.36 0.02 Экструдированный пенополистирол Стиродур 2500С 25 1.34 0.029 2 10 0.031 0.031 0.28 0.31 0.013 Экструдированный пенополистирол Стиродур 2800С 28 1.34 0.029 2 10 0.031 0.031 0.3 0.33 0.013 Экструдированный пенополистирол Стиродур 3035С 33 1.34 0.029 2 10 0.031 0.031 0.32 0.36 0.013 Экструдированный пенополистирол Стиродур 4000С 35 1. 34 0.03 2 10 0.031 0.031 0.34 0.37 0.005 Экструдированный пенополистирол Стиродур 5000С 45 1.34 0.03 2 10 0.031 0.031 0.38 0.42 0.005 Пенополистирол Стиропор PS15 15 1.34 0.039 2 10 0.04 0.044 0.25 0.29 0.035 Пенополистирол Стиропор PS20 20 1.34 0.037 2 10 0.038 0.042 0.28 0.33 0.03 Пенополистирол Стиропор PS30 30 1. 34 0.035 2 10 0.036 0.04 0.33 0.39 0.03 Экструдированный пенополистирол «Стайрофоам» 28 1.45 0.029 2 10 0.03 0.031 0.31 0.34 0.006 Экструдированный пенополистирол «Руфмат» 32 1.45 0.028 2 10 0.029 0.029 0.32 0.36 0.006 Экструдированный пенополистирол «Руфмат А» 32 1.45 0.03 2 10 0.032 0.032 0.34 0.37 0.006 Экструдированный пенополистирол «Флурмат 500» 38 1. 45 0.027 2 10 0.028 0.028 0.34 0.38 0.006 Экструдированный пенополистирол «Флурмат 500А» 38 1.45 0.03 2 10 0.032 0.032 0.37 0.41 0.006 Экструдированный пенополистирол «Флурмат 200» 25 1.45 0.028 2 10 0.029 0.029 0.28 0.31 0.006 Экструдированный пенополистирол «Флурмат 200А» 25 1.45 0.029 2 10 0.031 0.031 0.29 0.32 Пенопласт ПХВ-1 и ПВ1 125 1. 26 0.052 2 10 0.06 0.064 0.86 0.99 0.23 Пенопласт ПХВ-1 и ПВ1 100 1.26 0.041 2 10 0.05 0.052 0.68 0.8 0.23 Пенополиуретан 80 1.47 0.041 2 5 0.05 0.05 0.67 0.7 0.05 Пенополиуретан 60 1.47 0.035 2 5 0.041 0.041 0.53 0.55 0.05 Пенополиуретан 40 1.47 0.029 2 5 0. 04 0.04 0.4 0.42 0.05 Плиты из резольно-фенолфор- мальдегидного пенопласта (ГОСТ 20916) 90 1.68 0.045 5 20 0.053 0.073 0.81 1.1 0.15 Плиты из резольно-фенолфор- мальдегидного пенопласта (ГОСТ 20916) 80 1.68 0.044 5 20 0.051 0.071 0.75 1.02 0.23 Плиты из резольно-фенолфор- мальдегидного пенопласта (ГОСТ 20916) 50 1.68 0.041 5 20 0.045 0.064 0.56 0.77 0.23 Перлитопластбетон 200 1. 05 0.041 2 3 0.052 0.06 0.93 1.01 0.008 Перлитопластбетон 100 1.05 0.035 2 3 0.041 0.05 0.58 0.66 0.008 Перлитофосфогелевые изделия 300 1.05 0.076 3 12 0.08 0.12 1.43 2.02 0.2 Перлитофосфогелевые изделия 200 1.05 0.064 3 12 0.07 0.09 1.1 1.43 Теплоизоляционные изделия из вспененного синтетического каучука «Аэрофлекс» 80 1. 806 0.034 5 15 0.04 0.054 0.65 0.71 0.003 Теплоизоляционные изделия из вспененного синтетического каучука «К флекс» ЕС 70 1.806 0.039 0 0 0.039 0.039 0.6 0.6 0.01 Теплоизоляционные изделия из вспененного синтетического каучука «К флекс» ST 70 1.806 0.039 0 0 0.039 0.039 0.6 0.6 0.009 Теплоизоляционные изделия из вспененного синтетического каучука «К флекс» ЕСО 73 1.806 0.041 0 0 0.041 0. 041 0.65 0.65 0.01 Экструзионный пенополистирол «Пеноплэкс», тип 35 35 1.65 0.028 2 3 0.029 0.03 0.36 0.37 0.018 Экструзионный пенополистирол «Пеноплэкс», тип 45 45 1.53 0.03 2 3 0.031 0.032 0.4 0.42 0.015 Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос: Дополнительная информация от Инженерного cправочника DPVA, а именно — другие подразделы данного раздела: Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:
Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста. Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста.
Коды баннеров проекта DPVA.ru Начинка: KJR Publisiers Консультации и техническая поддержка сайта: Zavarka Team	Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса. Free xml sitemap generator

Теплопроводность материалов. как считают? сравнительная таблица

Кто на свете всех теплей?

Цель такого тщательного изучения утеплителей одна — узнать, какой из них лучше всех. Однако, это палка о двух концах, ведь материалы с высокой термоизоляцией могут иметь другие нежелательные характеристики.

Пенополиуретан или экструдированный пенополистирол

чемпион по теплоизоляции – это пенополиуретан

Но у пенополиуретана появилась настоящая альтернатива – экструдированный пенополистирол. По сути это тот же пенопласт, но прошедший дополнительную обработку – экструдировку, которая улучшила его. Это материал с равномерной структурой и замкнутыми ячейками, который представлен в виде листов разной толщины. От обычного пенопласта его отличает усиленная прочность и способность выдерживать механическое давление. Именно поэтому его можно назвать достойным конкурентом пенополиуретану. Единственный недостаток монтажа отдельных плит – швы, которые успешно заделываются монтажной пеной.

А уж чем вам удобнее пользоваться – жидким утеплителем из баллончика или плитами, выбирать только вам. Но помните, что эти материалы не «дышат» и могут образовывать эффект запотевших окон, так что все утепление может уйти из форточки во время проветривания. Поэтому утеплять такими материалами нужно разумно.

не будет образовываться конденсата

Другие утеплители

Также набирает популярности дешевое и экологичное пеностекло, которое можно применять только без нагрузок, поскольку он весьма хрупок.

Влияющие факторы

10 лучших дровяных печей для дома и дачи

Если сравнить свойства одного и того же стройматериала в разных условиях, легко увидеть, что теплоизоляционный коэффициент будет разным. Различается величина также у разных марок, причем разница может быть довольно значимой.

