Теплотехнический расчет — XPS Корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ

В зависимости от типа строительной конструкции существуют разные виды утеплителей, которые обладают определённым набором технических характеристик. Они варьируются по плотности, весу, теплопроводности и др.

Эта страница поможет наглядно оценить преимущества экструзионного пенополистирола ТЕХНОПЛЕКС для утепления вашего жилища.

Основные показатели, на которые следует обращать внимание при выборе теплоизоляционного материала – это

• Термическое сопротивление(R), м²×°С/Вт
• Теплопроводность λ, Вт/(м×°С)
• Толщина теплоизоляционного материала d, мм

Представленный теплотехнический расчёт доказывает, что при одинаковом термическом сопротивлении разных материалов, именно XPS обладает лучшими показателями теплопроводности при наименьшей толщине материала.

ТОЛЩИНА МАТЕРИАЛА

Таким образом из расчетов видно, что:

• теплопроводность XPS ТЕХНОПЛЕКС В 1,5 раза лучше, чем теплопроводность ПСБ-С
• теплопроводность XPS ТЕХНОПЛЕКС В 1,9 раз лучше, чем теплопроводность минеральной ваты
• теплопроводность XPS ТЕХНОПЛЕКС В 12,4 раз лучше, чем теплопроводность дерева
• теплопроводность XPS ТЕХНОПЛЕКС В 13,4 раз лучше, чем теплопроводность ячеистого бетона
• теплопроводность XPS ТЕХНОПЛЕКС В 21 раз лучше, чем теплопроводность кирпичной кладки

Расчёт основан на данных:

• Протокол испытаний №76479-22 от 27. 03.2013 г к СТО (ТУ) 72746455-3_3_1-2012 «Плиты пенополистирольные экструзионные ТУ»
• ГОСТ 15588-86 ПЛИТЫ ПЕНОПОЛИСТИРОЛЬНЫЕ (п.2)
• ГОСТ 9573-96 плиты из минеральной ваты на синтетическом связующем теплоизоляционные (п.3.2)
• СП 23-101-2004 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ (Таблица Д.1)
• СП 23-101-2004 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ (Таблица Д.1)
• СП 23-101-2004 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ЗДАНИЙ (Таблица Д.1)

Высокая теплозащита

Надежную теплозащиту обеспечивает коэффициент теплопроводности, который обозначается знаком – λ (лямбда). Показатель теплопроводности напрямую влияет на количество материала необходимого для утепления стен, кровли или фундамента, и как следствие на стоимость решения по утеплению дома. У эффективного утеплителя λ (лямбда) = 0,032 Вт/м-К.

Так, например, дешевого утеплителя с плохим (высоким) коэффициентом теплопроводности потребуется гораздо больше для того, чтобы обеспечить требуемую теплозащиту.

Коэффициент теплопроводности нельзя «пощупать руками», но от его значения, безусловно, зависит эффективность утеплителя. Производители указывают коэффициент теплопроводности в ТУ на продукцию и на своих интернет-сайтах, обращайте внимание на значение λ (лямбды).

Обратите внимание, что существуют такие параметры как λА и λБ (А — сухой климат, Б — влажный климат). Большинство регионов нашей страны находится во влажном климате, поэтому, выбирая теплоизоляцию, стоит больше ориентироваться на значения показателя λБ. 

Именно λБ отражает коэффициент теплопроводности в условиях, приближенных к реальным, а не лабораторным (т.е. с учетом того, что теплоизоляция будет впитывать определенное количество влаги из окружающей среды). Если показатели λА и λБ утеплителя существенно различаются, то это говорит о высоком водопоглощении теплоизоляции.

Утеплитель должен ГРЕТЬ, а не гореть!

Горючий утеплитель или нет – это не имеет значения, если он находится внутри конструктива. Пожаробезопасность совершенно не играет никакой роли, если, например, утеплитель закапывают в землю при утеплении фундамента или кладут под стяжкой при утеплении пола. При строительстве кирпичного дома стеновой утеплитель будет находиться внутри так называемой «колодезной кладки», где горючесть так же не имеет никакого значения.

Доверяйте жизненной логике, а не советам маркетологов. К примеру, мы с вами хорошо понимаем, что такое жить в деревянном доме, а по их логике такие строения давно пора было бы запретить — это же скопление самых настоящих дров!

