Коэффициент теплопроводности утеплителей: Технические характеристики утеплителей.

Виды утеплителей, а также их характеристики и свойства

Виды утеплителей, а также их характеристики и свойства

В условиях климата нашей страны очень важно при строительстве дома позаботиться о

теплоизоляции. Но в сегодняшнее время рынок предлагает очень большой выбор

утеплителей. Обычному человеку будет трудно выбрать подходящий вариант. Поэтому

в этой статье будут подробно рассмотрены все виды теплоизоляторов и их характеристики.

Главное свойство утеплителя – это теплопроводность. Поэтому при выборе нужно обращать

внимание именно на это. Вообще, различают всего два вида теплоизоляторов:

• Предотвращающего типа. Это наиболее распространенный вариант. Утеплители такого

типа обладают низким уровнем теплопроводности. Существуют несколько видов

материалов: смешанный, неорганический, органический;

• Отражающего типа. В этом случае снижения расхода тепла осуществляется посредством

уменьшения уровня инфракрасного излучения.

Предотвращающего типа

Как вы уже могли понять существует несколько видов материалов, из которых может быть

 изготовлен утеплитель предотвращающего типа. На строительном рынке существуют

 десятки разных видов теплоизоляторов из одного материала. Рассказать обо всех очень

сложно, да это и не нужно. При выборе нужно знать характеристики основных видов.

Органические

Подобный тип утеплителей можно часто увидеть в строительных магазинах. Особенность

таких теплоизоляторов заключается в том, что они изготовляются из органических

материалов. Также следует знать, что органические утеплители содержат в себе различные

 виды цемента и пластика.

Такие теплоизоляторы имеют ряд положительных качеств:

• Не намокают;

• Огнеупорность;

• Никак не реагируют на активные биологические вещества.

Обычно подобные утеплители используют в качестве внутреннего слоя многослойной

 конструкции.

Существует несколько разновидностей органических теплоизоляторов предотвращающего

типа:

• Пено-поливинилхлоридный. В данном случае основой для материала служат поливинил

хлоридные смолы, которые после специальной обработки образуют пенистую структуру.

Если более подробно углубляться, то можно отыскать множество разновидностей теплоизо

ляторов из этого материала, но если обобщать, то на строительном рынке вы сможете найти

 утеплитель твердого или мягкого типа. Можно сказать, что теплоизолятор подобного типа

является универсальным. Его можно применять для стен, кровли, пола и так далее.

У подобных теплоизоляторов коэффициент теплопроводности будет зависеть от конкретно

го вида. Однозначного значения нет;

• Арболитовый. Основой для такой теплоизоляции служит достаточно новый тип строймате

риалов, который изготавливают из разной соломы: камыша, опилок и так далее.

А для улучшения свойств этой основы в нее добавляют специальные химические добавки и

цемент. У арболитового утеплителя коэффициент теплопроводности составляет от 0.08 до

0. 12 Вт/м*К;

• Теплоизолятор из ДСП. Наверное, такой материал знаком многим. Это обычные плиты,

которые состоят из мелкой деревянной стружки. Подобная стружка составляет 90% всего

объема этой плиты. Остальные 10% — это гидрофобизатор, антисептическое вещество,

антипрен, синтетические смолы. Коэффициент теплопроводности составляет 0.15 Вт/м*К;

• Теплоизолятор из ДВИП. Подобный утеплитель своим составом напоминает ДСП. Основой

 являются разные древесные отходы, либо обрезки кукурузы и стеблей соломы. Связывают

основу различные синтетические смолы. Коэффициент теплопроводности не превышает 0.07

 Вт/м*К;

• Пенополиуретановый. Утеплитель такого вида в своей основе имеет полиэфир,

эмульгаторы, диизоцианат и воду. В совокупности эти вещества под воздействием

катализаторов в результате химической реакции образуют новое веществе.

Такой материал имеет большое количество положительных свойств: отличный уровень

 поглощения шума, устойчивость к влаге, химическая пассивность. Подобный утеплитель

наносят посредством напыления, а значит есть возможность обработки сложных

поверхностей.

