Součinitel tepelné vodivosti stavebních materiálů: co znamená ukazatel + tabulka hodnot

Konstrukce zahrnuje použití jakýchkoli vhodných materiálů.Hlavními kritérii jsou bezpečnost pro život a zdraví, tepelná vodivost a spolehlivost. Následuje cena, estetické vlastnosti, univerzálnost použití atd.

Podívejme se na jednu z nejdůležitějších charakteristik stavebních materiálů - koeficient tepelné vodivosti, protože na této vlastnosti například do značné míry závisí úroveň pohodlí v domě.

Co je stavební materiál KTP?

Teoreticky i prakticky také stavební materiály zpravidla vytvářejí dva povrchy - vnější a vnitřní. Z fyzikálního hlediska má teplá oblast vždy tendenci ke studené oblasti.

Ve vztahu ke stavebním materiálům bude teplo přecházet z jednoho povrchu (teplejší) na jiný (méně teplý). Ve skutečnosti se schopnost materiálu podstoupit takový přechod nazývá součinitel tepelné vodivosti, nebo ve zkratce KTP.

Diagram vysvětlující vliv tepelné vodivosti: 1 – tepelná energie; 2 – součinitel tepelné vodivosti; 3 – teplota prvního povrchu; 4 – teplota druhého povrchu; 5 – tloušťka stavebního materiálu

Charakteristiky CTS jsou obvykle založeny na zkouškách, kdy je odebrán experimentální vzorek o rozměrech 100x100 cm a je na něj aplikován tepelný efekt zohledňující teplotní rozdíl dvou povrchů 1 stupeň. Doba expozice 1 hodina.

V souladu s tím se tepelná vodivost měří ve wattech na metr na stupeň (W/m°C).Koeficient se označuje řeckým symbolem λ.

Tepelná vodivost různých stavebních materiálů s hodnotou menší než 0,175 W/m°C standardně řadí tyto materiály do kategorie izolačních.

Moderní výroba si osvojila technologie výroby stavebních materiálů, jejichž hladina CTP je nižší než 0,05 W/m°C. Díky takovým produktům je možné dosáhnout výrazného ekonomického efektu z hlediska spotřeby energie.

Vliv faktorů na úroveň tepelné vodivosti

Každý jednotlivý stavební materiál má specifickou strukturu a má jedinečný fyzikální stav.

Základem toho jsou:

• rozměr krystalové struktury;
• fázový stav hmoty;
• stupeň krystalizace;
• anizotropie tepelné vodivosti krystalů;
• objem pórovitosti a struktury;
• směr tepelného toku.

To vše jsou ovlivňující faktory. Určitý vliv na hladinu CTP má také chemické složení a nečistoty. Množství nečistot, jak ukázala praxe, má zvláště výrazný vliv na úroveň tepelné vodivosti krystalických složek.

Izolační stavební materiály jsou třídou výrobků pro stavebnictví, vytvořené s ohledem na vlastnosti PTS, blízké optimálním vlastnostem. Dosáhnout ideální tepelné vodivosti při zachování ostatních kvalit je však extrémně obtížné.

PTS je zase ovlivněna provozními podmínkami stavebního materiálu - teplotou, tlakem, vlhkostí atd.

Stavební materiály s minimálním balením transformátoru

Podle výzkumu má suchý vzduch minimální hodnotu tepelné vodivosti (asi 0,023 W/m°C).

Z hlediska využití suchého vzduchu ve struktuře stavebního materiálu je potřeba konstrukce, kde suchý vzduch přebývá uvnitř četných uzavřených prostorů malého objemu. Strukturálně je tato konfigurace reprezentována ve formě četných pórů uvnitř struktury.

Z toho plyne logický závěr: stavební materiál, jehož vnitřní struktura je porézní útvar, by měl mít nízkou hladinu CFC.

Navíc v závislosti na maximální přípustné pórovitosti materiálu se hodnota tepelné vodivosti blíží hodnotě tepelné vodivosti suchého vzduchu.

Vytvoření stavebního materiálu s minimální tepelnou vodivostí usnadňuje porézní struktura. Čím více pórů různých objemů obsahuje struktura materiálu, tím lepší CTP lze získat

V moderní výrobě se k získání poréznosti stavebního materiálu používá několik technologií.

Používají se zejména tyto technologie:

• pěnění;
• tvorba plynu;
• těsnění proti vodě;
• otok;
• zavedení přísad;
• vytváření vláknitých lešení.

Je třeba poznamenat: koeficient tepelné vodivosti přímo souvisí s vlastnostmi, jako je hustota, tepelná kapacita a teplotní vodivost.

Hodnotu tepelné vodivosti lze vypočítat pomocí vzorce:

A = Q/S*(T₁-T₂)*t,

Kde:

• Q - množství tepla;
• S - tloušťka materiálu;
• T₁, T₂ – teplota na obou stranách materiálu;
• t - čas.

Průměrná hodnota hustoty a tepelné vodivosti je nepřímo úměrná hodnotě pórovitosti. Proto lze na základě hustoty struktury stavebního materiálu vypočítat závislost tepelné vodivosti na něm takto:

λ = 1,16 √ 0,0196 + 0,22 d² – 0,16,

Kde: d – hodnota hustoty. Toto je vzorec V.P.Nekrasov, demonstrující vliv hustoty konkrétního materiálu na hodnotu jeho CFC.

