от чего зависит, сравнение с минватой и Пеноплексом, цены

Одна из самых важных характеристик при выборе любого утеплителя – теплопроводность. Ее коэффициент показывает, сколько тепла проходит через материал (пенопласт, Penoplex, кирпич, минвату) за определенное время. Чем дольше длится процесс такого теплообмена, тем ниже будет его значение и, соответственно, тем больше тепла останется внутри помещения.

Оглавление:

  1. От чего зависит теплопроводность?
  2. Сравнение с Пеноплексом и минватой
  3. Цена пенополистирола

Что влияет на теплопередачу?

Существует несколько факторов, которые значительно влияют на ее величину:

  • наличие пор и их структура;
  • плотность, толщина;
  • влагопоглощаемость.

Благодаря наличию пор в материале, как, например, в пенопласте и Пеноплексе, они имеют низкую теплопередачу. Внутри гранул нет ничего, кроме воздуха, а он имеет самую малую величину коэффициента – 0,022 Вт/м·К. Закрытые и маленького размера поры также затрудняют передачу тепловой энергии, а если они открытые и соединены между собой, то появляется конвекция, из-за которой повышается теплопроводность.

Чем плотнее материал, тем быстрее он пропускает тепло, как, например, металл или графит. Для сравнения, плотность пенопласта составляет 18 кг/м3, а у сплошного силикатного кирпича – около 1800 кг/м3, следовательно, у первого теплопередача будет очень низкая, а у второго – весьма высокая. Ко всему этому немаловажное значение имеет способность утеплителя поглощать воду, так как при попадании влаги внутрь она вытесняет сухой воздух, тем самым повышая передачу тепловой энергии.

Таблица с величинами коэффициентов теплопроводности:

Наименование теплоизоляции Плотность, кг/м3 Теплопроводность, Вт/м·К
Минвата
200 0,08
125 0,07
Пенополистирол ПСБ-С 15 до 15 0,043
ПСБ-С 25 15,1-25 0,041
ПСБ-С 35 15,1-35 0,038
ПСБ-С 50 15,1-50 0,041
Пеноплекс 33-45 0,03-0,032
Пустотелый керамический кирпич 1200 0,52
Сплошной силикатный кирпич 1800 0,47
Стекловата 75-175 0,032-0,041

Значение величины теплопроводности гранул пенопласта в зависимости от толщины:

Толщина, мм Коэффициент теплопередачи, Вт/м·К
30 0,04
50 0,03-0,037
100 0,03-0,046
150 0,02

Сравнение с другими утеплителями

Пенопласт получается в результате вспенивания полистирола, благодаря чему появляются наполненные газом поры, а Пеноплекс – экструдированный пенополистирол, произведенный методом экструзии, поэтому его гранулы имеют меньший размер. К тому же из-за равномерного и упорядоченного расположения ячеек в экструзионном, он является более прочным утеплителем, что позволяет ему сильнее изгибаться и меньше продавливаться под нагрузкой. Оба материала имеют наивысшие степени пожароопасности, поэтому обязательно следует учитывать это во время монтажа.

Сравнительная таблица Пеноплекса и пенополистирола:

Пенопласт Пеноплекс
Плотность, кг/м3 18 25-32
Влагопоглощаемость, % 0,8-1,2 0,4
Паропроницаемость, мг/(м·ч·Па) 0,05 0,02
Теплопроводность, Вт/м·К 0,031-0,041 0,03

По величине теплопроводности пенопласт проигрывает Пеноплексу, и по другим показателям также. Но даже если утеплять дом обычным вспененным полистиролом, то теплопотери могут сократиться практически на 40%. Главное – провести все работы по монтажу согласно всем требования производителя, в том числе не допустить попадания влаги между стеной и теплоизоляцией и ограничить доступ для грызунов.

По всем свойствам пенопласт и в сравнении с минватой весьма различается:

Минвата
Плотность, кг/м3 10-300
Влагопоглощаемость, % более 1%
Паропроницаемость, мг/(м·ч·Па) 0,4-0,5
Теплопередача, Вт/м·К 0,045 (при 35 кг/м3) -0,7

По коэффициенту теплопередачи пенопласт имеет наилучшее значение, но по паропроницаемости показатель у минваты намного лучше, в итоге ее свободно можно использовать внутри жилых помещений, к тому же она огнеустойчива, в отличие от вспененного полистирола. Также благодаря производству из минерального сырья она не выделяет во время горения опасных веществ, и, разлагаясь, не загрязняет окружающую среду. Но минвата по сравнению со вспененным полистиролом имеет намного больший вес, поэтому для ее монтажа, особенно на стены, требуется крепкая конструкция.