На проводимость влияют следующие факторы:

1. Плотность. При высокой плотности частицы расположены близко друг от друга, следовательно, передача тепла будет происходить довольно быстро. Легкие стройматериалы (например, керамзит) хуже отдают тепло, чем тяжелые.
2. Пористость. Чем она выше, тем меньше тепла пропускается. Воздух отличается маленькой проводимостью, значит, чем больше отверстий в поверхности, тем слабее будет теплопередача.
3. Структура самих пор. Большие, сообщающиеся между собой поры повышают проницаемость бетонной перегородки. Чтобы сохранить тепло внутри, лучше выбирать мелкие, замкнутые отверстия.
4. Влажность. При намокании бетона или кирпича воздух вытесняется, заменяется жидкостью или становится влажным воздухом. Коэффициент увеличивается почти в 20 раз.
5. Температура. Чем она выше, тем выше коэффициент.

Что такое теплопроводность

Огнеупорные материалы для отделки стен и потолков вокруг печи и камина

В физике теплопроводность — это способность материала проводить тепло. Теплопроводность обозначается символом K. Единицей измерения теплопроводности в СИ является ватт на метр Кельвина (Вт / мК). Теплопроводность данного материала часто зависит от температуры и даже направления теплопередачи. Согласно второму закону термодинамики тепло всегда течет из горячей области в холодную область. Другими словами, чистый теплообмен требует градиента температуры. Чем выше теплопроводность материала, тем выше будет скорость теплопередачи через этот материал.

Обратная величина теплопроводности данного материала известна как тепловое сопротивление из этого материала. Это означает, что чем выше теплопроводность, тем ниже удельное тепловое сопротивление. Теплопроводность (K) материала может быть выражена как;

K (T) = α (T)_п (T) C_п(Т)

Где α (T) — температуропроводность, p (T) — плотность, с_пТ- удельная теплоемкость

Такие материалы, как алмаз, медь, алюминий и серебро, имеют высокую теплопроводность и считаются хорошими теплопроводниками. Алюминиевые сплавы широко используются в качестве радиаторов, особенно в электронике.Материалы, такие как дерево, полиуретан, глинозем и полистирол, с другой стороны, имеют низкую теплопроводность. Поэтому такие материалы используются в качестве теплоизоляторов.

Теплопроводность материала может изменяться, когда фаза материала изменяется от твердого к жидкому, от жидкого к газу или наоборот. Например, теплопроводность льда изменяется, когда лед тает в воду.

Хорошие электрические проводники обычно являются хорошими проводниками тепла. Тем не менее, серебро является относительно слабым теплопроводником, хотя это хороший электрический проводник.

Электроны — основной вклад в теплопроводность металлов, тогда как колебания решетки или фононы — основной вклад в теплопроводность неметаллов. В металлах теплопроводность приблизительно пропорциональна произведению электропроводности и абсолютной температуры. Однако электропроводность чистых металлов уменьшается, когда температура увеличивается, так как электрическое сопротивление чистых металлов увеличивается с ростом температуры. В результате произведение электрического сопротивления и абсолютной температуры, а также теплопроводности остается приблизительно постоянным с увеличением или уменьшением температуры.

Diamond является одним из лучших тепловых преобразователей при комнатной температуре, имея теплопроводность более 2000 Вт на метр на Кельвин.

Виды утеплителей

Лучшие мойки высокого давления: обновленный ТОП

Из утеплителей меньшей теплопроводностью обладают пенополистирол и экструдированный пенополиуретан. Это жесткие, хрупкие материалы, выпускающиеся в плитах, и имеющие ячеистую структуру. Но нужно учесть, что при увеличении плотности структуры материала, увеличивается и его способность пропускать тепло.

Минеральные утеплители кроме хорошей сохранности тепла, обладают отличными звукоизоляционными свойствами: они гасят звуки, не позволяя им проникнуть в помещение.

Производится минвата в виде плит или в рулонах. Плитами обкладываются стены, кровля, пол. Рулонный утеплитель пригоден для укрытия труб водоснабжения и отопления.

• Таблица теплопроводности утеплителей
• Утеплитель Басвул
• Керамический кирпич — Теплопроводность

Как рассчитать толщину стен

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

Термическое сопротивление ограждающихконструкций для регионов России

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

Расчет толщины стены, толщины утеплителя, отделочных слоев

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

R — термическое сопротивление;

p — толщина слоя в метрах;

k — коэффициент теплопроводности.

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

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

Пример расчета толщины утеплителя

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

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

Потому теплопроводность строительных материалов, используемых для отделки просто не принимают во внимание

• 16 января, 2006
• Опубликовано: Строительные технологии и материалы

Экономичная штукатурная теплоизоляция.

Полимерные штукатурки можно только купить, их не изготовить самостоятельно. Но растворы на минеральных вяжущих экономичнее смешивать своими руками.

Заказать работу наемным рабочим дорого. Но, если смесь изготовить самостоятельно, общая цена несколько упадет. Многие застройщики экономят таким образом: нанимают штукатуров, а сами выполняют для них «черную» работу. С учетом того, что помощь подсобника оплачивается не за м2, а по дням, экономия может быть не значительной. Приблизительно 800-1200 руб/день.

Еще дешевле самостоятельная подготовка стены, выставление маяков и грубое оштукатуривание. «Спецам» останется только выровнять покрытие и нанести декоративный раствор.

Теплоизоляционная дешевая штукатурка для наружных работ.

Изолирующие смеси дороже обычных, поскольку сложнее. Своими руками, к тому же, можно сделать далеко не все.

Однако изготовление раствора на основе цемента под силам любому начинающему строителю и способно ощутимо снизить расход средств. В качестве наполнителя можно использовать как влагостойкие насыпные материалы (вспененное стекло, керамзитовые пески), так и не влагостойкое (опилки, перлит, вермикулит). Последние лишь защищают слоем плотного бетона.

Для внешней теплоизоляционной штукатурки возможно применение полистирольных наполнителей. Самый экономичный наполнитель – измельченный пенополистирол. Его стоимость нулевая, он бесплатен. Если использовать для измельчения пенопластовую упаковку.

Такой бетон широко применяется в России и за ее пределами. Он не плотен и не применим в конструкциях, требующих высокой прочности. Но для внешних утепляющих штукатурок вполне подходит.

Теплоизоляционная штукатурка своими руками для внутренних работ.

За квадратный метр отделки без наполнителя застройщики отдают меньше, чем за смесь с наполнителем. Поэтому некоторые, особенно «предприимчивые» строители, пытаются добавлять утепляющие подсыпки в готовые смеси. Это запрещено: такие манипуляции сильно ослабляют раствор, снижают его прочность и долговечность.