Теплоизоляционные плиты PIR ТехноНИКОЛЬ

Тип облицовки стеклохолст фольга фольга ламинированная битумизированный стеклохолст Область применения применяется в клеевых системах сгидроизоляционными материалами из ПВХ и битумнополимерными материалами (системы ТН-КРОВЛЯ Эксперт PIR) применяется в клеевых системах с гидроизоляцией на основе битумнополимерных материалов применяется в системах с механическим креплением тепло и гидроизоляционных материалов (система ТН-КРОВЛЯ Гарант, ТН-КРОВЛЯ Смарт PIR, ТН-КРОВЛЯ Фикс PIR, ТН-КРОВЛЯ Соло PIR, ТН-КРОВЛЯ Универсал PIR, ТН-КРОВЛЯ Оптима, ТН-КРОВЛЯ Балласт) применяется в системах с механическим креплением тепло и гидроизоляционных материалов (система ТН-КРОВЛЯ Гарант, ТН-КРОВЛЯ Смарт PIR, ТН-КРОВЛЯ Фикс PIR, ТН-КРОВЛЯ Соло PIR, ТН-КРОВЛЯ Универсал PIR, ТН-КРОВЛЯ Оптима, ТН-КРОВЛЯ Балласт) Плотность, кг/м3 30-35 Теплопроводность, Вт/м*К, при: 25°С 0,022 0,022 0,022 0,022 условиях эксплуатации А 0,022 0,022 0,022 0,022 условиях эксплуатации Б 0,024 0,024 0,024 0,024 Группа горючести Г2 Г3 Г1 Г1 Прочность на сжатие при 10% деформации, кПа 120 Паропроницаемость, мг/м*ч*Па 0,038 Водопоглощение по объему в течении 28 суток, % 1-2 Температура применения, оС -70. .. +110   Геометрические размеры плит PIR ТехноНИКОЛЬ: Толщина, мм Ширина, мм Длина, мм 20–250 с шагом 10 мм   600, 1 200 1 200, 2 400       Преимущества плит PIR ТехноНИКОЛЬ Лучший показатель теплопроводности среди существующих утеплителей (λ=0,022) Не впитывает влагу Группа горючести Г1-Г2, препятствует распространению пламени Сохраняет свои свойства не менее 50 лет Не повержен гниению, устойчив к плесени, грибку Высокая механическая прочность Экологичность и безопасность продукта Плиты теплоизоляционные PIR ТехноНИКОЛЬ — инновационная теплоизоляция для плоских кровель, изготовленная на основе пенополиизоцианурата. Плиты теплоизоляционные PIR обладают уникальной структурой ячеек, с обеих сторон кашированы специальной алюминиевой фольгой. Благодаря закрытой системе ячеек и покрытию из алюминиевой фольги, плиты PIR ТехноНИКОЛЬ абсолютно водонепроницаемы, обладают высокой устойчивостью к воздействию огня, устойчивы к воздействию многократных физических нагрузок (от прохода персонала), имеют рекордно низкий коэффициент теплопроводности. Плиты теплоизоляционные PIR сохраняют свои уникальные свойства не менее 50 лет.   Преимущества применения кровельных систем с теплоизоляцией PIR ТехноНИКОЛЬ: Снижение расчетной нагрузки на несущую конструкцию за счет низкой плотности и уменьшение толщины теплоизоляционного слоя. Гарантия энергоэффективности и долговечности: 1. Плиты теплоизоляционные PIR ТехноНИКОЛЬ cохраняют свои геометрические размеры во время всего срока службы – не проседают под воздействием статических и динамических нагрузок и не дают усадку; 2. Плиты теплоизоляционные PIR ТехноНИКОЛЬ обладают практически нулевым водопоглощением благодаря своей закрытой ячеистой структуре: PIR имеет 95% закрытых пор с очень жесткой фиксированной структурой ячейки. Гарантированная гидроизоляция – благодаря жесткому и долговечному основанию: 1. Высокая прочность на сжатие от 120 кПа 2. После 30 циклов нагрузки не теряют прочность более чем на 0,5% 3. Отсутствие рисков повреждения гидроизоляции крепежом во время эксплуатации. Низкая горючесть плит теплоизоляционных PIR (Г1) позволяет выполнять кровли по профилированному стальному настилу любой площади без дополнительной защиты от огня и не требует устройства противопожарных рассечек. Плиты теплоизоляционные PIR не поддерживают горение, а так же защищают другие слои системы от воздействия огня. Минимальная толщина теплоизоляции благодаря высокой теплосберегающей способности 0,024. Долговечность! Плиты теплоизоляционные PIR ТехноНИКОЛЬ будут выполнять свою функцию все время срока службы здания.   Сравнение PIR ТехноНИКОЛЬ с другими теплоизоляционными материалами по техническим характеристикам и стоимости. Теплоизоляционные плиты PIR ТехноНИКОЛЬ на основе жёсткого пенополиизоцианурата Теплоизоляционные плиты PIR ТехноНИКОЛЬ на сегодняшний день являются лучшим решением для утепления всех типов конструкций при капитальном строительстве и реконструкции жилых, общественных и промышленных зданий и сооружений.  Плиты PIR ТехноНИКОЛЬ сочетают в себе преимущества материалов на основе каменной ваты и экструзионного пенополистирола с одновременным устранением их  недостатков. Для наглядного представления наибольшей целесообразности применения плит PIR ТехноНИКОЛЬ, в сравнении с теплоизоляционными материалами на основе каменной ваты, предлагаем рассмотреть несколько стандартных вариантов организации теплоизоляционного слоя в конструкции неэксплуатируемой кровли. Теплоизоляционный слой – два слоя минеральной ваты Материал Толщина, мм Теплопроводность, λ Плотность, кг/м3 Стоимость, м2 верхний слой КВ   В 60 50 0,042 180 301 нижний слой КВ   Н 30 150 0,042 115 504 стоимость всего за м2 теплоизоляционного слоя конструкции утепления кровли 805 Теплоизоляционный слой – два слоя: PIR ТехноНИКОЛЬ и минеральная вата Материал Толщина, мм Теплопроводность, λ Плотность, кг/м3 Стоимость, м2 верхний слой PIR 50 0,022 35 387 нижний слой КВ Н 30 80 0,042 115 269 стоимость всего за м2 теплоизоляционного слоя конструкции утепления кровли 656 Теплоизоляционный слой – PIR ТехноНИКОЛЬ Материал Толщина, мм Теплопроводность, λ Плотность, кг/м3 Стоимость, м2 верхний слой PIR 100 0,022 35 754 стоимость всего за м2 теплоизоляционного слоя конструкции утепления кровли 754 Плиты теплоизоляционные PIR ТехноНИКОЛЬ обладают превосходными теплосберегающими свойствами превышающими конкурирующие материалы на 40-110%. При этом стоимость как непосредственно самого материала, так и монтажных работ с последующей эксплуатацией значительно ниже конкурирующих теплоизоляционных материалов В странах западной Европы, США, Японии уже оценили преимущество теплоизоляции на основе жёсткого пенополиизоцианурата. Доля рынка PIR уже превысило половину всего рынка теплоизоляционных материалов во всех областях строительной индустрии и коммунального хозяйства. На сегодняшний день в России теплоизоляционные плиты PIR являютсяотносительно новым материалом. Но их уникальная лёгкость, водонепроницаемость, практическая негорючесть, простата в монтаже и эксплуатации уже сегодня позволили завоевать 5 %строительного рынка. Такие объекты как ТЦ «IKEA», ТЦ «Патерсон», ТЦ «Аэробус», ТЦ «Юнион», автоцентр «TOYOTA», СК «Марьина роща», «Ярмарка в Лужниках», «ВНИИМЕТМАШ», ЗАО «Лифтстрой» и многие другие уже успели оценить преимущество теплоизоляции на основе жёсткого пенополиизоцианурата PIR. На теплоизоляционные плиты PIR ТехноНИКОЛЬ разработаны технические решения и получены сетификат соответствия, сетификат СЭЗ  и пожарная декларация. Преимущества плит PIR ТехноНИКОЛЬ — самый низкий на рынке теплоизоляционных материалов коэффициент теплопроводности  –  не более 0,022 Вт/м*К — пожарная безопасность  — PIR относится к трудносгораемым материалам и не распространяет пламя огня. Группа горючести Г1 — легкость и прочность при небольшой плотности материала: 35-40 кг/м3 — небольшой вес плит PIR обеспечивает удобный и простой монтаж.   Жесткая и эластичная плита легко поддаётся резке ножом. — плита PIR не деформируется при эксплуатации.  Устойчивость к старению, разложению, действию микроорганизмов и агрессивных сред – срок эксплуатации более 50 лет. — экологически чистый материал – плиты PIR изготавливаются без применения фреонов — минимальная паропроницаемость 0,006 мг/(м.ч.Па). Коэффициент водопоглащения менее 1%. — высокая тепло- и морозостойкость: температура эксплуатации от -100 до +180оС