Сравнение теплопроводности у марок с разной плотностью и назначением

Более наглядно зависимость теплоизоляционных свойств от степени наполненности пенопласта и закрытости его структуры показывает сопоставление этих параметров у продукции разных видов. Не секрет, что при равной толщине плит теплопроводность экструдированного пенополистирола более низкая в сравнении с обычным. Хорошую изоляцию также обеспечивают гранулы, точное значение зависит от размера фракций, но в целом лучшие наблюдаются у вспененной крошки, худшие – у дробленки. Результаты сравнения характеристик разных марок сведены в таблицу:

Наименование марки пенопластаПлотность, кг/м3Коэффициент теплопроводности, Вт/м·К
Кнауф ТермДача150,048
Стена250,04
Фасад350,031
Пол400,035
Дом40-420,032
Кровля0,036
ПСБ-СДо 150,043
15-250,041
15-350,038
50
Экструдированный пенополистирол33-380,03
38-450,032
М-50 вспененная крошка с размером гранул от 0,5 до 1 мм30*0,036
М-25, то же с более крупными гранулами (4-6 мм)10*0,042
Дробленка (3-6 мм)11*0,05

* — насыпная плотность материала.

Результаты сравнения доказывают, что плотность пенопласта влияет на теплопроводность линейно и косвенно. Тяжелые марки экструдированного пенополистирола обладают лучшими изоляционными свойствами, несмотря на снижение объема воздуха внутри ячеек, низкая теплопроводность у них достигается за счет введения графитовых добавок и хорошей влагостойкости.

Как следствие, значение этого показателя стоит уточнить еще до выбора и приобретения утеплителя, он относится к основным рабочим характеристикам и обязательно подтверждается соответствующей документацией от производителя (указывается ГОСТ и итоги испытаний).

Таблица теплопроводности изоляционного материала

Связанные ресурсы: теплопередача

Таблица теплопроводности изоляционного материала

Технология теплопередачи

Таблица теплопроводности различных изоляционных материалов (Типичные значения являются приблизительными, основанными на среднем значении доступных результатов. Диапазоны отмечены знаком «–».