Чтобы снизить стоимость за кв. м. проще сделать замес самому, используя недорогие наполнители и вяжущее. Так глиняно-опилочный раствор практически бесплатен, хотя и не уступает по прочности гипсовому. data-matched-content-ui-type=»image_stacked» data-matched-content-rows-num=»2″ data-matched-content-columns-num=»3″ data-ad-format=»autorelaxed»>

Если объяснять на пальцах

Для наглядности и понимания, что такое теплопроводность, можно сравнить кирпичную стену, толщиной 2 м 10 см с другими материалами. Таким образом, 2,1 метра кирпича, сложенного в стену на обычном цементно-песчаном растворе равны:

• стене толщиной 0,9 м из керамзитобетона;
• брусу, диаметром 0,53 м;
• стене, толщиной 0,44 м из газобетона.

Если речь заходит от таких распространённых утеплителях, как минеральная вата и пенополистирол, то потребуется всего 0,18 м первой теплоизоляции или 0,12 м второй, чтобы значения теплопроводности огромной кирпичной стены оказались равными тонюсенькому слою теплоизоляции.

Сравнительная характеристика теплопроводности утеплительных, строительных и отделочных материалов, которую можно произвести, изучив СНиПы, позволяет проанализировать и правильно составить утеплительный пирог (основание, утеплитель, финишная отделка). Чем ниже теплопроводность, тем выше цена. Ярким примером могут послужить стены дома, сложенные из керамических блоков или обычного высококачественного кирпича. Первые имеют теплопроводность всего 0,14 – 0,18 и стоят намного дороже любого, самого лучшего кирпича.

Разные материалы имеют различную теплопроводность, и чем она ниже, тем меньше теплообмен внутренней среды обитания с внешней. Это значит, что зимой в таком доме сохраняется тепло, а летом – прохлада

Теплопроводность — количественная характеристика способности тел к проведению тепла. Для того чтобы иметь возможность сравнения, а также точных расчетов при строительстве, представляем цифры в таблице теплопроводности, а также прочности, паропроницаемости большинства строительных материалов.

Теплопроводность материалов: параметры

Принято условное разделение материалов, применяемых в строительстве, на конструкционные и теплоизоляционные.

Конструкционные материалы применяются для возведения ограждающих конструкций (стен, перегородок, перекрытий). Они отличаются большими значениями теплопроводности.

Значения коэффициентов теплопроводности сведены в таблицу 1:

Нестационарные методы определения коэффициента теплопроводности используются, в частности, в тех случаях, когда применение метода сляба не может быть применено. Более низкая надежность измерения компенсируется, в частности, быстрой реализацией эксперимента. Оценка эксперимента быстро и может быть алгоритмизирована для онлайн-обработки компьютером.

В этой статье приведены данные по теплопроводности для выбора общих материалов. Теплопроводность измеряет способность материалов пропускать тепло через него через проводимость. Теплопроводность материала сильно зависит от состава и структуры. Вообще говоря, плотные материалы, такие как металлы и камень, являются хорошими проводниками тепла, в то время как вещества с низкой плотностью, такие как газ и пористая изоляция, являются плохими проводниками тепла. Теплопроводность материалов требуется для анализа при изучении теплообмена в системе.

Таблица 1

Подставляя в формулу (2) данные, взятые из нормативной документации, и данные из Таблицы 1, можно получить требуемую толщину стен для конкретного климатического района.

При выполнении стен только из конструкционных материалов без использования теплоизоляции их необходимая толщина (в случае использования железобетона) может достигать нескольких метров. Конструкция в этом случае получится непомерно большой и громоздкой.

В статье. В следующих таблицах показаны теплопроводности для обычных веществ. Строительные материалы или строительные материалы являются основным требованием в этот современный век технологии. Существует много типов строительных материалов, используемых для различных строительных работ.

Свойства строительных материалов

Для того чтобы материал рассматривался как строительный материал, он должен обладать необходимыми инженерными свойствами, подходящими для строительных работ. Эти свойства строительных материалов отвечают за его качество и мощность и помогают решать их применение.

Допускают возведение стен без использования дополнительного утепления, пожалуй, только пенобетон и дерево. И даже в этом случае толщина стены достигает полуметра.

Основной их диапазон лежит в пределах от 0,03 до 0,07 Вт/(м*°С). Наиболее распространенные материалы – это экструдированный пенополистирол, минеральная вата, пенопласт, стекловата, утепляющие материалы на основе пенополиуретана. Их использование позволяет значительно снизить толщину ограждающих конструкций.

Процесс передачи энергии от более нагретой части тела к менее нагретой называется теплопроводностью. Числовое значение такого процесса отражает коэффициент теплопроводности материала. Это понятие является очень важным при строительстве и ремонте зданий. Правильно подобранные материалы позволяют создать в помещении благоприятный микроклимат и сэкономить на отоплении существенную сумму.

Пористость строительных материалов

Пористость дает объем материала, занимаемого порами. Это отношение объема пор к объему материала. Пористость влияет на многие свойства, такие как теплопроводность, прочность, насыпная плотность, долговечность и т.д.

Долговечность строительных материалов

Свойство материала противостоять совместному действию атмосферных и других факторов известно как долговечность материала. Если материал более прочный, он будет полезен для более длительного срока службы. Стоимость обслуживания материала зависит от долговечности.

Как рассчитать толщину стен

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

Термическое сопротивление ограждающих конструкций для регионов России

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

Расчет толщины стены, толщины утеплителя, отделочных слоев

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

Формула расчета теплового сопротивления

R — термическое сопротивление;

p — толщина слоя в метрах;

k — коэффициент теплопроводности.

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

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

Пример расчета толщины утеплителя

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

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

   Рассчитывать придется все ограждающие конструкции

3. Считаем толщину минеральной ваты. Ее коэффициент теплопроводности 0,045. Толщина слоя будет: 2,82*0,045 = 0,1269 м или 12,7 см. То есть, чтобы обеспечить требуемый уровень утепления, толщина слоя минеральной ваты должна быть не меньше 13 см.

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

Потому теплопроводность строительных материалов, используемых для отделки просто не принимают во внимание

Необходимость расчетов

Для чего же необходимо проводить эти вычисления, есть ли от них хоть какая-то польза на практике? Разберемся подробнее.

Оценка эффективности термоизоляции

В разных климатических регионах России разный температурный режим, поэтому для каждого из них рассчитаны свои нормативные показатели сопротивления теплопередаче. Проводятся эти расчеты для всех элементов строения, контактирующих с внешней средой. Если сопротивление конструкции находится в пределах нормы, то за утепление можно не беспокоиться.

В случае, если термоизоляция конструкции не предусмотрена, то нужно сделать правильный выбор утеплительного материала с подходящими теплотехническими характеристиками.

Тепловые потери

Тепловые потери дома

Не менее важная задача – прогнозирование тепловых потерь, без которого невозможно правильно спланировать систему отопления и создать идеальную термоизоляцию. Такие вычисления могут понадобиться при выборе оптимальной модели котла, количества необходимых радиаторов и правильной их расстановки.