Почему важно знать коэффициент теплопроводности полиуретана и как это влияет на качество теплоизоляции?

Зачем знать коэффициент теплопроводности при выборе утеплителя, как он влияет на качество теплоизоляции и как рассчитать толщину слоя утепления. Читайте в статье.

ППУ для теплоизоляции в сравнении с другими утеплителями

Пенополиуретан (ППУ) — газонаполненная пластмасса, которая получается в результате смешивания полиола и полиизоцианата. После химической реакции вещество увеличивается в объеме от 5 до 25 раз в зависимости от формулы.

В строительстве ППУ применяют для теплоизоляции. Его теплопроводность позволяет защитить от холода кирпичные и деревянные дома, строения из газобетона и камня, блочные и бетонные конструкции. Материал не пропускает влагу и может защищать от воды. Имеет высокую адгезию, легко заполняет щели и пустоты, устойчив к растворам щелочей, кислот, осадкам. При длительной эксплуатации пенополиуретан не плесневеет. Он не восприимчив к грибкам, защищает от насекомых и грызунов. Служит дольше 30 лет.

Пенополиуретан не горит и не выделяет в атмосферу вредные вещества. Компания «Химтраст» предлагает материалы с разным классом горючести: от «Химтраст СКН-60 Г1» (трудногорючий) до «Химтраст СКН-30 Г3» (самозатухающий).

В строительстве для теплоизоляции используют базальтовое волокно, стекловату, полиуретан, пенопласт, пенополистирол. Коэффициент теплопроводности полиуретана один из самых низких среди утеплителей. Чем ниже коэффициент, тем тоньше нужен слой утеплителя. 

Средний коэффициент теплопроводности полиуретана — 0,028 Вт/(м·К). У открытоячеистого ППУ, который используют для тепло- и шумоизоляции закрытых помещений — 0,037 Вт/(м·К). У закрытоячеистого для наружных стен — 0,022 Вт/(м·К). Этот показатель говорит о том, насколько сильно материал сопротивляется проникновению холода извне и отдаче тепла наружу. Сравнение теплопроводности ППУ приведено в Приложении 3 СНиП 2-3-79.

Базальтовый утеплитель, стекловата и эковата

Базальтовым утеплителем (каменной ватой) часто укрывают здания. Он не горит и способен к самозатуханию. Теплопроводность материала — 0,04 Вт/(м·К), это тоже хороший показатель, но, в отличие от ППУ, слой базальтового утеплителя должен быть в два раза толще, чтобы защитить конструкцию. Такой же коэффициент у стекловаты и эковаты.

Экструдированный пенополистирол

Плитами из экструдированного пенополистирола защищают жилые дома от холодов. Теплопроводность материала — 0,032 Вт/(м·К), этого достаточно для утепления, однако нужно учитывать и другие свойства пенополистирола. Его класс горючести Г4, он легко воспламеняется и выделяет токсины.

Пенопласт

Пенопласт по плотности схож с пенополистиролом, только менее устойчив к механическому воздействию и держит тепло хуже. Коэффициент теплопроводности — 0,038 Вт/(м·К). Значит, его слой при утеплении должен быть на 30 % толще, чем ППУ.

За тепло в помещении отвечает не только теплопроводность ППУ при изоляции, но и другие материалы: кирпичная кладка, облицовочные панели, слой штукатурки, гидроизоляция. Все они имеют плотность и влияют на защиту здания от холода. 

Теплопроводность ППУ в сухом и влажном состоянии

При намокании любой материал впитывает влагу и расширяется. Разбухание приводит к частичной или полной потере теплоизоляционных свойств. Поэтому важно обращать внимание на водопоглощение по объему, которое измеряется в процентах.  

У закрытоячеистого ППУ типа «Химтраст СКН-40 Г2» этот показатель — 2 %, а у базальтовых утеплителей — 35 %. Это значит, что при попадании влаги большая часть теплоизоляционных свойств минеральной ваты, эковаты и стекловаты будет утрачена. С коэффициентом водопоглощения пенополиуретана сравнимы показатели пенополистирола и пенопласта: 1 % и 4 %. Однако при утеплении эти материалы нужно укладывать плитами и не допускать зазоров между ними, иначе тепло будет уходить сквозь щели. ППУ для теплоизоляции наносят на поверхность установками безвоздушного напыления единым слоем без швов и зазоров. Подробнее прочитать о напылении ППУ можно в этой статье.

Как рассчитать толщину слоя ППУ для теплоизоляции

Толщина слоя утеплителя зависит от коэффициента теплопроводности полиуретана. Но также на нее влияют климатическая зона, влажность внутри помещения, температура, влагопоглощение и свойства материала.

Расчет теплоизоляционного слоя регламентируется нормативными документами: СНиП 23-02-2002, СП 23-101-2004 «Проектирование тепловой защиты зданий», ГОСТ Р 54851-2011.  

Один из основных показателей для расчета толщины — суммарное сопротивление теплопередаче конструкций или термическое сопротивление. Оно обозначает необходимую разницу температур снаружи и внутри материала для прохождения энергии. Измеряется в (м²·K)/Вт. Чем выше величина показателя, тем надежнее утеплитель.

