Утепление дома с помощью поролона: основные характеристики и правила применения поролона

Коэффициент теплопроводности материалов.

Ниже в таблице приведены значения коэффициента теплопроводности для некоторых материалов применяемых в строительстве.

Обобщения закона Фурье

Следует отметить, что закон Фурье не учитывает инерционность процесса теплопроводности, то есть в данной модели изменение температуры в какой-то точке мгновенно распространяется на всё тело. Закон Фурье неприменим для описания высокочастотных процессов (и, соответственно, процессов, чьё разложение в ряд Фурье имеет значительные высокочастотные гармоники). Примерами таких процессов являются распространение ультразвука, ударные волны и т. п. Инерционность в уравнения переноса первым ввел Максвелл, а в 1948 году Каттанео был предложен вариант закона Фурье с релаксационным членом:

\tau\frac{\partial\mathbf{q}}{\partial t}=-\left(\mathbf{q}+\varkappa\,\nabla T\right).

Если время релаксации \tau пренебрежимо мало, то это уравнение переходит в закон Фурье.

Таблица теплопроводности материалов на Пли-

Таблица теплопроводности теплоизоляционных материалов

Чтобы в доме было проще сохранять тепло зимой и прохладу летом, теплопроводность стен, пола и кровли должна быть не менее определенной цифры, которая рассчитывается для каждого региона. Состав «пирога» стен, пола и потолка, толщина материалов берутся с таким учетом чтобы суммарная цифра была не меньше  (а лучше — хоть немного больше) рекомендованной для вашего региона.

Коэффициент теплопередачи материалов современных строительных материалов для ограждающих конструкций

При выборе материалов надо учесть, что некоторые из них (не все) в условиях повышенной влажности проводят тепло гораздо лучше. Если при эксплуатации возможно возникновение такой ситуации на продолжительный срок, в расчетах используют теплопроводность для этого состояния. Коэффициенты теплопроводности основных материалов, которые используются для утепления, приведены в таблице.

Часть информации взята нормативов, которые прописывают характеристики определенных материалов (СНиП 23-02-2003, СП 50.13330.2012, СНиП II-3-79* (приложение 2)). Те материал, которые не прописаны в стандартах, найдены на сайтах производителей

Так как стандартов нет, у разных производителей они могут значительно отличаться, потому при покупке обращайте внимание на характеристики каждого покупаемого материала

Роль коэффициента теплопроводности при принятии архитектурно-строительного решения

Теплопроводность твёрдых тел, каковыми являются все строительные материалы, проявляется за счёт переноса тепла, происходящего в результате колебаний кристаллической решётки.

Большая теплопроводность строительного материала недопустима для возведения архитектурных сооружений. Чем больше теплопроводность, тем меньше теплоизоляционные качества материала, необходимые для поддержания в помещении температуры, отличной от температуры окружающей среды.

Строительные материалы с низкой теплопроводностью помогают сохранить достигнутый градус в помещении вне зависимости от погодных условий, благодаря минимальному поддержанию диффузии между разными по температуре частицами.

Чем меньше коэффициент теплопроводности материала, тем лучше его теплоизоляционные качества.

Хорошая теплоизоляция избавит от сквозняков, холодных стен, быстрого остывания, промерзания или нагрева помещения, позволит существенно сэкономить на устройствах обогрева или охлаждения.

Опилки

    Опилки — древесные частицы, образующиеся как отходы пиления, разновидность измельчённой древесины. Длина частиц опилок зависит от типа и технологических параметров режущего инструмента, в результате работы которого они образованы. Не следует путать опилки со щепо́й, которая вырабатывается специально.

Опилки являются отходами деревообрабатывающей промышленности, однако они нашли широкое применение в качестве топлива, для изготовления прессованных промышленных изделий, подстилки для животных (зачастую при смешивании с торфом или соломой), в качестве мульчирующего материалаили как субстрат для мицелиев, и в том числе, как утепляющий материал.

     Опилки содержат около 70 % углеводов (целлюлоза и гемицеллюлоза) и 27 % лигнина. Баланс химических веществ: 50 % углерод, 6 % водород, 44 % кислород и около 0,1 % азот.

     В качестве утеплителя опилки используются наверное, с момента изобретения пилы и по сей день. Во времена СССР, в связи с хроническим недостатком любых строительных материалов опилки широко применялись для утепления стен и перекрытий в частном домостроении и не только. Постепенно от них стали отказываться в связи с широким распространением других утеплителей, повышением требований к энергосбережению, ростом цен на топливо. Я жил одно время (1990-2000гг) в маленьком городке в Смоленской области в частном доме. Дом был построен где-то в 80-х, и чердачное перекрытие было утеплено 30 см опилками. Они хорошо там просохли, слежались, и в общем-то, представляли собой неплохой утеплитель. В городке была своя лесопилка и там всегда было полно опилок. Их никак не использовали и местное население бесплатно их использовало кто во что горазд на протяжении десятилетий! Основное преимущество опилок — их низкая стоимость. Правда, в последнее время промышленность научилась, наконец, использовать и этот побочный продукт для изготовления топливных брикет, арболита (древобетона) а также и специфических древесных плит утеплителей. 