Такие расчеты в здании проводятся для всех ограждающих конструкций, взаимодействующих с холодными потоками воздуха, а затем суммируются для определения общей потери тепла. На основании полученной величины проектируется система отопления, которая должна полностью компенсировать эти потери. Если же потери тепла получаются слишком большими, они влекут за собой дополнительные финансовые затраты, а это не всем «по карману». При таком раскладе нужно задуматься об улучшении системы термоизоляции.

Отдельно нужно поговорить про окна, для них сопротивление теплопередаче определяются нормативными документами. Самостоятельно проводить расчеты не нужно. Существуют уже готовые таблицы, в которых внесены значения сопротивления для всех типов конструкций окон и балконных дверей.Тепловые потери окон рассчитываются исходя из площади, а также разницы температур по разные стороны конструкции.

Расчеты, приведенные выше, подходят для новичков, которые делают первые шаги в проектировании энергоэффективных домов. Если же за дело берется профессионал, то его расчеты более сложные, так как дополнительно учитывается множество поправочных коэффициентов – на инсоляцию, светопоглощение, отражение солнечного света, неоднородность конструкций расположение дома на участке и другие.

Виды, свойства и применение

По назначению кирпич подразделяется на строительный, специальный и облицовочный. Строительный применяется для кладки стен, облицовочный – для дизайна фасадов и интерьера, а специальный идет на фундаменты, дорожное покрытие, кладку печей и каминов.

Более узкая специализация обусловлена различной структурой изделий.

Полнотелый кирпич

Представляет собой сплошной брусок со случайными пустотами, составляющими менее 13 %.

Полнотелыми бывают кирпичи:

Силикатный, керамический – используются для возведения самонесущих стен, перегородок, колонн, столбов и так далее. Конструкции из полнотелого кирпича надежны, морозоустойчивы, способны нести дополнительные нагрузки. Перегородки обеспечивают хорошую звукоизоляцию при небольшой толщине, сохраняют большое количество тепла.

К тому же материал довольно декоративен и популярен у многих современных дизайнеров. Но высокий коэффициент теплопроводности и водопоглощения вынуждает сооружать наружные стены большой толщины или делать их трехслойными, сочетая с изоляционными материалами и другими видами кирпича.

Шамотный – изготавливается из специальной огнеупорной измельченной глины и порошка шамота путем обжига с повышенным температурным режимом. Применяется для выкладки каминов, печей и других сооружений, где требуется огнеупорность. Специфика применения определила большое разнообразие форм изделия:

• клиновидные и прямые;
• больших средних и малых размеров;
• фасонные с профилями различной сложности;
• специальные, лабораторные и промышленные тигли, трубки и другой инвентарь.

Клинкерный – изготавливается из тугоплавких глин с разнообразными добавками. Обжигается при очень высоких температурах до полного запекания. Различные компоненты и вариативность режима обжига придают кирпичам повышенную прочность, водостойкость и широкую палитру оттенков от зеленоватого, при обжиге с торфом, до бордового с угольными подпалами. Раньше широко применялся для мощения тротуаров, теперь используется в кладке и облицовке фундаментов. Теплопроводность керамического кирпича довольно высока.

Пустотелый кирпич

Материал допускает 45 % пустот от общего объема, а также отличается по форме, структуре и расположению пустот в бруске. Теплопроводность пустотелого кирпича напрямую зависит от количества воздуха в его теле – чем больше воздуха, тем лучше теплоизоляция.

Кирпич с пустотами – брусок с двумя-тремя большими сквозными отверстиями, которые служат скорее облегчению и удешевлению, нежели улучшению теплоизоляции. Применяется наравне с полнотелым аналогом, за исключением фундаментов и других конструкций, требующих повышенной прочности.

Щелевой кирпич – все тело блока пронизано отверстиями различной формы размеров.

• прямоугольными;
• треугольными;
• ромбовидными;
• сквозными и закрытыми с одной стороны;
• вертикальными и горизонтальными.

Довольно хорошая прочность и низкая теплопроводность определяют его востребованность для возведения наружных стен жилых зданий.

Поризованный кирпич – выпускается нескольких размеров. Кроме большого числа отверстий обладает пористой структурой материала, которая образуется при выгорании специальных мелких фракций, добавленных в глину. Обладает лучшим набором качеств для строительства наружных стен. Прочность, низкая теплопроводность и большие габариты сокращают сроки строительства в разы, при этом с соблюдением последних требований СНиП. Теплая керамика характеризуется самыми низкими показателями теплопроводности, но из-за хрупкости пока имеет ограниченное применение.

Облицовочный кирпич – тоже является пустотелым, удачно сочетая художественные и утеплительные свойства.

Таблица показателей теплопроводности строительных материалов

Почти всегда в строительстве дома для разных конструктивных элементов используются несколько видов кирпича с соответствующими характеристиками.

Численное и экспериментальное исследование изменения теплопроводности пенополистирола при различных температурах и плотностях

На этой странице какие параметры в приложении, а также производства очень важны. В этом направлении следует определить параметры, влияющие на теплопроводность, для повышения эффективности теплоизоляционных материалов. Также фактом является то, что пенополистирольные блоки имеют разную теплопроводность при одном и том же значении плотности в зависимости от технологии производства. В этом исследовании экспериментально и численно было установлено, что теплопроводность пенополистирольного материала при различной плотности зависит от параметров и изменения температуры. Пенополистирольные материалы состоят из блоков плотностью 16, 21 и 25 кг/м ³ и толщиной 20 мм. Измерения теплопроводности проводились на приборе FOX 314 (Laser Comp., США), работающем в соответствии со стандартами ISO 8301 и EN 12667. Измерения проводились для пенополистирольных блоков при средних температурах 10°С, 20°С, 30°С и 40°С. Численное исследование состоит из трех этапов: получение электронно-микроскопических изображений (СЭМ) пенополистирольных блоков, моделирование внутренней геометрии конструкции с помощью программы САПР и реализация решений с помощью программы ANSYS на основе конечных элементов. Были определены результаты экспериментальных и численных исследований и параметры, влияющие на теплопроводность. Наконец, считается, что численные методы могут быть использованы для получения предварительного представления о материале EPS при определении теплопроводности путем сравнения результатов экспериментальных и численных исследований.

1. Введение

Увеличение населения мира и развитие промышленности увеличили потребность в энергии. Эта потребность вызывает потребление энергетических ресурсов и наносит большой ущерб окружающей среде. Энергия должна использоваться эффективно, чтобы уменьшить воздействие на окружающую среду из-за ограниченных ресурсов. Энергия потребляется в различных областях, таких как промышленность, транспорт, сельское хозяйство, собственность и другие сектора. Потребление энергии в домах составляет в развитых странах примерно 30% [1, 2]; поэтому снижение потребления энергии в зданиях важно как для экономики, так и для окружающей среды. Теплоизоляция, проводимая с целью минимизации теплопотерь в домах, является очень важным вопросом. Сегодня в качестве критериев оценки используются многие характеристики изоляционных материалов, такие как теплопроводность, толщина, пористость, прочность, звукопроницаемость, огнестойкость. Среди этих критериев на первый план выходит теплопроводность – основная характеристика изоляционных материалов.

