Коэффициент теплопроводности материалов

Последние годы при строительстве дома или его ремонте большое внимание уделяется энергоэффективности. При уже существующих ценах на топливо это очень актуально. Причем похоже что дальше экономия будет приобретать все большую важность. Чтобы правильно подобрать состав и толщин материалов в пироге ограждающих конструкций (стены, пол, потолок, кровля) необходимо знать теплопроводность строительных материалов. Эта характеристика указывается на упаковках с материалами, а необходима она еще на стадии проектирования. Ведь надо решить из какого материала строить стены, чем их утеплять, какой толщины должен быть каждый слой.  

Что такое теплопроводность и термическое сопротивление

Содержание статьи

  • 1 Что такое теплопроводность и термическое сопротивление
  • 2 Таблица теплопроводности теплоизоляционных материалов
  • 3 Таблица теплопроводности строительных материалов
  • 4 Как рассчитать толщину стен
    • 4.1 Расчет толщины стены, толщины утеплителя, отделочных слоев
    • 4.2 Пример расчета толщины утеплителя

При выборе строительных материалов для строительства необходимо обращать внимание на характеристики материалов. Одна из ключевых позиций — теплопроводность. Она отображается коэффициентом теплопроводности. Это количество тепла, которое может провести тот или иной материал за единицу времени. То есть, чем меньше этот коэффициент, тем хуже материал проводит тепло. И наоборот, чем выше цифра, тем тепло отводится лучше.

Диаграмма, которая иллюстрирует разницу в теплопроводности материалов

Материалы с низкой теплопроводностью используются для утепления, с высокой — для переноса или отвода тепла. Например, радиаторы делают из алюминия, меди или стали, так как они хорошо передают тепло, то есть имеют высокий коэффициент теплопроводности. Для утепления используются материалы с низким коэффициентом теплопроводности — они лучше сохраняют тепло. В случае если объект состоит из нескольких слоев материала, его теплопроводность определяется как сумма коэффициентов всех материалов. При расчетах, рассчитывается теплопроводность каждой из составляющих «пирога», найденные величины суммируются. В общем получаем теплоизоляцонную способность ограждающей конструкции (стен, пола, потолка).

Теплопроводность строительных материалов показывает количество тепла, которое он пропускает за единицу времени

Есть еще такое понятие как тепловое сопротивление. Оно отображает способность материала препятствовать прохождению по нему тепла. То есть, это обратная величина по отношению к теплопроводности. И, если вы видите материал с высоким тепловым сопротивлением, его можно использовать для теплоизоляции. Примером теплоизоляционных материалов может случить популярная минеральная или базальтовая вата, пенопласт и т.д. Материалы с низким тепловых сопротивлением нужны для отведения или переноса тепла. Например, алюминиевые или стальные радиаторы используют для отопления, так как они хорошо отдают тепло.

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.

Наименование материалаКоэффициент теплопроводности Вт/(м·°C)