Использование опилок в чистом виде имеет несколько минусов:

• Опилки — легкогорючий материал. Без дополнительных пропиток материал легко воспламеняется.

• К тому-же в чистых опилках с удовольствием заведутся различные грызуны.

• Влажность опилок имеет не менее важный фактор, по причине которого есть опасность поражения каркаса деревянного дома грибком и гнилью. Во многих книгах к опилкам рекомендуется добавлять 5 % строительного гипса, для превращения их в твердый заполнитель термолит. Но из-за того что гипс быстро схватывается работать с ним сложно, смесь приходится готовить в очень маленьком объеме, что существенно увеличивает время и трудозатраты.

• Первоисточник опилок тоже влияет на их свойства. Прежде всего, нужны опилки или мелкая древесная стружка именно от распиловки или обработки древесины, и фракция опилок должна быть относительно крупной. То есть опилки мебельного производства, полученные в результате распила ДСП, МДФ, ОСБ и прочих материалов в которых используют связующие материалы использовать для утепления стен нельзя! Как по экологическим причинам, так и из-за того что их фракция слишком мала — практически это пыль.

• Невысокая эффективность, в связи с чем нужно делать весьма толстый слой утеплителя для достижения хорошего показателя теплоизоляции. Так, для достижения коэффициента теплосопротивления конструкции R=2.94C·м²/Вт   (требования для Минска) нужно 58см сухих опилок. Если же они намокнут, то коэффициент R такой стены может снизиться до 0,63 C·м²/Вт.

Характеристики сухих древесных опилок:

• плотность 220 — 420 кг/м³,  влажные 320 — 580 кг/м³.

• влажность 8 — 15%.

• коэффициент парусности 0,13-0,8.

• коэффициент теплопроводности 0,07 — 0,93 Вт/(м·K), растёт с ростом плотности и влажности.

• группа горючести Г3 (на основе испытательных данных )

• характерный размер до 50мм.

   В частном домостроении опилки используют в основном для изготовления арболита. Но древесину можно не только на опилки пустить. Как обычно, новые и интересные утеплители придумывает, патентует и продаёт Европа.

Свойства

Областей применения песка много и любое строительство обязательно использует песок для составляющих частей постройки:

изготовление фундаментной основы здания;

Изготовление фундаментной основы

бетонные перекрытия, плиты или колонны и т.д;

Бетонные перекрытия

• применяют при изготовлении фильтров, например под бетонную конструкцию;
• даже для изготовления стекла.

Разновидностей песка тоже много, а следовательно различны и свойства каждого.

Есть пески, которые образуются:

природным способом;

Природный

при искусственной обработке.

Они различаются составом, размером и даже обработкой. В природе песок получается благодаря естественному разрушению более крупных пород минералов на мелкие песчинки. Но на это уходит много времени.

Ускорить процесс можно благодаря современным методам добычи.

После в песок в различных пропорциях добавляются и другие составляющие, придающие дополнительные свойства готовому песочному материалу.

Таблица показателей

Для удобства работы коэффициент теплопроводности материала принято заносить в таблицу. В ней кроме самого коэффициента могут быть отражены такие показатели как степень влажности, плотность и другие. Материалы с высоким коэффициент теплопроводности сочетаются в таблице с показателями низкой теплопроводности. Образец данной таблицы приведен ниже:

Использование коэффициента теплопроводности материала позволит возвести желаемую постройку. Главное: выбрать продукт, отвечающий всем необходимым требованиями. Тогда здание получится комфортным для проживания; в нем будет сохраняться благоприятный микроклимат.

Правильно подобранный изоляционный материал снизит потери тепла, по причине чего больше не нужно будет «отапливать улицу». Благодаря этому финансовые затраты на отопление существенно снизятся. Такая экономия позволит в скором времени вернуть все деньги, которые будут затрачены на приобретение теплоизолятора.

Достоинства

Песок обладает рядом достоинств, благодаря которым здание эксплуатируется долгие годы. К основным можно отнести:

• сейсмоустойчивость;
• хорошо переносит резкие перепады температур, от сильных морозов до жаркого климата;
• низкое сжатие материала, помогает размещать на нем тяжелое основание, а заодно дополнительно амортизировать всю постройку. Это особо актуально в районах с частыми землетрясениями;
• водопроницаемость, которая позволяет проводить очистку многих жидкостей;
• широкий спектр применения в других областях.