Теплопроводность изоляционных материалов, используемых для домов, определена в среднем на уровне 10°C в соответствии с европейскими стандартами [3]. Однако с учетом климатических условий средний температурный интервал колеблется от 0°С до 50°С. Исследование теплопроводности изоляционных материалов при различных температурах важно для эффективного использования энергии. В последнее время особую популярность приобрели пеноизоляционные материалы из-за их низкой теплопроводности, а их широкое применение связано с простотой технологии производства пенополистирола, низкой себестоимостью [4], закрытостью пор материала, водонепроницаемостью материала, низкой теплопроводностью за счет содержащегося в нем воздуха [5-10].

Теплопроводность материала изменяется в зависимости от определенных микроскопических параметров: величины ячеек, порядка ячеек, свойств теплового излучения и свойств клеящего материала [11]. Также поведение мономера стирола в его твердой фазе в зависимости от температуры существенно влияет на теплопроводность как пенополистирольного материала, так и воздуха в нем [3]. Изменение теплопроводности и механических свойств материалов определяли по плотности и технологическим параметрам [12]. Экспериментально установлено, что теплопроводность уменьшается с увеличением плотности [13], а увеличивается или уменьшается с изменением критической толщины материала [7, 14]. Таким образом, необходимо изучить зависимость между температурой и плотностью теплопроводности пенополистирола, используемого для утепления жилых домов.

Очень важно правильно оценить значение теплопроводности. Необходимые измерения удельной теплопроводности были определены известными исследователями [6, 12]. Существует множество различных типов изоляционных материалов с различной структурой материала и с различными тепловыми свойствами. Чтобы получить правильные результаты, необходимо определить метод измерения в соответствии со всеми этими критериями. Значение теплопроводности можно определить тремя различными методами: экспериментальным, численным и аналитическим. Конкретный метод, который будет использоваться, зависит от типа материала. В литературе для определения теплопроводности изоляционных материалов в основном используются экспериментальные методы [3, 6, 7, 11, 13, 15], но также имеется ограниченное количество фундаментальных исследований, проводимых по изучению внутренней структуры с использованием численных методов, а также экспериментальных методов [15–17].

За исключением нескольких исследований по численному определению теплопроводности, исследования, описанные в литературе, обычно проводились экспериментально. В этом исследовании использовались экспериментальные и численные методы, а затем сравнивались для определения теплопроводности пенополистирольного материала. Было подробно рассмотрено, являются ли численные методы действительными или нет. При проведении численного исследования рассматривались изображения растрового электронного микроскопа (СЭМ), а исследование проводилось методом конечных элементов на основе программы ANSYS с учетом температурно-зависимого изменения теплопроводности воздуха и полистирольного материала в пенополистироле. Исследовано изменение теплопроводности пенополистирольного материала при различных плотностях и температурах. Определены параметры, влияющие на теплопроводность пенополистирольного материала, и получено представление о том, что необходимо сделать для получения материалов с более низкой теплопроводностью.

2. Материал и метод

Пенополистирол, использованный для исследований, производства компании TIPOR (Турция) имел толщину 20 мм и плотность 16, 21 и 25 кг/м ³ .

Для экспериментального определения теплопроводности материала EPS при средних температурах 10°C, 20°C, 30°C и 40°C использовались образцы размером . Образцы подвергались процессу сушки при 70°C в вентилируемой печи для полного удаления влаги перед проведением измерений. Измерения массы проводились с 24-часовыми интервалами в процессе сушки, и это продолжалось до тех пор, пока разница не составляла менее 0,2%. Когда желаемый интервал измерения был достигнут, процесс сушки завершался и начинались процессы измерения теплопроводности. В экспериментальных исследованиях использовали прибор FOX 314 (Laser Comp., США), работающий по стандарту ISO 8301 и измеряющий по принципу метода горячей пластины [18]. В этом методе с помощью датчиков измерялась величина теплового потока, возникающего в результате разности температур между горячей и холодной пластинами устройства, а теплопроводность рассчитывалась с использованием одномерного уравнения теплопередачи Фурье. Было проведено пять независимых измерений для определения теплопроводности образцов. Значение теплопроводности образцов рассчитывали как среднее значение пяти измерений.

Применение численных методов, используемых для определения теплопроводности пенополистирольного материала, проводилось с помощью блок-схемы, представленной на рисунке 1. Для применения численных методов использовалась программа ANSYS 16.1 на основе конечных элементов, для моделирования геометрии использовалась программа AutoCAD 2016, а для анализа изображений использовалась программа Matlab 2016.

Образцы, подготовленные для моделирования геометрии, были вырезаны в виде тонкой пластины для получения изображений их внутреннего строения и наклеены на медную полосу, поверхность которой была покрыта тонким слоем в устройстве для золочения. После процесса покрытия изображения были сняты с различными коэффициентами увеличения для образцов с различной плотностью в сканирующем электронном микроскопе (СЭМ). Были просмотрены полученные электронно-микроскопические изображения, изучена внутренняя структура материала, проведен анализ изображений и построена геометрическая модель. Исследование пикселей на изображении проводилось в соответствии с цветовыми тонами при анализе изображения во время геометрического моделирования, и границы воздуха и полистирольного материала, образующего пенополистироловый материал, стали более понятными. Геометрическое моделирование проводилось в программе AutoCAD 2016 с использованием изображений, полученных в результате анализа изображений. Некоторые исключения были сделаны для минимизации ошибок при формировании геометрии, и произошли изменения в связанных множествах. Таким образом, было сформировано множество моделей, и проведено исследование для удобной для изучения модели.

Проведен перенос моделей, геометрия которых сформирована программой ANSYS, для формирования сетевых структур и необходимых граничных условий. Элементы треугольника использовались для областей, образованных воздухом, который формировал поры, и полистирольные материалы из пор, а растворы применялись в узловых точках в соответствующих количествах для достоверности результатов. В процессе решения были заданы необходимые граничные условия для правой и левой стенок сформированной модели относительно достижения средних температур 10°C, 20°C, 30°C и 40°C, как показано на рисунке 2. Для верхней и нижней стенок были заданы теплоизоляционные граничные условия, и были реализованы одномерные решения. Транспорт и теплопередача пренебрежимо малы, если диаметр ячейки меньше примерно на 4 мм [8]. В результате пренебрежение теплопередачей, поскольку она намного ниже при естественном переносе, не было ошибочным принятием с точки зрения правильности результатов.