В сухом состоянииПри нормальной влажностиПри повышенной влажности

Войлок шерстяной0,036-0,0410,038-0,0440,044-0,050

Каменная минеральная вата 25-50 кг/м30,0360,0420,,045

Каменная минеральная вата 40-60 кг/м30,0350,0410,044

Каменная минеральная вата 80-125 кг/м30,0360,0420,045

Каменная минеральная вата 140-175 кг/м30,0370,0430,0456

Каменная минеральная вата 180 кг/м30,0380,0450,048

Стекловата 15 кг/м30,0460,0490,055

Стекловата 17 кг/м30,0440,0470,053

Стекловата 20 кг/м30,040,0430,048

Стекловата 30 кг/м30,040,0420,046

Стекловата 35 кг/м30,0390,0410,046

Стекловата 45 кг/м30,0390,0410,045

Стекловата 60 кг/м30,0380,0400,045

Стекловата 75 кг/м30,040,0420,047

Стекловата 85 кг/м30,0440,0460,050

Пенополистирол (пенопласт, ППС)0,036-0,0410,038-0,0440,044-0,050

Экструдированный пенополистирол (ЭППС, XPS)0,0290,0300,031

Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 600 кг/м30,140,220,26

Пенобетон, газобетон на цементном растворе, 400 кг/м30,110,140,15

Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 600 кг/м30,150,280,34

Пенобетон, газобетон на известковом растворе, 400 кг/м30,130,220,28

Пеностекло, крошка, 100 — 150 кг/м30,043-0,06

Пеностекло, крошка, 151 — 200 кг/м30,06-0,063

Пеностекло, крошка, 201 — 250 кг/м30,066-0,073

Пеностекло, крошка, 251 — 400 кг/м30,085-0,1

Пеноблок 100 — 120 кг/м3 0,043-0,045

Пеноблок 121- 170 кг/м30,05-0,062

Пеноблок 171 — 220 кг/м30,057-0,063

Пеноблок 221 — 270 кг/м30,073

Эковата0,037-0,042

Пенополиуретан (ППУ) 40 кг/м30,0290,0310,05

Пенополиуретан (ППУ) 60 кг/м30,0350,0360,041

Пенополиуретан (ППУ) 80 кг/м30,0410,0420,04

Пенополиэтилен сшитый0,031-0,038

Вакуум0

Воздух +27°C. 1 атм0,026

Ксенон0,0057

Аргон0,0177

Аэрогель (Aspen aerogels)0,014-0,021

Шлаковата 0,05

Вермикулит0,064-0,074

Вспененный каучук0,033

Пробка листы 220 кг/м30,035

Пробка листы 260 кг/м30,05

Базальтовые маты, холсты0,03-0,04

Пакля0,05

Перлит, 200 кг/м30,05

Перлит вспученный, 100 кг/м30,06

Плиты льняные изоляционные, 250 кг/м30,054

Полистиролбетон, 150-500 кг/м30,052-0,145

Пробка гранулированная, 45 кг/м30,038

Пробка минеральная на битумной основе, 270-350 кг/м30,076-0,096

Пробковое покрытие для пола, 540 кг/м30,078

Пробка техническая, 50 кг/м30,037

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.

Таблица теплопроводности строительных материалов

Стены, перекрытия, пол, делать можно из разных материалов, но так повелось, что теплопроводность строительных материалов обычно сравнивают с кирпичной кладкой. Этот материал знаю все, с ним проще проводить ассоциации. Наиболее популярны диаграммы, на которых наглядно продемонстрирована разница между различными материалами. Одна такая картинка есть в предыдущем пункте, вторая — сравнение кирпичной стены и стены из бревен — приведена ниже. Именно потому для стен из кирпича и другого материала с высокой теплопроводностью выбирают теплоизоляционные материалы. Чтобы было проще подбирать, теплопроводность основных строительных материалов сведена в таблицу.