Значение теплопроводности этого утеплителя варьируется от 0.019 до 0.028 Вт/м*К.

Безусловно, существует намного больше разновидностей органических утеплителей, чем

перечислено выше. Нет смысла перечислять все виды, но самые основные были затронуты.

Неорганические

Неорганические теплоизоляторы также очень широко распространены на строительном

рынке. Данный вид утеплителя изготавливается из минеральных веществ: горные породы,

стекло шлак и так далее. Такие материалы проходят специальную обработку, в результате

которой потребитель получает готовый теплоизолятор. К примеру, это может быть

стекловата, легкий бетон, пеностекло или прочее. Вы можете найти неорганический

утеплитель в виде плит, рулонов, сыпучего материала и матов. Самым распространенным

вариантом неорганических теплоизоляторов является минеральная вата, поэтому именно

она будет более подробно рассмотрена.

Существует несколько разновидностей минеральной ваты:

• Стекловата. Подобный материал может изготавливаться из отходов стекольного

производства или же из того сырья, что и само стекло. Стекловата имеет большое

количество преимуществ: не выделяет вредные вещества при нагревании, устойчива

к возгоранию, химически пассивна, отлично поглощает шум. Коэффициент теплопроводно

сти стекловаты варьируется от 0.03 до 0.052 Вт/м*К. Также этот материал устойчив к темпе

ратурам до 450 градусов по Цельсию;

• Шлаковая вата. Такую вату создают из отходов металлургического производства, которые

образуются при литье цветных и черных металлов. Именно поэтому такой материал имеет

остаточную кислотность. Это значит, что при контакте шлаковой ваты с металлом могут про

исходить процессы окисления. Этот факт обязательно нужно учитывать при укладке шлако

ваты. Коэффициент теплопроводности этого материала равен 0.048 Вт/м*К. Технические ха

рактеристики шлаковой ваты не позволяют ее использовать для утепления стен, труб и

разных наружных поверхностей;

• Каменная вата. Каменная вата – это полная противоположность шлаковате. Она имеет

стойкость к высоким температурам, обладает высокой прочностью и со временем

практически не дает усадки. Основой этого материала служат горные породы: доломит,

известняк, диабаз и так далее. Для связки и укрепления основы используют специальный

компонент на основе фенола или карбамида. Такая минеральная вата имеет высокую

 химическую пассивность, а также хорошее шумопоглощение. Значение теплопроводности

каменной ваты составляет от 0.048 до 0.077 Вт/м*К;

• Базальтовая вата. Этот вид ваты производится из габбро-базальтовых волокон.

Базальтовая вата не содержит связующих добавок, за счет этого повышается устойчивость к

высоким температурам. Этот материал можно использовать в температурном диапазоне

от -190 до +1000 градусов по Цельсию. Именно поэтому базальтовую вату относят к классу

негорючих веществ. Коэффициент теплопроводности варьируется от 0.035 до 0.039 Вт/м*К.

Смешанного типа

Смешанные теплоизоляторы производятся из асбестовых смесей, в которые еще добавляют

 перлит, доломит, диатомит или слюду. Для связывания основы используют различные

минеральные компоненты. Главное преимущество подобных утеплителей заключается в

термостойкости. Теплоизоляторы на основе асбеста могут легко выдерживать температуру

 до 900 градусов по Цельсию. Но такой материал хорошо впитывает влагу, поэтому нужно

обязательно делать гидроизоляцию. Также асбестовая пыль опасна для здоровья людей.

 Поэтому при установке такой теплоизоляции нужно соблюдать все санитарные нормы.

Зачастую в качестве асбестовых утеплителей используют вулканит или совелит.

Их коэффициент теплопроводности находится в пределах 0.2 Вт/м*К.

Отражающего типа

Главный принцип работы теплоизоляторов такого типа – это замедление движения тепла.

 Известно, что строительные материалы могут не только поглощать, но и излучать тепло.