Граничные условия следующие:

Температура и меняющаяся ситуация учитывались при определении свойств материалов для компонентов, образующих пенополистирол, необходимых при численном решении. Свойства материала для воздуха и полистирола, образующего пенополистирол, приведены в таблицах 1 и 2.

3. Результат и обсуждение

3.1. Экспериментальные результаты

Величина теплопроводности высушенного пенополистирола с различными значениями плотности была экспериментально измерена для средних температур 10°С, 20 °С, 30 °С и 40°С с использованием метода измерения теплового потока. Полученные результаты измерений представлены в табл. 3 и на рис. 3 в зависимости от температуры.

Для каждого значения плотности пенополистирола наблюдалось линейное распределение в зависимости от температуры. В результате этого исследования была определена степень падения или увеличения этого с использованием метода регрессии. Таким образом, балансы, выраженные как функция температуры, приведены в следующих уравнениях. Значение теплопроводности может быть определено с погрешностью всего 0,1% с использованием балансов (уравнений), полученных с помощью метода регрессии.

3.2. Измерения СЭМ

Электронно-микроскопическое изображение, представленное на рисунке 4, было получено из пенополистирола плотностью 25 кг/м ³ в грубом соотношении величин, чтобы получить представление о внутренней структуре в связи с проведением численных исследований.

При рассмотрении рисунка 4 стало понятно, что структура пор не является однородной и имеет две разные структуры пор для пенополистирола. Когда изображение, полученное с помощью электронного микроскопа, было получено с более близким увеличением, при котором структура пор здесь представляет собой макропору неправильной формы, можно было заметить, что оно имеет ячеистые поры, как показано на рисунке 5. Когда были изучены изображения, полученные в результате исследований с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ), было обнаружено, что зона, показанная черным цветом, представляет собой воздушную жидкость, а оставшаяся белая зона представляет собой твердый материал из полистирола.

Общеизвестно, что для пенополистирола диаметр ячеек микроуровня изменяется от 100 до 300  мкм м, причем диаметры пор уменьшаются с увеличением плотности [8, 17]. При исследовании внутренних структур пенополистирола с различными значениями плотности было обнаружено, что размеры пор уменьшаются из-за увеличения плотности, как в литературе, как видно на рисунке 6. Многие изображения электронного микроскопа были исследованы при 16, 21 и 25  кг/м0007 3 образцов пенополистирола, и было определено, что средние диаметры пор составляют приблизительно 141  мкм мкм, 116  мкм мкм и 95  мкм мкм соответственно.

В результате исследований был сделан выбор правильной модели, в которой более четко различаются воздух и полистирол, для проектирования геометрии внутренней конструкции. Выбранные изображения и изображения, полученные в результате обработки изображений, представлены на рис. 7.9.0003

Конструкции геометрической модели были получены с использованием изображений электронного микроскопа, которые были переданы в программу ANSYS и для которых были реализованы численные решения. При выполнении численных решений предполагалось, что теплопередача происходит только путем пропускания. Величину теплопроводности находили численно, рассматривая ее как задачу теплопроводности: определяя одномерный тепловой поток или распределение температуры и используя уравнение теплопроводности Фурье.

Здесь определялся как средний тепловой поток, рассчитанный в программе ANSYS, определялся как разница температур между левой и правой стенками образцов и определялся как длина в пределах направления теплопередачи.

Решения были сделаны для средних температур 10°C, 20°C, 30°C и 40°C для смоделированных геометрий. Определяли среднюю величину теплового потока, передаваемого в результате растворов, и численно рассчитывали эффективное значение теплопроводности для каждого образца и значения температуры по уравнению 3. Данные, полученные из численных решений, можно найти в таблицах 4, 5, 6 и на рисунках 8, 9., и 10. Данные измерения теплопроводности, использованные для подтверждения результатов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Согласно полученным результатам изменение теплопроводности с плотностью показано на рисунке 11.

4. Выводы

Знание того, от каких факторов изменяется значение теплопроводности, является очень важным вопросом, важным параметром для материалов, используемых для снижения потерь энергии. В результате исследований известно, что величина теплопроводности изменяется в зависимости от распределения, размера и соотношения пор для материалов с пористой структурой, а для материала из пенополистирола (ВПС) исследований недостаточно. Все данные, полученные или проанализированные в ходе этого исследования, включены в эту опубликованную статью.

При изучении изображений внутренней структуры пенополистирола с различными значениями плотности было установлено, что компоненты материала состоят из полистирола и большого количества воздуха. Как упоминается в литературе, если пористость исследуется на макроуровне, уровень пористости составляет около 4-10%, а известно, что микропористость составляет от 97 до 99% [17]. Причина различных значений плотности пенополистирола связана с количеством содержащихся в нем пор.

Причина, по которой при исследовании пенополистирола возникают разные значения плотности, связана с количеством содержащихся в нем пор. Было обнаружено, что количество пор уменьшается с увеличением значения плотности. Кроме того, тот факт, что диаметры клеточных пор уменьшаются с увеличением плотности, подтверждается электронно-микроскопическими изображениями. Из результатов видно, что значение теплопроводности экспериментально уменьшается в результате увеличения плотности. Здесь ожидается из-за увеличения плотности уменьшение количества пор, а за счет этого и увеличение значения теплопроводности. Можно сделать вывод, что причина контраста пенополистирольных материалов заключается в том, что теплопередача осуществляется только при теплопроводности между двумя однородными твердыми поверхностями; плотность увеличивается, потому что перенос, происходящий в пограничных слоях твердого материала и воздуха, и скорость воздуха находятся на очень низком уровне, а теплообмен с конвекцией находится на пренебрежимо низком уровне в результате уменьшения диаметров пор ячеек с увеличением плотности.

При сравнении результатов, полученных с помощью экспериментальных и численных исследований, было установлено, что они совпадают между собой между значениями 1% и 5%. Причины этой ошибки связаны с двумерными структурами численного исследования, исключениями, сделанными во время моделирования, и определенными характеристиками материалов компонентов.

В литературе отмечается, что теплопроводность пенополистирола при одинаковой толщине и разной плотности различна [3, 6, 7]. Когда были исследованы внутренние структуры различных образцов с различной плотностью, было решено, что причина, по которой они имеют разную теплопроводность, может быть связана с диаметром сотовых пор [14]. Установлено, что величина теплопроводности пенополистирола зависит от размеров пор материала, изменения температуры и тепловых свойств компонентов, массива пор, и численные методы могут быть использованы для получения предварительного представления при определении теплопроводности.

Доступность данных

В статью включены экспериментальные данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования. Числовые данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Работа выполнена при поддержке Группы координации научно-исследовательских проектов Университета Кырыккале (грант №: 2016/114).