Чтобы рассчитать сопротивление, нужно толщину материала в метрах разделить на коэффициент теплопроводности пенополиуретана. 

dппу = (Rтреб — Rконстр) • ʎппу = (Rтреб — dконстр / ʎконстр) • ʎппу,

где dппу — требуемый слой ППУ в метрах,

Rтреб — требуемое сопротивление теплопередаче в (м²·K)/Вт,

Rконстр — сопротивление теплопередаче существующей ограждающей конструкции в (м²·K)/Вт,

ʎппу — коэффициент теплопроводности ППУ в Вт/(м•K),

ʎконстр — коэффициент теплопроводности существующей ограждающей конструкции в Вт/(м•K).

Подробнее о том, как найти оптимальную толщину слоя утеплителя, читайте в статье.

Для утепления помещения необходимо учитывать коэффициент теплопроводности материала. В зависимости от его физико-химических свойств определяется способность удерживать тепло. Чем ниже коэффициент теплопроводности, тем лучше защищает от холода. Также важно учитывать другие особенности теплоизоляторов: способность отталкивать влагу, горючесть, экологичность и срок эксплуатации.

Расчет толщины утеплителя для кровли: методика, формула расчета, примеры

Пример расчета толщины утеплителя

Давайте проанализируем утепление крыши в городах с самыми высокими и самыми низкими требованиями к сопротивлению теплопередачи покрытия. В нашей таблице это Новосибирск (5,59) и Грозный (3,73).

Возьмем для примера минеральную вату со средним коэффициентом теплопроводности 0,035 Вт/(м · °С). Подставив это значение в формулу, получим толщину утеплителя 0,190 м для Новосибирска и 0,125 м для Грозного. Если для сравнения подсчитать требуемую толщину самого эффективного утеплителя на строительном рынке – полиизоцианурата (PIR), чей коэффициент теплопроводности составляет всего 0,022 Вт/(м · °С), то для Новосибирска мы получим значение 0,119 м, а для Грозного – всего 0,079 м.

Более тонкий расчет

Справочное значение сопротивления теплопередаче, в строгом смысле, относится не к слою утеплителя, а к конструкции целиком. Свой вклад в сопротивление утечке тепла вносят все слои кровельного «пирога». Некоторыми из них можно пренебречь, а некоторыми – не стоит.

Так, финишное покрытие кровли можно не принимать в расчет, так как оно отделено от остальной конструкции вентзазором. А вот к отделочному материалу потолка нужно присмотреться повнимательней. Потолок часто зашивают древесными или древесно-стружечными материалами, которые имеют неплохие теплоизоляционные свойства. Их можно тоже включить в расчеты.

α_ут = α_мат.1 + α_мат.2

Рассмотрим случай, когда потолок мансарды подшит древесно-стружечной плитой толщиной 15 мм. Коэффициент теплопроводности этого материала, согласно справочным данным равен 0,15 Вт/(м · °С).

Подставим эти данные в формулу и найдем значение R. Так мы найдем вклад этого слоя в общее сопротивление теплопотерям.

0,015 = (R – 0,16) · 0,15
R = 0,26 м² · °С/Вт

Теперь повторим наши расчеты для Новосибирска и Грозного, но с учетом теплоизолирующих свойств обшивки.

α_ут = (5,59 – 0,26 – 0,16) · 0,035 = 0,181 м (Новосибирск)
α_ут = (3,73 – 0,26 – 0,16) · 0,035 = 0,116 м (Грозный).

Результаты показывают, что обшивка потолка мансарды древесно-стружечной плитой уменьшила расчетную толщину утеплителя меньше чем на 1 сантиметр. В большинстве случаев этой величиной можно пренебречь.

В один слой или в несколько?

Допустим, необходимая толщина слоя минеральной ваты по расчетам составила 20 см. В продаже есть плиты толщиной 20 см и толщиной 10 см. Как лучше поступить? Утеплить крышу в один слой, или в два — более тонким материалом?

Многослойное утепление должно быть более эффективным за счет того, что вышележащие плиты перекрывают стыки нижележащих и препятствуют появлению «мостиков холода». В кровельной конструкции должно быть как минимум два слоя теплоизоляции, чтобы перекрыть поперечный стык плит.

Однако специалисты НИИМосстрой утверждают, что уменьшение количества слоёв утеплителя не так уж сильно влияет на показатели теплоизоляции зданий, как может показаться.

Гораздо сильнее на качество теплоизоляции влияет аккуратность монтажа. В экспериментах, проведенных специалистами НИИМосстрой, наличие зазоров толщиной от 2 до 5 мм между плитами утеплителя существенно ухудшает теплоизоляционные свойства материала — как при однослойном, так и при многослойном монтаже.

Чтобы не запутаться в коэффициентах, нормативах, климатических зонах и прочих премудростях, лучше доверить расчеты профессионалам. Равно как и монтаж. Крыши не прощают ошибок и заставляют расплачиваться за легкомыслие нервами, деньгами и хорошим настроением.

Теплопроводность современных утеплителей. Таблица | Dacha.news

В интернете второй десяток лет гуляют цифры теплопроводности различных утеплителей, где для каждого вида материала указаны достаточно широкие диапазоны значений, различающиеся порой в полтора-два раза. В теории эти цифры верны, но каковы реалии сегодняшнего дня, когда большинство утеплителей производятся на самом современном оборудовании и из качественных материалов?

Мы собрали в таблицу данные по теплопроводности наиболее популярных типов и марок утеплителей, в том числе и экологически чистых, которые поставляются в форме плит толщиной 50 или 100 мм. Большинство из них являются новинками последних двух-трех лет. Основной акцент был сделан на материалы, пригодные для вертикальных вентилируемых фасадов.

Важный момент! Производители оперируют несколькими коэффициентами теплопроводности. Они обозначаются как λ10, λ25, λА и λБ. Первые два определяют теплопроводность сухого материала при температурах 10 и 25 °С соответственно. Но в реальности такие условия эксплуатации практически недостижимы, потому инженеры в расчетах используют λА и λБ, которые соответствуют теплопроводности при 25 °С и влажности материала 2% и 5%. В таблице мы указали только λ10 и λА. Отличие λА от λБ обычно составляет 0,002 Вт/(м·°К) в большую сторону.