Поэтому в этом случае потеря тепла может возникать из-за выхода инфракрасных лучей.

Такие лучи способны легко пронизывать любые материалы с низким значением теплопро-

водности. Для того, чтобы снизить до минимума выход инфракрасных лучей были созданы

утеплители отражающего типа. Отражающий теплоизолятор представляет собой вспенен

ный полиэтилен и полированный алюминий. Такой материал имеет небольшую толщину,

но при этом он высоко эффективен.

При выборе теплоизоляции необходимо учитывать все его свойства.

Эта статья поможет вам легко сориентироваться в большом и разнообразном мире

теплоизоляторов, а также подобрать желаемый вариант.

Разновидности утеплителей для внутренней отделки

СОДЕРЖАНИЕ

1. Основные виды
2. Выбор утеплителя под материал стен

Чтобы в доме было тепло и комфортно, используют утеплитель для внутренней отделки стен. Один из ключевых критериев при его выборе – коэффициент теплопроводности. Чем меньше его значение, тем эффективнее материал удерживает тепло.

Основные виды

Минеральная вата – один из самых популярных и бюджетных утеплителей. Ее изготавливают из базальта или стекловолокна. Их объединяют экологически чистое сырье в составе, паропроницаемость, хорошие теплоизолирующие свойства. Минвата обеспечивает качественную звукоизоляцию.

Базальтовая вата выдерживает температуру до +750°C. Она практически не впитывает влагу, поэтому подходит для утепления помещений с повышенной влажностью. Ее коэффициент теплопроводности – от 0,032 до 0,048 Вт/(м·K).

В состав стекловаты входят сырьевая смесь из песка, этибора, известняка, соды, доломита и стеклобой. Коэффициент теплопроводности составляет от 0,030 до 0,052 Вт/(м·K). Ее главный недостаток – большая впитываемость влаги, что приводит к проседанию ваты. Влажные волокна становятся ломкими и рассыпаются на мелкие частицы. Срок службы – до 10 лет.

Спросом пользуются следующие виды утеплителя стен дома или квартиры:

• Пенопластовые плиты отличаются малым весом, поэтому их удобно переносить и поднимать. Они занимают минимум ценной площади, потому что для утепления достаточно получить слой толщиной 60-80 мм. Пенопласт стоит дешевле в сравнении с другими теплоизоляционными материалами. Но он не уступает в теплопроводности – этот показатель составляет от 0,037 до 0,041 Вт/(м·K). К минусам относятся горючесть и выделение токсичных веществ при горении. Он хрупкий, поэтому его могут легко испортить грызуны. Эксплуатационный срок в нормальных условиях – 30 лет.
• Экструдированный пенополистирол имеет меньшую теплопроводность, чем пенопласт. Его структура плотнее и жестче, чем у предыдущего утеплителя.
• Пенополиуретан – это газонаполненный полимер. Он легкий и не создает значительную весовую нагрузку на стены. Имеет лучший коэффициент теплопроводности – 0,019-0,028 Вт/(м·К), потому отлично сохраняет тепло. Недостаток – необходимость проведения подготовительных работ. Прежде чем этот утеплитель для стен внутри квартиры использовать, нужно сделать опалубку для заполнения раствором ППУ. Жидкую субстанцию разбрызгивают на стены и ожидают ее затвердения. После возводят стены из гипсокартона, фанеры или других материалов. Минус ППУ – при тлении выделяет едкий, вредный для человека дым. Его срок службы – от 30 до 50 лет.
• Эковата не содержит ядовитых компонентов, ведь почти на 80% состоит из волокон целлюлозы. Ее обрабатывают антипиренами для огнестойкости, поэтому она относится к слабогорючим материалам (класс Г2). Материал имеет высокую теплоизоляционную способность, но со временем проседает и теряет около 20% объема. Он гигроскопичен: впитывает влагу, что приводит к потерям тепла.
• Пробковые обои – современный и функциональный материал 2 в 1: он хорошо утепляет и подходит для декоративной отделки стен. Их делают из коры пробкового дерева, поэтому они не выделяют опасных паров и соединений.