Материал
м 2 ·K/(Вт·дюйм) фут 2 ·°F·ч/(БТЕ·дюйм) м·К/Вт
Панель с вакуумной изоляцией 7,04 !5,28–8,8 3000 !Р-30–Р-50
Силикатный аэрогель 1,76 !1,76 1000 !R-10
Жесткая панель из полиуретана (вспененный CFC/HCFC) начальный 1,32 !1,23–1,41 0700 !Р-7–Р-8
Жесткая панель из полиуретана (вспененный CFC/HCFC) для возраста 5–10 лет 1.1 !1.10 0625 !R-6.25
Жесткая панель из полиуретана (вспененный пентан) начальный 1,2 !1,20 0680 !R-6.8
Жесткая панель из полиуретана (вспененный пентан) для возраста 5–10 лет 0,97 !0,97 0550 !R-5.5
Фольгированная жесткая панель из полиуретана (вспененный пентан)     45-48
Жесткая панель из полиизоцианурата с фольгированным покрытием (вспененный пентан) начальный
1,2 !1,20 0680 !R-6. 8 55
Жесткая панель из полиизоцианурата с фольгированным покрытием (вспененный пентан), возраст 5–10 лет 0,97 !0,97 0550 !R-5.5
Полиизоциануратная пена для распыления 1,11 !0,76–1,46 0430 !R-4.3–R-8.3
Напыляемый пенополиуретан с закрытыми порами 1,055 !0,97–1,14 0550 !R-5,5–R-6,5
Фенольная пена для распыления 1,04 !0,85–1,23 0480 !R-4.8–R-7
Утеплитель для одежды Thinsulate 1.01 !1.01 0575 !R-5.75
Карбамидоформальдегидные панели 0,97 !0,88–1,06 0500 !Р-5–Р-6
Пена мочевины 0,924 !0,92 0525 !R-5.25
Экструдированный пенополистирол (XPS) высокой плотности 0,915 !0,88–0,95 0500 !Р-5–Р-5.4 26-40
Полистирольная плита 0,88 !0,88 0500 !R-5. 00
Жесткая панель из фенола 0,79 !0,70–0,88 0400 !Р-4–Р-5
Карбамидоформальдегидная пена 0,755 !0,70–0,81 0400 !Р-4–Р-4,6
Войлок из стекловолокна высокой плотности 0,755 !0,63–0,88 0360 !R-3.6–R-5
Экструдированный пенополистирол (XPS) низкой плотности 0,725 !0,63–0,82 0360 !R-3.6–R-4.7
Icynene сыпучий (разливной) 0,7 !0,70 0400 !Р-4
Формованный пенополистирол (EPS) высокой плотности 0,7 !0,70 0420 !R-4.2 22-32
Пена для дома 0,686 !0,69 0390 !R-3.9
Рисовая шелуха 0,5 !0,50 0300 !R-3.0 24
Войлок из стекловолокна 0,655 !0,55–0,76 0310 !R-3.1–R-4.3
Хлопчатобумажная вата (утеплитель Blue Jean) 0,65 !0,65 0370 !R-3. 7
Формованный пенополистирол (EPS) низкой плотности 0,65 !0,65 0385 !R-3.85
Айсинин спрей 0,63 !0,63 0360 !R-3.6
Распыляемый пенополиуретан с открытыми порами 0,63 !0,63 0360 !R-3.6
Картон 0,61 !0,52–0,7 0300 !Р-3–Р-4
Войлок из каменной и шлаковой ваты 0,6 !0,52–0,68 0300 !Р-3–Р-3,85
Наполнитель из целлюлозы 0,595 !0,52–0,67 0300 !Р-3–Р-3,8
Влажный спрей из целлюлозы 0,595 !0,52–0,67 0300 !Р-3–Р-3,8
Каменная и шлаковая вата насыпная 0,545 !0,44–0,65 0250 !R-2,5–R-3,7
Наполнитель из стекловолокна 0,545 !0,44–0,65 0250 !R-2,5–R-3,7
Вспененный полиэтилен 0,52 !0,52 0300 !Р-3
Цементная пена 0,52 !0,35–0,69 0200 !Р-2–Р-3. 9
Насыпной перлит 0,48 !0,48 0270 !R-2.7
Деревянные панели, такие как обшивка 0,44 !0,44 0250 !R-2.5 9
Жесткая панель из стекловолокна 0,44 !0,44 0250 !R-2.5
Насыпной вермикулит 0,4 !0,38–0,42 0213 !R-2.13–R-2.4
Вермикулит 0,375 !0,38 0213 !R-2.13 16-17
Тюк соломы 0,26 !0,26 0145 !R-1.45 16-22
Паперкрет   0260 !R-2.6-R-3.2  
Мягкая древесина (большинство) 0,25 !0,25 0141 !R-1.41 7,7
Древесная щепа и другие сыпучие изделия из древесины 0,18 !0,18 0100 !R-1
Снег 0,18 !0,18 0100 !R-1
Твердая древесина (большинство) 0,12 !0,12 0071 !R-0,71 5,5
Кирпич 0,03 !0,030 0020 !Р-0. 2 1,3-1,8
Стекло 0,024 !0,025 0024 !R-0.14
Залитый бетон 0,014 !0,014 0008 !R-0,08 0,43-0,87

Пробка

Пробка, вероятно, является одним из старейших изоляционных материалов, используемых в коммерческих целях, а в прошлом она была наиболее широко используемым изоляционным материалом в холодильной промышленности. В настоящее время из-за дефицита пробковых деревьев его цена относительно высока по сравнению с другими изоляционными материалами. Поэтому его применение весьма ограничено, за исключением некоторых фундаментов машин для снижения передачи вибраций. Он доступен в виде вспененных плит или плит, а также в гранулированном виде, его плотность варьируется от 110 до 130 кг/м 3 , а среднее механическое сопротивление составляет 2,2 кг/м 2 . Его можно использовать только до температуры 65 °C. Обладает хорошей теплоизоляционной эффективностью, достаточно устойчив к сжатию и трудно воспламеняется. Его основным техническим ограничением является склонность к поглощению влаги со средней паропроницаемостью 12,5 г см м -2 сут -1 мм рт.ст. -1 . В таблице A и B приведены некоторые типичные характеристики пробки.