Vliv vlhkosti na tepelnou vodivost stavebních materiálů

Opět, soudě podle příkladů použití stavebních materiálů v praxi, se ukazuje negativní vliv vlhkosti na kvalitu životnosti stavebního materiálu. Bylo zjištěno, že čím více vlhkosti je stavební materiál vystaven, tím vyšší je hodnota CTP.

Různými způsoby se snaží chránit materiál použitý ve stavebnictví před vlhkostí. Toto opatření je plně opodstatněné vzhledem ke zvýšení koeficientu pro vlhké stavební materiály

Není těžké tento bod odůvodnit. Působení vlhkosti na strukturu stavebního materiálu je doprovázeno zvlhčováním vzduchu v pórech a částečnou náhradou vzdušného prostředí.

Vzhledem k tomu, že parametr tepelné vodivosti pro vodu je 0,58 W/m°C, je zřejmé výrazné zvýšení tepelné vodivosti materiálu.

Je třeba také poznamenat, že existuje více negativní účinek, když voda vstupující do porézní struktury je navíc zmrzlá a mění se v led.

V souladu s tím je snadné vypočítat ještě větší nárůst tepelné vodivosti, s ohledem na parametry tepelné vodivosti ledu rovné 2,3 W/m°C. Přibližně čtyřnásobné zvýšení parametru tepelné vodivosti vody.

Za jeden z důvodů opuštění zimní výstavby ve prospěch výstavby v létě je třeba považovat právě faktor možného zamrznutí některých druhů stavebních materiálů a v důsledku toho zvýšení tepelné vodivosti.

Odtud jsou zřejmé stavební požadavky na ochranu izolačních stavebních materiálů před vlhkostí. Koneckonců, úroveň tepelné vodivosti roste přímo úměrně s kvantitativní vlhkostí.

Další bod se zdá být neméně významný - naopak, když je struktura stavebního materiálu vystavena výraznému zahřívání. Příliš vysoká teplota také vyvolává zvýšení tepelné vodivosti.

To se děje v důsledku zvýšení kinematické energie molekul, které tvoří strukturální základ stavebního materiálu.

Je pravda, že existuje třída materiálů, jejichž struktura naopak získává lepší vlastnosti tepelné vodivosti v režimu vysokého ohřevu. Jedním z takových materiálů je kov.

Pokud při silném zahřátí většina široce používaných stavebních materiálů změní svou tepelnou vodivost směrem ke zvýšení, silné zahřátí kovu vede k opačnému efektu - tepelná vodivost kovu klesá

Metody stanovení koeficientu

V tomto směru se používají různé techniky, ale ve skutečnosti všechny technologie měření spojují dvě skupiny metod:

1. Stacionární režim měření.
2. Nestacionární režim měření.

Stacionární technika zahrnuje práci s parametry, které zůstávají v průběhu času neměnné nebo se mění v malé míře. Tato technologie, soudě podle praktických aplikací, nám umožňuje počítat s přesnějšími výsledky CFT.

Stacionární metoda umožňuje provádět akce zaměřené na měření tepelné vodivosti v širokém teplotním rozsahu - 20 – 700 °C. Ale zároveň je stacionární technologie považována za pracnou a složitou techniku, jejíž provedení vyžaduje spoustu času.

Příklad zařízení určeného k měření tepelné vodivosti. Jedná se o jeden z moderních digitálních designů, který poskytuje rychlé a přesné výsledky.

Jiná technologie měření, nestacionární, se zdá být jednodušší a vyžaduje 10 až 30 minut na dokončení práce. V tomto případě je však teplotní rozsah výrazně omezen. Tato technika však našla široké uplatnění ve výrobním sektoru.

Tabulka tepelné vodivosti stavebních materiálů

Mnoho stávajících a hojně používaných stavebních materiálů nemá smysl měřit.

Všechny tyto výrobky byly zpravidla opakovaně testovány, na základě čehož byla sestavena tabulka tepelné vodivosti stavebních materiálů, která zahrnuje téměř všechny materiály potřebné na stavbě.

Jedna verze takové tabulky je uvedena níže, kde KTP je koeficient tepelné vodivosti:

Doporučujeme také přečíst si naše další články, kde se bavíme o tom, jak vybrat správnou izolaci:

1. Izolace podkrovních střech.
2. Materiály pro izolaci domu zevnitř.
3. Izolace pro strop.
4. Materiály pro vnější tepelnou izolaci.
5. Izolace podlah v dřevěném domě.

Závěry a užitečné video k tématu

Video je tematicky zaměřené a dostatečně podrobně vysvětluje, co je KTP a „s čím se jí“. Po seznámení s materiálem prezentovaným ve videu máte velkou šanci stát se profesionálním stavitelem.

Je zřejmé, že potenciální stavebník musí vědět o tepelné vodivosti a její závislosti na různých faktorech. Tyto znalosti vám pomohou stavět nejen s vysokou kvalitou, ale s vysokou mírou spolehlivosti a životnosti objektu. Použití koeficientu v podstatě znamená úsporu peněz, například při platbách za stejné služby.

Máte-li dotazy nebo cenné informace k tématu článku, zanechte prosím své komentáře v bloku níže.