Инновационный вид утеплителей – отражающие фольгированные. Они тонкие и мало весят, поэтому не нагружают стены. Дополнительный плюс – хорошо отражают звуковые волны.

Выбор утеплителя под материал стен

Деревянные стены рекомендуют обшить паропроницаемыми утеплителями: минеральной ватой или эковатой. Их не стоит утеплять пенопластом и экструдированным пенополистиролом, ведь эти материалы практически полностью паронепроницаемы. Поскольку нормальный воздухообмен нарушен, дерево начинает преть под этими утеплителями, на нем образуются плесень и грибок. Пенополиуретан тоже не советуют использовать для утепления стен из дерева, потому что со временем они подгнивают. Пенопластовыми плитами, ППУ, экструдированным пенополистиролом можно утеплять бетонные и кирпичные стены.

Однозначного ответа на то, какой утеплитель лучше для внутренних стен дома или квартиры, нет. При выборе нужно учитывать материал, из которого сделаны стены, коэффициент теплопроводности утеплителя, его состав, устойчивость к огню, гигроскопичность, способность пропускать пары, заявленный срок эксплуатации.

Коэффициент теплового расширения и ваша система отопления

Автор: Admin

 Мы все были там. Крышка на банке с маринованными огурцами невероятно плотная, но когда вы заливаете банку горячей водой, вы можете легко открутить крышку. Металлическая крышка расширяется больше, чем стеклянная банка, что является простой иллюстрацией того, как материалы при нагревании расширяются с разной скоростью. Взаимосвязь того, как материалы расширяются или сжимаются при изменении температуры, определяется коэффициентом теплового расширения или КТР этих материалов и является критическим фактором при проектировании нагревателя.

Определить подходящие материалы для обогревателя не так просто, как пролить теплую воду на металлическую крышку. Коэффициент теплового расширения является критическим фактором при соединении разнородных материалов в системе. С помощью представителей Watlow вы можете быть уверены, что ваша система рассчитана на успех, эффективность и долгий срок службы.

Что такое коэффициент теплового расширения?

Чтобы понять науку о коэффициенте теплового расширения (КТР), необходимо сначала понять основы теплового расширения. Изменения физических свойств, таких как форма, площадь, объем и плотность, происходят во время теплового расширения. Каждый материал или металл/металлический сплав будет иметь немного разную скорость расширения. Таким образом, КТР — это относительное расширение или сжатие материалов, вызванное изменением температуры.

Металлы, керамика и другие материалы имеют уникальные коэффициенты теплового расширения и не расширяются и не сжимаются с одинаковой скоростью. Например, если объем сечения алюминия и сечения керамики равен и нагревается от X до Y градусов, алюминий может увеличиться в размерах в четыре раза по сравнению с керамикой. Хотя это может показаться незначительной разницей, такие вариации могут вызвать катастрофический сбой в тепловой системе.

Нагреватели с металлической оболочкой, такие как патронные или трубчатые, изготавливаются из различных металлических сплавов, тщательно подобранных для каждого применения. КТР этих материалов всегда следует учитывать на этапе проектирования проекта.

Расчет коэффициента теплового расширения

Коэффициент теплового расширения определяется по следующей формуле:

ΔL = αL(ΔT)

В этом уравнении ΔL представляет собой изменение длины в интересующем направлении; L равна начальной длине материала в интересующем направлении; ΔT – разница температур от начала до конца. α представляет собой КТР и может быть определен из различных баз данных материалов.

Важно отметить: все единицы уравнения должны быть согласованы в градусах Цельсия или Фаренгейта, поскольку для каждой системы измерения существует два разных набора коэффициентов.

Что происходит при нагревании материалов?

При нагревании или охлаждении металлов или керамики вещество расширяется или сжимается в зависимости от материала и температуры, при которой оно нагревается. Если материал ограничен, это напряжение может быть разрушительным, поскольку при тепловом расширении может создаваться огромная сила.