* – для этих материалов значения λА найти не удалось.

Обратите внимание, что все современные теплоизоляционные материалы имеют достаточно низкую теплопроводность. Лучшими являются плиты из экструдированного пенополистирола, но они имеют ограниченное применение. Разброс среди минеральных ват небольшой ~15%, поэтому тут лучше ориентироваться на цену и применимость для тех или иных видов работ. Также приятно видеть, что все взятые нами экологически чистые утеплители не отстают от остальных по главному показателю.

Далее мы подсчитали стоимость 1м³ утеплителя и сделали сортировку по этому параметру.

Ursa Geo П-15 относится к минеральным ватам низкой плотности, потому ее монтаж на вертикальные фасады может проводиться с ограничениями, и в таблице она присутствует лишь для примера. В остальном видно, что наиболее выгодными являются утеплители из минеральной ваты, типичный показатель коэффициента теплопроводности λА для которых составляет 0,038 Вт/(м·°К).

Вам также может быть интересно:
— Сравнение теплопотерь домов из разного материала
— Чем дешевле отапливать дом (газ, дрова, электричество, уголь, дизель)

Зависимость теплопроводности газонаполненных утеплителей PIR от температурных условий эксплуатации

/ 17.04.2018

Введение

Теплопроводность утеплителя является одной из ключевых характеристик, свидетельствующих о его эффективности. Температурозависимые физические процессы, протекающие в строительных материалах на макро- и микроуровнях, могут повлечь изменения, влияющие на физико-механические характеристики этих материалов, в целом. Это является одной из основных причин существования ряда «гостовских» измерений λ при разных температурах, например, при 100С, 250С и т. д. Следовательно, получение достоверных сведений о теплопроводности материалов в различных условиях особенно важно. Это позволяет исключить любые спекуляции в нечестной конкурентной борьбе, основанные на недостоверных домыслах, способных дискредитировать в глазах потребителя новые виды утеплителей. Данная статья посвящена таким материалам на основе вспененных полиуретанов (PUR/PIR), занявшим значительную долю зарубежного и отечественного рынков общестроительной изоляции и изоляции холодильных установок.

1. 1.            Особенности PIR

В сравнении с «классическими» утеплителями, существующими на строительном рынке продолжительное время, PIR является относительно новым и, благодаря некоторым отличительным особенностям химического и физического строения, его можно назвать инновационным продуктом. Наибольший интерес для данного исследования представляют именно особенности физического строения, требующие более подробного рассмотрения.

Структурная организации PIR осложнена тем, что он не является монокомпонентным: в его состав, помимо твердого вещества, входит специальный газ. В процессе вспенивания в присутствии специально подобранного для требуемых условий работы пенообразующего агента и последующего отверждения, создается пористая мелкоячеистая структура, в которой объём герметично замкнутых пор (ячеек) составляет более 96 %, что делает материал объёмным и сверхлегким. В ячейках остается инертный газ, имеющий чрезвычайно низкий коэффициент теплопроводности (менее 0,015 Вт/(м*К).

В настоящее время вспенивающие агенты подразделяют на химические («муравьиная» кислота, вода) и физические (фреоны, пентаны и др. низкокипящие инертные органические вещества). Химические вспениватели реагируют с полимерным компонентом и образуют углекислый газ. В случае физических вспенивателей используется их фазовый переход из жидкого состояния в газообразное. Применение того или иного типа вспенивающих агентов позволяет корректировать/подбирать физико-механические характеристики готового продукта, поскольку характеристики газа и его стабильность в ячейках PIR напрямую влияют на долговечность утеплителя. Для справки приведём данные о результатах испытаний в НИИМОССТРОЙ [1], подтверждающие стойкость PIR к периодическому воздействию знакопеременных температур от минус 30°С до 50°С и повышенной влажности. По оценке специалистов, срок службы плит утеплителя из жесткого PIR составляет более 50 лет.

1. 2.            Теоретические аспекты теплопроводности PIR при различных температурах

Актуальность исследуемому вопросу добавляет тот факт, что в типовом кровельном «пироге» зона отрицательных температур занимает практически половину его толщины (см. рис 2.1). Поэтому любая ошибка в теплопроводности может существенно исказить весь теплотехнический расчет. 

В ходе исследования особое внимание было обращено на работу [2], опубликованную несколько лет назад на сайте зарубежной ассоциации BSC. Особый интерес общественности вызвал график (Рис. 2.2), якобы свидетельствующий о том, что что при определенных температурах происходит критическое изменение коэффициента теплопроводности (λ) одной из модификаций PIR (на графике выделено коричневым цветом), не характерное для традиционных утеплителей, чья величина теплопроводности имела линейную зависимость. Согласно представленным данным наблюдается резкое увеличение λ PIR-изоляции при температурах ниже 150С до значений, превышающих теплопроводности всех известных утеплителей. Столь необычное поведение теплоизолирующей способности пенополиизоцианурата вызвало интерес и желание разобраться в данном вопросе.

В процессе анализа представленных материалов были выявлены некоторые недостатки работы [2], которые заключаются в простой констатации наблюдаемых экспериментальных данных без каких-либо глубоких научных обоснований. Нехватка сведений о химическом составе используемых полимеров, их характеристик, сырьевого состава и примененных вспенивающих агентах дало широкое поле для собственных трактовок отечественным специалистам в работе [3]. В частности, по их мнению, причина наблюдаемого резкого ухудшения λ кроется в возможной конденсации вспенивающего агента, находящегося в ячейках материала, т.е. переходе его из газообразного состояния в жидкое. А жидкая фаза вспенивающего агента, согласно представленным данным, имеет большую теплопроводность.

Отметим, что можно сколь угодно долго рассуждать о теоретических аспектах поведения неидентифицированного материала, однако наиболее объективную картину можно получить лишь эмпирическим методом с помощью высокоточного оборудования.

1. Независимые практические исследования PIR-изоляции

С точки зрения минимальной достаточности данных, позволяющих судить о температурных метаморфозах теплопроводности PIR в пределах существующих нормальных рабочих условий эксплуатации (-600С; +1100С), полезными являются работы [4], [5], [6], [7]. В них экспериментальным путем доказано, что тенденция к резкому увеличению коэффициента теплопроводности при понижении средней температуры (в частности, ниже 15°С), отсутствует, а результаты ранее опубликованной работы [2] не соответствуют действительности и вызывают некоторые сомнения.