Ссылки

1. Л. Перес-Ломбард, Дж. Ортис и К. Поут, «Обзор информации о потреблении энергии в зданиях», Energy and Buildings , vol. 40, нет. 3, стр. 394–398, 2008 г.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

2. Л. Ян, Х. Ян и Дж. К. Лам, «Тепловой комфорт и влияние энергопотребления в здании — обзор», Applied Energy , vol. 115, стр. 164–173, 2014.

   Просмотр:

   Сайт издателя | Google Scholar

3. Гнип И., Веелис С., Вайткус С. Теплопроводность пенополистирола (EPS) при 10°C и ее преобразование в температуры в интервале от 0 до 50°C // Energy and Buildings , vol. 52, стр. 107–111, 2012.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

4. С. Дорудиани и Х. Омидиан, «Опасения окружающей среды, здоровья и безопасности декоративных молдингов из пенополистирола в зданиях», Строительство и окружающая среда , том. 45, нет. 3, стр. 647–654, 2010.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

5. С. Вейелис и С. Вайткус, «Исследование водопоглощения плитами из пенополистирола», Materials Science , vol. 12, нет. 2, 2006.

   Посмотреть по адресу:

   Google Scholar

6. А. Лакатос и Ф. Калмар, «Анализ водопоглощения и теплопроводности пенополистирольных изоляционных материалов», Инженерные исследования и технологии строительных услуг , vol. 34, нет. 4, стр. 407–416, 2012 г.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

7. Б. Лакатос и Ф. Калмар, «Исследование зависимости теплопроводности пенополистирольных изоляционных материалов от толщины и плотности», Materials and Structures , vol. 46, нет. 7, стр. 1101–1105, 2013.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Академия Google

8. S. S. Cai, B. X. Zhang и L. Cremaschi, «Обзор влагостойкости и тепловых характеристик полистирольной изоляции в строительстве», Building and Environment , vol. 123, стр. 50–65, 2017.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

9. С. С. Кай, Б. X. Чжан и Л. Кремаски, «Влажностное поведение полистирольной изоляции при применении под землей», Energy and Buildings , vol. 159, стр. 24–38, 2018.

   Посмотреть по адресу:

   Сайт издателя | Google Scholar

10. А. А. Саяди, Дж. В. Тапиа, Т. Р. Нейцерт и Г. К. Клифтон, «Влияние частиц пенополистирола (EPS) на огнестойкость, теплопроводность и прочность на сжатие пенобетона», Construction and Building Materials , vol. 112, стр. 716–724, 2016.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

11. Дж. Шелленберг и М. Уоллис, «Зависимость тепловых свойств пенополистирола от размера и плотности ячеек», Journal of Cellular Plastics , vol. 46, нет. 3, стр. 209–222, 2010.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

12. Э. Михлаянлар, Ш. Дилмач и А. Гюнер, «Анализ влияния параметров производственного процесса и плотности пенополистирольных изоляционных плит на механические свойства и теплопроводность», Materials & Design , vol. 29, нет. 2, стр. 344–352, 2008 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Академия Google

13. К. Т. Юсел, К. Басигит и К. Озел, «Теплоизоляционные свойства пенополистирола в качестве строительных и изоляционных материалов», в 15-м симпозиуме по теплофизическим свойствам , стр. 54–66, NIST/ASME, Боулдер, Колорадо, 2003. 90 003 View at:

    Google Scholar

14. X. Liu, Y. Chen, H. Ge, P. Fazio, G. Chen, X. Guo, «Определение оптимальной толщины изоляции для стен зданий с влагопереносом в жарком летнем и холодном зимнем поясах Китая», Энергетика и здания , том. 109, стр. 361–368, 2015.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

15. М. Джерман и Р. Черны, «Влияние содержания влаги на тепло- и влагоперенос и аккумулирующие свойства теплоизоляционных материалов», Energy and Buildings , vol. 53, стр. 39–46, 2012 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

16. D. Bouvard, JM Chaix, R. Dendievel et al., «Характеристика и моделирование микроструктуры и свойств легкого пенополистирола», Исследование цемента и бетона , том. 37, нет. 12, стр. 1666–1673, 2007.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

17. Q. Yu, B. E. Thompson и AG Straatman, «Модель теплопередачи и потока жидкости в пористой углеродной пене на основе единичного куба», Journal of Heat Transfer , vol. 128, нет. 4, с. 352, 2006.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

18. Х. Чен, В. В. Гинзбург, Дж. Ян и др., «Теплопроводность полимерных композитов: основы и приложения», Progress in Polymer Science , vol. 59, стр. 41–85, 2016 г.

    Посмотреть по адресу:

    Сайт издателя | Google Scholar

19. Y. A. Çengel and A. J. Ghajar, Heat and Mass Transfer: Fundamentals and Applications , Mc-Graw-Hill, Singapore, 4th edition, 2011.

20. E. Algaer , Теплопроводность полимерного материала, обратная неравновесная молекулярная динамика, моделирование , Technische Universitat, 2010.

Copyright

Copyright © 2019 Battal Doğan and Hüsamettin Tan. Эта статья находится в открытом доступе и распространяется в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего цитирования оригинальной работы.

Плотность, прочность, температура плавления, теплопроводность

О полистироле

Полистирол, сокращенно PS, представляет собой синтетический ароматический углеводородный полимер, изготовленный из мономера, известного как стирол, который получают из бензола и этилена, нефтепродуктов. Полистирол может быть твердым или вспененным. Полистирол общего назначения прозрачен, тверд и довольно хрупок. Полистирол представляет собой бесцветный прозрачный термопласт, который обычно используется для изготовления изоляции из пенопласта или картона, а также типа насыпной изоляции, состоящей из небольших шариков полистирола. Пенополистирол 95-98% воздуха. Пенополистирольные пенопласты являются хорошими теплоизоляторами и поэтому часто используются в качестве строительных изоляционных материалов, например, в изоляционных бетонных опалубках и конструкционных теплоизоляционных панельных строительных системах. Пенополистирол (EPS) и экструдированный полистирол (XPS) изготавливаются из полистирола, но EPS состоит из маленьких пластиковых шариков, которые сплавлены вместе, а XPS представляет собой расплавленный материал, который выдавливается из формы в листы. XPS чаще всего используется в качестве пенопластовой изоляции.

Резюме

Плотность полистирола

Типичные плотности различных веществ даны при атмосферном давлении. Плотность  определяется как масса на единицу объема . Это интенсивное свойство , которое математически определяется как масса, деленная на объем: ρ = m/V

Другими словами, плотность (ρ) вещества равна общей массе (m) этого вещества, деленной на общий объем (V), занимаемый этим веществом. Стандартная единица СИ составляет 90 316 килограммов на кубический метр 90 317 (90 316 кг/м 90 007 3  90 317). Стандартная английская единица измерения – 90 316 фунтов массы на кубический фут 9.0317  ( фунтов/фут ³ ).