ТАБЛИЦА A
Значения теплопроводности и плотности при 0 °C стекловолоконной изоляции

Тип

Плотность

Теплопроводность

(кг/м 3 )

(Вт м -1 °С -1 ) / (ккал ч -1 м -1 °С -1 )

Тип I

10-18

0,044/0,038

Тип II

19-30

0,037/0,032

Тип III

31-45

0,034/0,029

Тип IV

46-65

0,033/0,028

Тип V

66-90

0,033/0,028

Тип VI

91

0,036/0,031

Стекловолокно, связанное смолой

64-144

0,036/0,031

Источник : Подготовлено авторами на основе данных Мельгарехо, 19 лет. 95.

ТАБЛИЦА B
Значения теплопроводности и плотности пробковой изоляции при 20-25 °C

Тип

Плотность

Теплопроводность

(кг/м 3 )

(Вт м -1 °С -1 ) / (ккал ч -1 м -1 °С -1 )

Гранулированный сыпучий, сухой

115

0,052/0,0447

Гранулированный

86

0,048/0,041

Расширенная пробковая плита

130

0,04/0,344

Расширенная пробковая плита

150

0,043/0,037

Расширенный, связанный смолами/битумом

100-150

0,043/0,037

Расширенный, связанный смолами/битумом

150-250

0,048/0,041

Источник : Подготовлено авторами на основе данных Melgarejo, 1995.

Связанные ресурсы:

  • Теплопроводность обычных металлов и сплавов
  • Преобразование теплопроводности
  • Расчет многослойного цилиндра с установившейся проводимостью
  • Потери тепла из голой и изолированной трубы
  • Потери тепла из трубы снаружи
  • Калькулятор тепловых потерь в трубе
  • Уравнение тепловых потерь в изолированных трубах и калькулятор

 

Испытание экструдированного полистирола с помощью тепломера

Рисунок 1.   Нанесение акриловой штукатурки на изоляционные плиты пенополистирола на фасаде многоквартирного дома. 1

Экструдированный полистирол – это строительный материал с высокими изоляционными свойствами, обычно укладываемый на наружную поверхность надземных стен с шипами или на внутреннюю часть фундаментных стен. Таким образом, знание показателей теплопроводности экструдированного пенополистирола важно при определении теплоизоляционного потенциала здания. Его цель — служить защитным механизмом от потерь тепла в зданиях, направленным на снижение эксплуатационных расходов. Экструдированный пенополистирол часто путают с пенополистиролом. Несмотря на сходство в некоторых аспектах, таких как состав (полимеризованный полистирол), эти два изоляционных материала сильно различаются. Экструдированный полистирол создается в процессе, называемом экструзией, отсюда и название. Во время этого процесса материал из полистирола экструдируется через фильеру, в результате чего материал расширяется в однородную изоляционную плиту с закрытыми порами (рис. 2). С другой стороны, пенополистирол создается путем помещения маленьких шариков пенопласта в форму и применения пара для расширения шариков с образованием изоляционной плиты (рис. 2). В процессе производства пенополистирола между шариками пенопласта образуются пустоты, открывающие пути для проникновения потенциальной влаги.

Рисунок 2 . Микроскопические различия между составом утеплителей из экструдированного (слева) и пенополистирола (справа). 2

Экструдированный полистирол Теплопроводность

Измеритель теплового потока Thermtest (HFM) представляет собой стационарную систему теплопередачи, измеряющую теплопроводность и тепловое сопротивление плоских изоляционных материалов, таких как пенопласт, твердые материалы и текстиль (рис. 3). HFM измеряет теплопроводность в диапазоне от 0,005 до 0,5 Вт/м·К и в диапазоне температур от -20°C до 70°C в соответствии со стандартом ASTM C518-15 — Стандартный метод испытаний свойств теплопередачи в установившемся режиме. С помощью прибора для измерения теплового потока. Пользователи могут рассчитывать на высокую точность (3%) и прецизионность (0,5%) с помощью этой методики измерения, прослеживаемой ASTM.

Рис. 3. Расходомер тепла Thermtest (слева) и образцы различной толщины для испытания теплопроводности экструдированного полистирола (справа).