Однако принципиальная позиция авторов данной статьи заключается в установлении целостной картины поведения материала в условиях, превосходящих по сложности нормальную эксплуатацию в строительстве и холодильных установках. Необходимость получения всесторонних и максимально объективных данных о изменениях теплопроводности заставили провести масштабное исследование с использованием сверхвысокоточного оборудования (рис. 3.1).

Рис. 3.1 Лабораторное измерительное оборудование ВНИИФТРИ

Данное исследование является уникальным и беспрецедентным. С уверенностью можно сказать, что при испытании теплопроводности до некоторых пор не удавалось «заглянуть» за отметку минус 900С – предельный порог для оборудования во ВНИИМ им. Д.И. Менделеева [5]. Осуществленные эксперименты позволили определить поведение материала при рекордных температурах до минус 1800С. Испытания были проведены в лаборатории №310 НИО-3 сектора эталонов и научных исследований в области измерений теплофизических величин ФГУП ВНИИФТРИ. Три серии из 106 измерений проводились в атмосфере воздуха при комнатной температуре 295 К, и в атмосфере азота в диапазоне температур 80-360 К.

Данные результатов измерений оформлены в отчете [8] и сведены в графики (Рис. 3.2, 3.3). Особый интерес вызывает поведения материала в температурном диапазоне наиболее часто встречающихся отрицательных температур, начинающихся левее вертикальной красной линии. Укрупненный график 3.3 говорит том, что даже наличие потенциальной опасности ухудшения λ из-за конденсации газа, визуально заметное как спрямление и небольшой рост кривой теплопроводности, не означает, что ухудшение теплотехнических характеристик будет неизбежным. В частности, внутри материала контакт теплопроводной жидкой фазы с поверхностью пор, может быть незначительным, в отличие от газа, контактирующего со всей внутренней поверхностью пор. Образовавшийся в порах PIR при конденсации вакуум обладает хорошей компенсаторной функцией, позволяющей не только не допустить роста количества передаваемого тепла, но и способствует его существенному снижению. Как мы видим, данный процесс не выражен ярко, что свидетельствует о качестве и стабильности теплоизоляционного материала во всём исследуемом диапазоне температур.

Представленные данные из лаборатории ВНИИФТРИ практически совпадают с академическим представлением зарубежной лаборатории классических данных (см. рис. 3.4) о поведении газонаполненных полиуретановых материалов при изменении температуры [9].

Практической реализацией данного исследования стали рекомендации по использованию PIR в экстремальных арктических условиях заполярья на нефтегазодобывающем месторождении полуострова Ямал, где был изолирован участок вечной мерзлоты, находящийся непосредственно под факелом утилизации попутного газа, с целью предотвращения разрушения конструкции из-за оттаивания грунта при воздействии тепла от пламени горелки.

Рис 3.5 – Факел утилизации попутного газа с изолированной площадкой грунта.

1. Основные выводы

Подытоживая проделанную экспериментальную работу, можно сделать ряд основных утверждений:

1. Любой современный материал требует глубокого всестороннего изучения. Исследование его поведения, в том числе, в более широком диапазоне температур, чем подразумевает массовое применение, позволяет гарантированно избежать ошибок в проектировании, дискредитации материала в конкурентной борьбе и проблем в эксплуатации.
2. Температурная зависимость теплопроводности PIR носит не гладкий характер, несколько затрудняющий интерпретацию результатов. Однако детальный анализ графиков и сравнение с академическими данными дает хорошее понимание происходящих в материале физических процессов.
3. Наличие перелома графика свидетельствует о конденсации тяжелого газа, находящегося в ячейках-порах материала. Однако увеличение теплопроводности незначительно и больше напоминает стабилизацию значения λ при понижении температуры.
4. Можно утверждать о значительном повышении эффективности PIR в зоне отрицательных температур, в которой ранее не было представления о поведении материала. Об этом свидетельствует снижение коэффициента λ, принимающее характер стремительного падения.
5. Столь стремительное снижение теплопроводности объясняется очень малым пятном контакта образовавшейся в порах жидкой фазы тяжёлого инертного газа с твёрдым веществом стенок. Факторы увеличения за счёт этого доли лёгких молекул в газовой фазе, а также образование вакуума, замещающего газовую фазу вспенивающего агента, не участвуют в передаче тепла. Как оказалось, вакуум надёжно выполняет компенсаторную функцию.
6. Дальнейшее стабильное падение теплопроводности при понижении температуры говорит о герметичности ячеек. Это косвенно может свидетельствовать о чрезвычайно длительном процессе замещения инертного газа в ячейках, сопоставимом со сроком эксплуатации материала, превышающем 50 лет.
7. Что касается работы [2], указанный в ней вид полиизоциануратов является одним из архаичных поколений PIR, имеющих весьма отдаленное отношение к современным его видам. Наиболее вероятно использование устаревших вспенивающих агентов (фторпроизводных углеводородов, а также диоксидуглерода СО2), имеющих гораздо более высокую склонность к возможной конденсации в ячейках полимера при более высоких температурах. Поэтому результаты их испытаний нельзя рассматривать применительно к российским материалам.

Список использованных источников

[1] Заключение  № 174 по результатам работы по теме: «Проведение ускоренных испытаний на стойкость к климатическим воздействиям по методике ОАО «НИИМосстрой» сроком на 50 лет образцов пенополиизоцианурата (PIR)»

[2] Building Science Corporation (BSC) «In Cold climates, R-5 Foam beats R-6». Режим доступа: http://www.greenbuildingadvisor.com/blogs/dept/musings/cold-climates-r-5-foam-beats-r-6.

[3] Воронин А. Анализируй теплопроводность Режим доступа: http://vseokrovle.ru/analizirujj-teploprovodnost.html.

[4] Стукань Е. Исследование теплоизоляционных свойств пенополиизоциануратных (ПИР) сэндвич-панелей при пониженных температурах. Режим доступа: http://www.nappan.ru/upload/images/PIR-value.pdf.