Не зря песок гост 8736 используют при установке фильтров. Если песок достаточно слежался, то вода не будет проходить сквозь него на большую глубину.

Но прежде чем начинать работать с песком, стоит ознакомиться и с другими его свойствами, например с коэффициентом фильтрации, уплотнения, насыпной плотностью, удельным весом и теплоемкостью песка.

Этот важный критерий необходим при проектировании будущего строения. Есть множество факторов, которые влияют на теплоемкость.

Стоит сразу подчеркнуть, что теплоемкость и теплопроводность два разных качества, имеющие разные обозначения и цифровые выражения. Ниже вы сможете самостоятельно ознакомиться с таблицей, где приведены параметры этих обоих коэффициентов для песка.

Необходимость расчетов

Для чего же необходимо проводить эти вычисления, есть ли от них хоть какая-то польза на практике? Разберемся подробнее.

Оценка эффективности термоизоляции

В разных климатических регионах России разный температурный режим, поэтому для каждого из них рассчитаны свои нормативные показатели сопротивления теплопередаче. Проводятся эти расчеты для всех элементов строения, контактирующих с внешней средой. Если сопротивление конструкции находится в пределах нормы, то за утепление можно не беспокоиться.

В случае, если термоизоляция конструкции не предусмотрена, то нужно сделать правильный выбор утеплительного материала с подходящими теплотехническими характеристиками.

Тепловые потери

Тепловые потери дома

Не менее важная задача – прогнозирование тепловых потерь, без которого невозможно правильно спланировать систему отопления и создать идеальную термоизоляцию. Такие вычисления могут понадобиться при выборе оптимальной модели котла, количества необходимых радиаторов и правильной их расстановки.

Такие расчеты в здании проводятся для всех ограждающих конструкций, взаимодействующих с холодными потоками воздуха, а затем суммируются для определения общей потери тепла. На основании полученной величины проектируется система отопления, которая должна полностью компенсировать эти потери. Если же потери тепла получаются слишком большими, они влекут за собой дополнительные финансовые затраты, а это не всем «по карману». При таком раскладе нужно задуматься об улучшении системы термоизоляции.

Отдельно нужно поговорить про окна, для них сопротивление теплопередаче определяются нормативными документами. Самостоятельно проводить расчеты не нужно. Существуют уже готовые таблицы, в которых внесены значения сопротивления для всех типов конструкций окон и балконных дверей.Тепловые потери окон рассчитываются исходя из площади, а также разницы температур по разные стороны конструкции.

Расчеты, приведенные выше, подходят для новичков, которые делают первые шаги в проектировании энергоэффективных домов. Если же за дело берется профессионал, то его расчеты более сложные, так как дополнительно учитывается множество поправочных коэффициентов – на инсоляцию, светопоглощение, отражение солнечного света, неоднородность конструкций и другие.

Арболит

 Арболит (от фр. arbre «дерево»), это лёгкий бетон на основе цементного вяжущего, органических заполнителей (опилки, дроблёная солома, лён, конопля, до 80-90 % объёма) и химических добавок. Также известен как древобетон. Для минерализации наполнителя используют хлорид кальция (пищевая добавка E509), нитрат кальция, жидкое стекло или иные вещества, блокирующие негативное действие органических веществ на затвердевание цемента. В связи с использованием в первую очередь цемента, как весьма неэкологического в процессе изготовления материала (из за больших выбросов загрязняющих веществ в атмосферу), да и остальные компоненты сложно отнести к совершенно безопасным, я не буду рассматривать арболит в статье об экологически чистых утеплителях. Арболит будет представлен в группе тёплых бетонов.

Методы определения

Эту информацию получают в ходе процесса измерения термического сопротивления с помощью специального оборудования. Сама процедура и используемые технические средства регламентируются государственным стандартом 7076-99. Он описывает требования к образцу, прибору, градуировке и допускает проведение испытаний лишь по двум схемам – ассиметричной и симметричной.

Сущность обоих методов заключается в том, что создается стационарный тепловой поток, который проходит через образец плоской формы. Толщина образца известна, а направление потока выбирается перпендикулярно наибольшим граням. В ходе процесса исследования производится измерение величины плотности теплового потока, а также температуры противоположных граней.

Число образцов, которое необходимо использовать для чистоты эксперимента, регламентируется для каждого конкретного вида бетона. Как правило, подобная информация содержится в государственном стандарте на конкретный материал. В том случае, когда ГОСТ не содержит подобных данных, число образцов выбирают равным пяти.

В ходе испытания в помещении должны поддерживаться определенные условия: уровень относительной влажности воздуха должен находиться в пределах 10% от 50-процентной отметки. Абсолютная температура в процессе испытаний должна находиться в пределах 290-300 К.

Таблица теплопроводности материалов на Кл…