В соответствии со стандартом ASTM C518-15, для обеспечения надлежащей работы HFM прибор должен быть откалиброван с материалами, имеющими такую ​​же теплопроводность и толщину, как и оцениваемые материалы. Если калибровочный стандарт испытывается при одной толщине, прибор для измерения теплового потока может быть откалиброван для этой толщины. Однако, если испытания должны проводиться при различных толщинах, отличных от калиброванной толщины, необходимо провести тщательное исследование погрешности HFM для других толщин. Для этого эксперимента исследователи Thermtest решили проверить границы точности HFM, протестировав несколько толщин образцов на основе только одной калибровочной толщины.

Для начала калибровочный образец (NIST SRM 1450d – 1″) был помещен между двумя параллельными пластинами внутри HFM (рис. 4). Заданный температурный градиент (10 – 30°С) поперек пластин был установлен для имитации потерь тепла из внутренней среды здания в более холодную внешнюю среду. Затем верхнюю пластину прижимали к образцу до автоматической толщины образца. HFM автоматически определяет толщину образца с помощью четырех цифровых энкодеров, расположенных в каждом углу верхней пластины. Каждый цифровой энкодер измеряет толщину на своем посту, а затем рассчитывается среднее значение. Затем верхняя пластина автоматически настраивается на среднюю высоту, передавая усилие примерно 5 фунтов на квадратный дюйм на испытуемый образец. Этот автоматический толщиномер имеет точность ~ 0,1 м. Если испытуемый образец обладает высокой сжимаемостью и известно приблизительное усилие сжатия, ручная установка толщины может быть более подходящим вариантом для получения точных и точных результатов теплопроводности.

Рис. 4. Вид изнутри дверцы HFM. Параллельные пластины (красная и синяя) создают одномерный тепловой поток через испытуемый образец, имитируя потери тепла из внутренней части здания во внешнюю среду.

При постоянных, но различных температурах параллельные пластины установили стационарное состояние, одномерный тепловой поток через испытуемый образец и термопары, встроенные в каждую пластину, измерили температуру по обе стороны от калибровочного образца. Датчики теплового потока, находящиеся в контакте с верхней и нижней пластинами, собирали данные о результирующем тепловом потоке испытуемого образца (рис. 4). Путем соответствующей калибровки датчика(ов) теплового потока с помощью эталонов и измерения температуры пластин и расстояния между пластинами для расчета теплопроводности (λ) используется закон теплопроводности Фурье:

После выполнения калибровки, как указано выше, каждая толщина образца экструдированного полистирола была испытана в соответствии с этапами, описанными выше.

Целью этого эксперимента было определение точности Thermtest HFM для измерения теплопроводности экструдированного полистирола различной толщины при 20°C с одним калибровочным образцом. Показатели теплопроводности, полученные в результате испытаний, проведенных на толщине от 10,1 мм до 40,4 мм, не превышали значения теплопроводности контрольного испытания толщиной 25,2 мм (менее 3%) (рис. 5). Достигнутые результаты коррелируют с результатами, полученными в результате эксперимента, проведенного Аль-Аджланом в 2006 году, а также с данными, предоставленными производителем.

Рис. 5. Значения теплопроводности и теплового сопротивления экструдированного полистирола различной толщины, откалиброванные по одному слою NIST SRM 1450d и полученные при средней температуре 20°C с использованием Thermtest HFM.

Al-Ajlan (2006), сообщает, что производитель обеспечил теплопроводность пенополистирола на уровне 0,034 Вт/мК. Эта теплопроводность несколько выше заявленной производителем теплопроводности экструдированного пенополистирола (0,032). Хотя экструдированный пенополистирол имеет более низкую теплопроводность, то есть он с большей вероятностью защитит вашу внутреннюю среду от нежелательных перепадов температуры, он имеет значительно более высокую стоимость, чем пенополистирол. Особое внимание следует уделить выбору подходящей пенопластовой теплоизоляционной плиты для ваших строительных нужд.

Thermtest HFM — это быстрый, надежный и гибкий метод измерения теплопроводности твердых материалов, пеноматериалов и текстиля. Хотя это исследование не предназначено для тестирования образцов различной толщины с одной калибровочной толщиной, это исследование доказывает способность HFM тестировать теплопроводность образцов с небольшими изменениями толщины по сравнению с калибровочным образцом.