[5] Протокол измерения теплопроводности №2413/02, ВНИИМ им. Д.И. Менделеева, Санкт Петербург, 2017.

[6] Протокол ООО «Сертификационно-исследовательский центр «Теплоизоляция» при МГУ им. М.В. Ломоносова №0109/14-01 от 16.09.14.

[7] Мельников В.С., Ванин С.А., Мельников М.В. Суперпозиция факторов теплопроводности строительных пенополиуретанов и пенополиизоциануратов // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» Том 9, №3 (2017).

[8] Протокол испытаний №3/310-234.17, ФГУП «ВНИИФТРИ», Москва, 2017.

[9] Sparks, LL; “Thermal Conductivity of a Polyurethane Foam from 95 K to 340 L”, NBSIR 82-1664, March 1982.

Теплоизоляционный материал — обзор

10.1 Введение

Теплоизоляционные материалы выбираются для уменьшения теплового потока через среду, и они могут быть изготовлены из одного или нескольких материалов. Теплоизоляционные материалы экономят промышленности США более 60 миллиардов долларов в год на энергозатратах (Cengel, 1998, стр. 158–159). Таким образом, важность изоляционных материалов побуждает инженеров-энергетиков улучшать тепловые характеристики теплоизоляционных материалов в сторону более высокого теплового сопротивления. Волокнистые, ячеистые и гранулированные вещества обычно используются в качестве изоляционных материалов в зданиях. Выбор теплоизоляционного материала зависит от его теплопроводности, тепловой массы, температуры внутренних и внешних пространств, долговечности, стоимости и других факторов. Теплофизические свойства материалов, используемых в облицовке здания, сильно влияют на потребление энергии для отопления или охлаждения. Теплопроводность влияет на тепловой поток в установившемся режиме. В переходных условиях удельная теплоемкость также влияет на тепловой поток, поглощая и сохраняя тепло в виде явного тепла.Интенсивность солнечного излучения и температура наружного воздуха меняются со временем; следовательно, теплопроводность и удельная теплоемкость материалов, используемых в строительных оболочках, влияют на тепловой поток. Предпочтительными теплоизоляционными материалами являются материалы с высокой теплоемкостью и низкой теплопроводностью. Комплексный обзор экономики проектирования теплоизоляционных материалов был проведен Тернером и Малли, а Торгал, Мистретта, Каклаускас, Гранквист и Кабеза (2013) объяснили в своей книге, как решить проблемы ремонта зданий, чтобы добиться почти нулевого энергопотребления.

Включение материала с фазовым переходом (PCM) в ограждающую конструкцию здания было исследовано как рентабельный метод снижения охлаждающей нагрузки. PCM — это органические или неорганические вещества с низкой температурой плавления и высокой скрытой теплотой плавления, такие как парафин и соль. PCM классифицируются как изоляционные материалы емкостного типа, поскольку они замедляют тепловой поток, поглощая тепло. В периоды высокой наружной температуры PCM расплавляет и накапливает часть тепла, передаваемого из помещения в помещение, а в периоды низкой наружной температуры PCM затвердевает и выделяет накопленное тепло.В процессе плавления удельная теплоемкость ПКМ увеличивается более чем в 100 раз, что позволяет ему поглощать большое количество энергии в относительно небольшом количестве ПКМ. Использование ПКМ в строительных материалах было предложено Баркманном и Весслингом (1975). Морикама, Сузуки, Окагава и Канки (1985) представили концепцию инкапсуляции ПКМ в ненасыщенную полиэфирную матрицу для строительных материалов. Недавний обзор PCM для ограждающих конструкций зданий можно найти в справочных материалах (Osterman, Tyagi, Butala, Rahim, & Stritih, 2012; Pomianowski, Heiselberg, & Zhang, 2013; Soares, Costa, Gaspar, & Santos, 2013; Waqas & Дин, 2013).В зависимости от компонента оболочки исследования PCM можно разделить на три группы: кирпичи, крыши и окна. Что касается кирпича, Alawadhi (2008) представил термический анализ кирпича с цилиндрическими полостями, заполненными ПКМ, и результаты показывают, что приток тепла может быть уменьшен на 17,55% для определенных конструкций и погодных условий. Zhang, Chen, Wu, & Shi (2011) сообщили о тепловых характеристиках кирпича с PCM при реальных колебаниях наружной температуры. Температурный отклик, представленный температурой внутренней поверхности стены кирпичной стены, заполненной ПКМ, оценивается и сравнивается с таковой у сплошной кирпичной стены.Chwieduk (2013) опубликовал статью о возможности замены толстых и тяжелых кирпичей, использующих тепловую массу, используемых в высокоширотных странах, на тонкие и легкие кирпичи, имеющие тепловую массу. Влияние ориентации, положения слоя ПКМ, температуры фазового перехода и погодных условий изучалось Искьердо-Барриентосом и др. (2012), и они обнаружили, что PCM помогает уменьшить максимум и амплитуду мгновенного теплового потока.

Для крыш Alawadhi & Alqallaf (2011) исследовали бетонную крышу с отверстиями в усеченном вертикальном конусе, заполненными ПКМ.Цель крыши из PCM — уменьшить поток тепла из наружного во внутреннее пространство за счет увеличения тепловой массы крыши. Форма контейнеров из ПКМ сохраняет физическую прочность крыши, при необходимости может быть легко заменена и позволяет ПКМ расширяться в процессе плавления в направлении вверх. Сообщается, что тепловой поток на внутренней поверхности крыши может быть уменьшен на 39%. Численный анализ теплопередачи через конструкцию крыши с помощью PCM выполнен Ravikumar & Sirinivasan (2011), и примерно на 56% снижение поступления тепла в комнату достигается с помощью конструкции крыши из PCM по сравнению с обычной крышей.С другой стороны, концепция двойных слоев PCM в крыше здания была предложена Pasupathy & Velraj (2008) для круглогодичного регулирования температуры. Двойной слой ПКМ в крыше рекомендуется для уменьшения теплового потока через крышу.