Плотность полистирола 1050 кг/м ³ .

Пример: Плотность

Рассчитайте высоту куба из полистирола, который весит одну метрическую тонну.

Решение:

Плотность определяется как масса на единицу объема . Математически он определяется как масса, деленная на объем: ρ = m/V

Так как объем куба равен третьей степени его сторон (V = a ³ ), высоту этого куба можно вычислить:

Тогда высота этого куба равна a = 0,984 м .

Плотность материалов

Механические свойства полистирола

Прочность полистирола

В механике материалов прочность материала способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации. Сопротивление материалов в основном рассматривает взаимосвязь между внешние нагрузки , приложенные к материалу, и результирующая деформация или изменение размеров материала. При проектировании конструкций и машин важно учитывать эти факторы, чтобы выбранный материал имел достаточную прочность, чтобы противостоять приложенным нагрузкам или силам и сохранять свою первоначальную форму.

Прочность материала — это его способность выдерживать приложенную нагрузку без разрушения или пластической деформации. Для напряжения растяжения способность материала или конструкции выдерживать нагрузки, имеющие тенденцию к удлинению, известна как предел прочности при растяжении (UTS). Предел текучести или предел текучести — это свойство материала, определяемое как напряжение, при котором материал начинает пластически деформироваться, тогда как предел текучести — это точка, в которой начинается нелинейная (упругая + пластическая) деформация. В случае растягивающего напряжения однородного стержня (кривая напряжение-деформация) Закон Гука описывает поведение стержня в упругой области. Модуль упругости Юнга представляет собой модуль упругости для напряжения растяжения и сжатия в режиме линейной упругости одноосной деформации и обычно оценивается испытаниями на растяжение.

См. также: Прочность материалов

Предел прочности при растяжении полистирола

Предел прочности при растяжении полистирола 48 МПа.

Предел текучести полистирола

Предел текучести полистирола   не применимо.

Модуль упругости полистирола

Модуль упругости Юнга полистирола составляет 3,4 ГПа.

Твердость полистирола

В материаловедении  твердость  – это способность выдерживать  вдавливание поверхности ( локализованная пластическая деформация ) и  царапание . Испытание на твердость по Бринеллю В тестах Бринелля жесткий,  9Сферический индентор 0316 вдавливается под определенной нагрузкой в ​​поверхность испытуемого металла.

Число твердости по Бринеллю (HB) представляет собой нагрузку, деленную на площадь поверхности вмятины. Диаметр вдавления измеряют с помощью микроскопа с наложенной шкалой. Число твердости по Бринеллю вычисляется по уравнению:

Твердость полистирола по Бринеллю составляет примерно 50 BHN (в пересчете).

См. также: Твердость материалов

Пример: Прочность

Предположим, пластиковый стержень изготовлен из полистирола. Этот пластиковый стержень имеет площадь поперечного сечения 1 см ² . Рассчитайте усилие на растяжение, необходимое для достижения предела прочности на растяжение для этого материала, которое составляет: UTS = 48 МПа.

Решение:

Напряжение (σ)  можно приравнять нагрузке на единицу площади или силе (F), приложенной к площади поперечного сечения (A) перпендикулярно силе, как:

, следовательно, сила растяжения, необходимая для достижения предела прочности при растяжении, равна:

F = UTS x A = 48 x 10 ⁶ x 0,0001 = 4 800 Н

Сопротивление материалов 90

Тепловые свойства полистирола

Полистирол – температура плавления

Температура плавления полистирола 217 °C .

Обратите внимание, что эти точки связаны со стандартным атмосферным давлением. В общем, плавление  является фазовым переходом  вещества из твердого состояния в жидкое. точка плавления  вещества — это температура, при которой происходит это фазовое превращение. Точка плавления   также определяет состояние, при котором твердое тело и жидкость могут существовать в равновесии. Для различных химических соединений и сплавов трудно определить температуру плавления, так как они обычно представляют собой смесь различных химических элементов.

Полистирол – теплопроводность

Теплопроводность полистирола 0,12 Вт/(м·К) .

Характеристики теплопередачи твердого материала измеряются свойством, называемым теплопроводностью , k (или λ), измеряемой в Вт/м·K . Это мера способности вещества передавать тепло через материал за счет теплопроводности. Обратите внимание, что закон Фурье  применим ко всей материи, независимо от ее состояния (твердое, жидкое или газообразное), поэтому он также определен для жидкостей и газов.

Теплопроводность большинства жидкостей и твердых тел зависит от температуры. Для паров это также зависит от давления. В общем:

Большинство материалов почти однородны, поэтому обычно мы можем написать k = k (T) . Аналогичные определения связаны с теплопроводностями в направлениях y и z (ky, kz), но для изотропного материала теплопроводность не зависит от направления переноса, kx = ky = kz = k.

Полистирол – Удельная теплоемкость

Удельная теплоемкость полистирола 1100 Дж/г K .

Удельная теплоемкость или удельная теплоемкость   – это свойство, связанное с  внутренней энергией  , которое очень важно в термодинамике. Интенсивные свойства c _v и c _p определены для чистых, простых сжимаемых веществ как частные производные от внутренняя энергия u(T, v) и энтальпия h(T, p) соответственно:

где индексы v  и  p  обозначают переменные, фиксированные во время дифференцирования. Свойства c _v и c _p называются удельной теплоемкостью (или теплоемкостью ), поскольку при определенных особых условиях они связывают изменение температуры системы с количеством энергии, добавленной теплотой. передача. Их единицы СИ  Дж/кг K или Дж/моль K .

Пример: расчет теплопередачи

Теплопроводность определяется как количество тепла (в ваттах), передаваемое через квадрат материала заданной толщины (в метрах) из-за разницы температур. Чем ниже теплопроводность материала, тем выше его способность сопротивляться теплопередаче.

Рассчитайте скорость теплового потока  через стену площадью 3 м x 10 м (A = 30 м ² ). Стена имеет толщину 15 см (L ₁ ) и изготовлена ​​из полистирола с теплопроводностью k ₁ = 0,12 Вт/м·К (плохой теплоизолятор). Предположим, что внутренняя и наружная температуры  составляют 22°C и -8°C, а коэффициенты конвекционной теплопередачи  на внутренней и внешней сторонах равны h ₁  = 10 Вт/м ² K и h _{2 9063 4  = 30 Вт/м ² К соответственно. Обратите внимание, что эти коэффициенты конвекции сильно зависят, в частности, от окружающих и внутренних условий (ветер, влажность и т. д.).}

Рассчитайте тепловой поток ( потери тепла ) через эту стену.

Решение:

Как уже было сказано, многие процессы теплопередачи включают составные системы и даже включают комбинацию теплопроводности и конвекции .