Proces przekazywania energii z gorętszej części ciała do mniej nagrzanej nazywa się przewodnictwem cieplnym. Wartość liczbowa takiego procesu odzwierciedla przewodność cieplną materiału. Ta koncepcja jest bardzo ważna przy budowie i naprawie budynków. Odpowiednio dobrane materiały pozwalają na stworzenie korzystnego mikroklimatu w pomieszczeniu oraz znaczne oszczędności na ogrzewaniu.
Pojęcie przewodnictwa cieplnego
Przewodnictwo cieplne to proces wymiany energii cieplnej, który zachodzi w wyniku zderzenia najmniejszych cząstek ciała. Co więcej, proces ten nie zatrzyma się do momentu osiągnięcia równowagi temperaturowej. Zajmuje to trochę czasu. Im więcej czasu spędzisz na wymianie ciepła, tym niższa przewodność cieplna.
Ten wskaźnik jest wyrażony jako współczynnik przewodności cieplnejmateriały. Tabela zawiera już zmierzone wartości dla większości materiałów. Obliczenia dokonuje się na podstawie ilości energii cieplnej, która przeszła przez daną powierzchnię materiału. Im większa obliczona wartość, tym szybciej obiekt odda całe swoje ciepło.
Czynniki wpływające na przewodność cieplną
Przewodność cieplna materiału zależy od kilku czynników:
Gęstość materiału. Wraz ze wzrostem tego wskaźnika oddziaływanie cząstek materiału staje się silniejsze. W związku z tym szybciej przenoszą temperaturę. Oznacza to, że wraz ze wzrostem gęstości materiału poprawia się wymiana ciepła
Porowatość substancji. Materiały porowate mają niejednorodną strukturę. W nich jest dużo powietrza. A to oznacza, że cząsteczkom i innym cząsteczkom trudno będzie przenosić energię cieplną. W związku z tym wzrasta przewodność cieplna
Wilgotność wpływa również na przewodność cieplną. Mokre powierzchnie materiału umożliwiają przepływ większej ilości ciepła. Niektóre tabele wskazują nawet obliczony współczynnik przewodności cieplnej materiału w trzech stanach: suchym, średnim (normalnym) i mokrym
Wybierając materiał do izolacji pomieszczeń, należy również wziąć pod uwagę warunki, w jakich będzie on używany.
Pojęcie przewodnictwa cieplnego w praktyce
Przewodność cieplna jest brana pod uwagę na etapie projektowania budynku. Uwzględnia to zdolność materiałów do zatrzymywania ciepła. Dzięki ich właściwemu doborowi mieszkańcy wewnątrz lokalu zawsze będą czuli się komfortowo. Podczas pracy znacznie zaoszczędzisz pieniądze na ogrzewanie.
Izolacja na etapie projektowania to najlepsze, ale nie jedyne rozwiązanie. Ocieplenie gotowego już budynku nie jest trudne, wykonując prace wewnętrzne lub zewnętrzne. Grubość warstwy izolacyjnej będzie zależeć od wybranych materiałów. Niektóre z nich (np. drewno, pianobeton) w niektórych przypadkach mogą być stosowane bez dodatkowej warstwy izolacji termicznej. Najważniejsze, że ich grubość przekracza 50 centymetrów.
Szczególną uwagę należy zwrócić na izolację dachu, otworów okiennych i drzwiowych, podłóg. Większość ciepła ucieka przez te elementy. Wizualnie widać to na zdjęciu na początku artykułu.
Materiały budowlane i ich wskaźniki
Do budowy budynków wykorzystywane są materiały o niskim współczynniku przewodności cieplnej. Najpopularniejsze to:
- Beton. Jego przewodność cieplna mieści się w granicach 1,29-1,52 W/mK. Dokładna wartość zależy od spójności roztworu. Na ten wskaźnik wpływa również gęstość materiału źródłowego, która wynosi 500-2500 kg/m3. Materiał ten stosowany jest w postaci zaprawy fundamentowej, w postaci bloczków – do budowy ścian i fundamentów.
- Żelbet o wartości przewodności cieplnej 1,68W/mK. Gęstość materiału sięga 2400-2500 kg/m3.
- Drewno używane jako materiał budowlany od czasów starożytnych. Jego gęstość i przewodność cieplna, w zależności od skały, wynoszą odpowiednio 150-2100 kg/m3 i 0,2-0,23W/mK
Innym popularnym materiałem budowlanym jest cegła. W zależności od składu ma następujące wskaźniki:
adobe (wykonane z gliny): 0,1-0,4 W/mK;
ceramiczne (wypalane): 0,35-0,81W/mK;
krzemian (z piasku z wapnem): 0,82-0,88 W/mK
Materiały betonowe z dodatkiem porowatych kruszyw
Przewodność cieplna materiału pozwala na wykorzystanie tego ostatniego do budowy garaży, szop, domków letniskowych, łaźni i innych konstrukcji. Ta grupa obejmuje:
- Piankowy beton. Produkowany z dodatkiem środków spieniających, dzięki czemu charakteryzuje się porowatą strukturą o gęstości 500-1000 kg/m3. Jednocześnie zdolność do przekazywania ciepła określana jest wartością 0,1-0,37W/mK.
Beton keramzytowy, którego wydajność zależy od jego rodzaju. Solidne bloki nie mają pustek i dziur. Pustaki są wykonane z pustymi przestrzeniami wewnątrz, które są mniej trwałe niż pierwsza opcja. W drugim przypadku przewodność cieplna będzie niższa. Jeśli weźmiemy pod uwagę liczby ogólne, gęstość keramzytu wynosi 500-1800 kg / m3. Jego wskaźnik mieści się w zakresie 0,14-0,65W/mK
Beton komórkowy, wewnątrz którego tworzą się pory o wielkości 1-3milimetr. Ta struktura określa gęstość materiału (300-800 kg/m3). Dzięki temu współczynnik osiąga 0,1-0,3 W/mK.
Wskaźniki materiałów termoizolacyjnych
Współczynnik przewodności cieplnej materiałów termoizolacyjnych, najpopularniejszy w naszych czasach:
- pianka o gęstości 15-50kg/m3, o przewodności cieplnej 0,031-0,033 W/mK;
styropian, którego gęstość jest taka sama jak poprzedniego materiału. Ale jednocześnie współczynnik przenikania ciepła jest na poziomie 0,029-0,036W/mK;
wełna szklana. Charakteryzuje się współczynnikiem równym 0,038-0,045W/mK;
wełna kamienna 0,035-0,042W/mK
Tabela wyników
Dla wygody pracy współczynnik przewodności cieplnej materiału jest zwykle podawany w tabeli. Oprócz samego współczynnika można w nim odzwierciedlić takie wskaźniki, jak stopień wilgotności, gęstość i inne. Materiały o wysokim współczynniku przewodności cieplnej połączono w tabeli ze wskaźnikami niskiej przewodności cieplnej. Przykład tej tabeli pokazano poniżej:
Wykorzystanie przewodności cieplnej materiału pozwoli Ci zbudować pożądany budynek. Najważniejsze: wybrać produkt spełniający wszystkie niezbędne wymagania. Wtedy budynek będzie wygodny do zamieszkania; utrzyma korzystny mikroklimat.
Właściwie dobrany materiał izolacyjnyzmniejszy straty ciepła, dzięki czemu nie będzie już konieczne „ogrzewanie ulicy”. Dzięki temu znacznie zmniejszą się koszty finansowe ogrzewania. Takie oszczędności już wkrótce zwrócą wszystkie pieniądze, które zostaną wydane na zakup izolatora cieplnego.