Исследования PCM в окнах также проводились как метод уменьшения теплопередачи через окна. На окна приходится большой процент поступления тепла в дневное время, а энергия проникает через окна через солнечное излучение и конвекцию.Следовательно, уменьшение поступления тепла через окна является ключевым фактором для экономии энергии в зданиях, а для уменьшения притока тепла устанавливаются внешние жалюзи, чтобы исключить влияние солнечного излучения. Оконные ставни, заполненные PCM, были предложены и проанализированы Alawadhi (2012), и было проведено параметрическое исследование для оценки влияния различных параметров конструкции, таких как тип и количество PCM в ставне. Сообщается, что температура плавления PCM должна быть близка к максимальной температуре наружного воздуха в дневное время, а количество PCM должно быть достаточным для поглощения большого количества тепла.Goia et al. (2012) описали теплофизическое поведение конфигураций системы остекления PCM. Стеклянные окна с наполнением из ПКМ для уменьшения солнечного излучения, проникающего в помещение через окна, также были исследованы (Ismail, Salinas, & Henriquez, 2008), и эффективность системы сравнивается с окнами, заполненными отражающими газами.

Теплопроводность целлюлозной изоляции

1. Основы тепломассообмена, 7-е издание.Теодор Л. Бергман, Эдриенн С. Лавин, Фрэнк П. Инкропера. John Wiley & Sons, Incorporated, 2011. ISBN: 9781118137253.
2. Тепло- и массообмен. Юнус А. Ценгель. McGraw-Hill Education, 2011. ISBN: 9780071077866.
3. Министерство энергетики США, термодинамики, теплопередачи и потока жидкости. Справочник DOE по основам, Том 2 от 3 мая 2016 г.

Ядерная и реакторная физика:

1. Дж. Р. Ламарш, Введение в теорию ядерных реакторов, 2-е изд., Аддисон-Уэсли, Рединг, Массачусетс (1983).
2. Дж. Р. Ламарш, А. Дж. Баратта, Введение в ядерную инженерию, 3-е изд., Прентис-Холл, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.
3. У. М. Стейси, Физика ядерных реакторов, John Wiley & Sons, 2001, ISBN: 0-471-39127-1.
4. Glasstone, Сесонске. Nuclear Reactor Engineering: Reactor Systems Engineering, Springer; 4-е издание, 1994 г., ISBN: 978-0412985317
5. W.S.C. Уильямс. Ядерная физика и физика элементарных частиц. Кларендон Пресс; 1 издание, 1991 г., ISBN: 978-0198520467
6. G.Р.Кипин. Физика ядерной кинетики. Аддисон-Уэсли Паб. Co; 1-е издание, 1965 г.
7. Роберт Рид Берн, Введение в работу ядерных реакторов, 1988 г.
8. Министерство энергетики США, ядерной физики и теории реакторов. Справочник по основам DOE, тома 1 и 2. Январь 1993 г.
9. Пол Ройсс, Нейтронная физика. EDP ​​Sciences, 2008. ISBN: 978-2759800414.

Advanced Reactor Physics:

1. K. O. Ott, W. A. ​​Bezella, Введение в статику ядерных реакторов, Американское ядерное общество, пересмотренное издание (1989), 1989, ISBN: 0-894-48033-2.
2. К. О. Отт, Р. Дж. Нойхольд, Введение в динамику ядерных реакторов, Американское ядерное общество, 1985, ISBN: 0-894-48029-4.
3. Д. Л. Хетрик, Динамика ядерных реакторов, Американское ядерное общество, 1993, ISBN: 0-894-48453-2.
4. Э. Э. Льюис, В. Ф. Миллер, Вычислительные методы переноса нейтронов, Американское ядерное общество, 1993, ISBN: 0-894-48452-4.

Теплопроводность теплоизоляторов

1 мая 2002 г. Клеменс Дж.M. Lasance Статьи, Керамика, Материалы, Соединения, Клеи, Подложки, Полупроводники, Технические данные для испытаний и измерений, Теплопроводность, Теплоизоляторы

В этом выпуске мы представляем обзор ряда материалов, которые часто используются в качестве теплоизоляторов. . Мир был бы намного проще для инженеров-теплотехников, если бы только создатель предоставил нам выбор материалов, показывающих тот же диапазон значений теплопроводности, что и для электропроводности.Увы, это не так. Таким образом, ни один из материалов, с которыми мы должны жить, нельзя назвать термином «изолятор». Самая важная причина, по которой экспериментальная проверка кодов CFD (вычислительная гидродинамика) является катастрофой (за исключением высоких скоростей), заключается в том, что сопряженная теплопередача через опору всегда играет роль. Рассмотрим, например, компонент на подложке в среде с естественной конвекцией. Даже самый лучший изолятор не может предотвратить потери 10% и более.Следовательно, адиабатические поверхности, так любимые численными аналитиками, не могут быть реализованы на практике.

В прилагаемой таблице также указана плотность, поскольку многие изоляторы частично состоят из воздуха. Следовательно, плотность сильно коррелирует с теплопроводностью. Опять же, все значения в таблице определены для комнатной температуры. Из-за наличия воздуха температурная зависимость более сложная, чем для пластиков и каучуков, для которых теплопроводность увеличивается на несколько процентов в диапазоне от 0 до 100 ^o C.В этом диапазоне электропроводность воздуха увеличивается примерно на 30%. Однако основной путь тепла обычно по-прежнему вымощен пластиком; следовательно, преобладает температурная зависимость пластика. Обратите внимание на тот факт, что у некоторых материалов значение ниже, чем у воздуха. Это может быть реализовано только в том случае, если размер пор, заполненных воздухом, меньше длины свободного пробега молекул воздуха.

Полезный инструмент для получения информации такого типа можно найти в Интернете по адресу www.tak2000.com/data2.htm # термо

K-Value, U-Value, R-Value, C-Value — Insulation Outlook Magazine

В большинстве случаев основной характеристикой теплоизоляционного материала является его способность уменьшать теплообмен между поверхностью и окружающей средой или между одной поверхностью и другой поверхностью. Это известно как имеющее низкое значение теплопроводности. Как правило, чем ниже теплопроводность материала, тем выше его изоляционная способность для данной толщины материала и набора условий.

Если это действительно так просто, то почему существует так много разных терминов, таких как K-значение, U-значение, R-значение и C-значение? Вот обзор с относительно простыми определениями.

Значение К