Рассмотрим железнодорожные пути. Современные железнодорожные пути изготавливаются из горячекатаного железа. По мере установки пути железнодорожники оставляют пространство между каждым рельсом. Это пространство позволяет трассе расширяться, поскольку она подвергается воздействию жаркого летнего солнца. Без достаточного расстояния железная дорога может деформироваться, что может привести к сходу с рельсов.

Проезжие мосты имеют аналогичную функцию с мостовыми соединениями. Температура мостов меняется быстрее, чем температура дорог. Соединение моста позволяет частям моста расширяться и сжиматься с соответствующей скоростью. Без мостового соединения мост может быть поврежден или разрушен в результате расширения или сжатия.

При проектировании тепловой системы, в которой необходим нагреватель, крайне важно учитывать перемещение материалов внутри системы. Как показывают приведенные выше примеры, отсутствие учета коэффициента теплового расширения может иметь разрушительные последствия для системы. Хотя сбой в вашей системе может не попасть в заголовки местной газеты, как сход поезда с рельсов, простои обходятся дорого и заставляют ваш бизнес пытаться решить проблему.

Опасность использования материалов с разным КТР

Использование материалов с разным КТР в одном и том же приложении может быть проблематичным. Например, если при тепловом расширении генерируется достаточная сила, повреждение системы нагревателя может вызвать достаточное усилие, чтобы вызвать катастрофический отказ системы и потенциально травмировать рабочих.

Несоответствие CTE может привести к повреждению обогреваемой системы. Когда материалы с разным коэффициентом теплового расширения используются вместе в одном и том же нагревательном устройстве, они могут испытывать такие повреждения, как истирание, истирание, изгиб, растрескивание или коробление. Истирание возникает, когда два материала трутся друг о друга, что приводит к ухудшению качества поверхности материалов. Истирание возникает, когда определенные материалы трутся друг о друга и образуют связь, например холодный сварной шов, вызывающий необратимое повреждение.

У многих клиентов Watlow очень сложные тепловые системы. Повреждение нагревателя может привести к снижению производительности системы или ее отключению. В бизнесе время – деньги, и потеря системы даже на пару часов может стоить предприятию сотни тысяч долларов.

Расчет и учет коэффициента теплового расширения различных материалов, участвующих в термическом процессе, является одним из многих способов, с помощью которых компания Watlow может помочь инженерам-проектировщикам решить эти проблемы.

Другие соображения при выборе металлов

Несмотря на то, что коэффициент теплового расширения является жизненно важным фактором проектирования, необходимо учитывать множество других соображений. Работая со специалистом Watlow, мы рассмотрим уникальные переменные вашей системы. Мы предоставляем информацию и варианты по всем аспектам термической системы и материалов, в том числе:    

Скорость изменения температуры: Скорость изменения температуры во времени, скорость изменения скорости включает скорость, с которой материал нагревается. Нагреватель, из-за которого одна часть системы нагревается больше, чем другая (так называемая «тепловая неоднородность»), может создавать проблемы, даже если материал имеет совместимый коэффициент теплового расширения. Если тепловая энергия не может равномерно распределяться по всем компонентам системы, расширение может происходить с неравномерной скоростью.

Свойства металла: Понимание других свойств металла также имеет решающее значение. Например, алюминий имеет один из самых высоких показателей теплопроводности. Однако алюминий плавится при гораздо более низкой температуре по сравнению с другими металлами. Система, которую необходимо нагреть, скажем, до 1500ºF, оставит в системе лужу алюминия. Другим примером является титан, который имеет низкую теплопроводность. Титан может расширяться не так сильно, как другие материалы, но он действует почти как изоляция, а не как проводник тепла.

Стоимость по сравнению со сроком службы системы: При проектировании системы можно учитывать стоимость. Некоторые материалы дороже других. Однако более дорогое вещество может служить в 10 раз дольше, чем менее дорогой материал, поэтому важно понимать качество и срок службы.

Подходящие материалы и лучшая информация

Представители Watlow готовы оценить вашу систему и предоставить ценный опыт и рекомендации по оптимальному типу, размеру и форме материалов для вашего применения. Наша команда поможет вам избежать любых проблем, которые могут быть вызваны тепловым расширением или сжатием. Позвольте нашим опытным специалистам позаботиться о том, чтобы ваша система отопления была хорошо спроектирована и служила вам долгие годы.

Свяжитесь с представителем Watlow® сегодня, чтобы узнать больше о коэффициенте теплового расширения и о том, как он применим к вашей системе.

Теги:

Ф4Т/Д4Т

Номера деталей

Контроллеры процессов

ВИЗУАЛЬНЫЙ ДИЗАЙНЕР™

В чем разница между теплопроводностью и коэффициентом теплопередачи? константа пропорциональности между подведенным теплом и термодинамической движущей силой теплового потока через единицу площади.

Теплопроводность – это способность конкретного материала проводить через себя тепло. С другой стороны, коэффициент теплопередачи представляет собой константу пропорциональности между тепловым потоком и термодинамической движущей силой потока тепла.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Обзор и основные отличия
2. Что такое теплопроводность
3. Что такое коэффициент теплопередачи
4. Теплопроводность и коэффициент теплопередачи в табличной форме

Что такое теплопроводность?

Теплопроводность можно описать как способность конкретного материала проводить через себя тепло. Мы можем использовать три способа обозначения этого термина: k, λ или κ. Как правило, материал, состоящий из высокой теплопроводности, демонстрирует высокую скорость теплопередачи. Например, металлы обычно обладают высокой теплопроводностью и очень эффективно проводят тепло. Напротив, изоляционные материалы, такие как пенополистирол, имеют низкую теплопроводность и низкую скорость теплопередачи. Таким образом, мы можем использовать материалы с высокой теплопроводностью для радиаторов и материалы с низкой теплопроводностью для теплоизоляции. Кроме того, «удельное тепловое сопротивление» является обратной величиной теплопроводности.

Математически мы можем выразить теплопроводность как q = -k∇T, где q — тепловой поток, k — теплопроводность, а ∇T — градиент температуры. Мы называем это «законом теплопроводности Фурье».

Мы можем определить теплопроводность как перенос энергии из-за случайного молекулярного движения через температурный градиент. Мы можем отличить этот термин от переноса энергии посредством конвекции и молекулярной работы, потому что он не связан с какими-либо микроскопическими потоками или внутренними напряжениями, выполняющими работу.

При рассмотрении единиц измерения теплопроводности единицами СИ являются «Ватт на метр-Кельвин» или Вт/м·К. Однако в имперских единицах мы можем измерить теплопроводность в BTU/(h.ft.°F). BTU — британская тепловая единица, где h — время в часах, ft — расстояние в футах, а F — температура в градусах Фаренгейта. Кроме того, существует два основных способа измерения теплопроводности материала: стационарный и переходный методы.

Что такое коэффициент теплопередачи?

Коэффициент теплопередачи – это константа пропорциональности между тепловым потоком и термодинамической движущей силой теплового потока. Он также известен как коэффициент пленки или эффективность пленки в термодинамике. Обычно общая скорость теплопередачи для некоторых систем выражается в терминах общей проводимости или коэффициента теплопередачи, который обозначается U.

Коэффициент теплопередачи полезен при расчете теплопередачи путем конвекции или фазового перехода между жидкость и твердое тело. При рассмотрении единиц СИ коэффициент теплопередачи имеет единицы Вт/(м2К) (ватт на квадратный метр по Кельвину).

Кроме того, коэффициент теплопередачи может быть описан как величина, обратная теплоизоляции. Мы можем использовать коэффициент теплопередачи для строительных материалов и изоляции одежды.

В чем разница между теплопроводностью и коэффициентом теплопередачи?

Теплопроводность и коэффициент теплопередачи являются важными терминами физической химии.