Сравнивают самые разные материалы

Название материала, плотность Коэффициент теплопроводности

в сухом состояниипри нормальной влажностипри повышенной влажности

ЦПР (цементно-песчаный раствор)0,580,760,93

Известково-песчаный раствор 0,470,70,81

Гипсовая штукатурка0,25

Пенобетон, газобетон на цементе, 600 кг/м30,140,220,26

Пенобетон, газобетон на цементе, 800 кг/м30,210,330,37

Пенобетон, газобетон на цементе, 1000 кг/м30,290,380,43

Пенобетон, газобетон на извести, 600 кг/м30,150,280,34

Пенобетон, газобетон на извести, 800 кг/м30,230,390,45

Пенобетон, газобетон на извести, 1000 кг/м30,310,480,55

Оконное стекло0,76

Арболит 0,07-0,17

Бетон с природным щебнем, 2400 кг/м31,51

Легкий бетон с природной пемзой, 500-1200 кг/м30,15-0,44

Бетон на гранулированных шлаках, 1200-1800 кг/м30,35-0,58

Бетон на котельном шлаке, 1400 кг/м30,56

Бетон на каменном щебне, 2200-2500 кг/м30,9-1,5

Бетон на топливном шлаке, 1000-1800 кг/м30,3-0,7

Керамическийй блок поризованный0,2

Вермикулитобетон, 300-800 кг/м30,08-0,21

Керамзитобетон, 500 кг/м30,14

Керамзитобетон, 600 кг/м30,16

Керамзитобетон, 800 кг/м30,21

Керамзитобетон, 1000 кг/м30,27

Керамзитобетон, 1200 кг/м30,36

Керамзитобетон, 1400 кг/м30,47

Керамзитобетон, 1600 кг/м30,58

Керамзитобетон, 1800 кг/м30,66

ладка из керамического полнотелого кирпича на ЦПР0,560,70,81

Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1000 кг/м3)0,350,470,52

Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1300 кг/м3)0,410,520,58

Кладка из пустотелого керамического кирпича на ЦПР, 1400 кг/м3)0,470,580,64

Кладка из полнотелого силикатного кирпича на ЦПР, 1000 кг/м3)0,70,760,87

Кладка из пустотелого силикатного кирпича на ЦПР, 11 пустот0,640,70,81

Кладка из пустотелого силикатного кирпича на ЦПР, 14 пустот0,520,640,76

Известняк 1400 кг/м30,490,560,58

Известняк 1+600 кг/м30,580,730,81

Известняк 1800 кг/м30,70,931,05

Известняк 2000 кг/м30,931,161,28

Песок строительный, 1600 кг/м30,35

Гранит3,49

Мрамор2,91

Керамзит, гравий, 250 кг/м30,10,110,12

Керамзит, гравий, 300 кг/м30,1080,120,13

Керамзит, гравий, 350 кг/м30,115-0,120,1250,14

Керамзит, гравий, 400 кг/м30,120,130,145

Керамзит, гравий, 450 кг/м30,130,140,155

Керамзит, гравий, 500 кг/м30,140,150,165

Керамзит, гравий, 600 кг/м30,140,170,19

Керамзит, гравий, 800 кг/м30,18

Гипсовые плиты, 1100 кг/м30,350,500,56

Гипсовые плиты, 1350 кг/м30,230,350,41

Глина, 1600-2900 кг/м30,7-0,9

Глина огнеупорная, 1800 кг/м31,4

Керамзит, 200-800 кг/м30,1-0,18

Керамзитобетон на кварцевом песке с поризацией, 800-1200 кг/м30,23-0,41

Керамзитобетон, 500-1800 кг/м30,16-0,66

Керамзитобетон на перлитовом песке, 800-1000 кг/м30,22-0,28

Кирпич клинкерный, 1800 — 2000 кг/м30,8-0,16

Кирпич облицовочный керамический, 1800 кг/м30,93

Бутовая кладка средней плотности, 2000 кг/м31,35

Листы гипсокартона, 800 кг/м30,150,190,21

Листы гипсокартона, 1050 кг/м30,150,340,36

Фанера клеенная0,120,150,18

ДВП, ДСП, 200 кг/м30,060,070,08

ДВП, ДСП, 400 кг/м30,080,110,13

ДВП, ДСП, 600 кг/м30,110,130,16

ДВП, ДСП, 800 кг/м30,130,190,23

ДВП, ДСП, 1000 кг/м30,150,230,29

Линолеум ПВХ на теплоизолирующей основе, 1600 кг/м30,33

Линолеум ПВХ на теплоизолирующей основе, 1800 кг/м30,38

Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1400 кг/м30,20,290,29

Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1600 кг/м30,290,350,35

Линолеум ПВХ на тканевой основе, 1800 кг/м30,35

Листы асбоцементные плоские, 1600-1800 кг/м30,23-0,35

Ковровое покрытие, 630 кг/м30,2

Поликарбонат (листы), 1200 кг/м30,16

Полистиролбетон, 200-500 кг/м30,075-0,085

Ракушечник, 1000-1800 кг/м30,27-0,63

Стеклопластик, 1800 кг/м30,23

Черепица бетонная, 2100 кг/м31,1

Черепица керамическая, 1900 кг/м30,85

Черепица ПВХ, 2000 кг/м30,85

Известковая штукатурка, 1600 кг/м30,7

Штукатурка цементно-песчаная, 1800 кг/м31,2

Древесина — один из строительных материалов с относительно невысокой теплопроводностью. В таблице даны ориентировочные данные по разным породам. При покупке обязательно смотрите плотность и коэффициент теплопроводности. Далеко не у всех они такие, как прописаны в нормативных документах.

НаименованиеКоэффициент теплопроводности

В сухом состоянииПри нормальной влажностиПри повышенной влажности

Сосна, ель поперек волокон0,090,140,18

Сосна, ель вдоль волокон0,180,290,35

Дуб вдоль волокон0,230,350,41

Дуб поперек волокон0,100,180,23

Пробковое дерево0,035

Береза0,15

Кедр0,095

Каучук натуральный0,18

Клен0,19

Липа (15% влажности)0,15

Лиственница0,13

Опилки0,07-0,093

Пакля0,05

Паркет дубовый0,42

Паркет штучный0,23

Паркет щитовой0,17

Пихта0,1-0,26

Тополь0,17

Металлы очень хорошо проводят тепло. Именно они часто являются мостиком холода в конструкции. И это тоже надо учитывать, исключать прямой контакт используя теплоизолирующие прослойки и прокладки, которые называются термическим разрывом. Теплопроводность металлов сведена в другую таблицу.

НазваниеКоэффициент теплопроводности НазваниеКоэффициент теплопроводности

Бронза22-105Алюминий202-236

Медь282-390Латунь97-111

Серебро429Железо92

Олово67Сталь47

Золото318

Как рассчитать толщину стен

Для того чтобы зимой в доме было тепло, а летом прохладно, необходимо чтобы ограждающие конструкции (стены, пол, потолок/кровля) должны иметь определенное тепловое сопротивление. Для каждого региона эта величина своя. Зависит она от средних температур и влажности в конкретной области.

Термическое сопротивление ограждающих
конструкций для регионов России

Для того чтобы счета за отопление не были слишком большими, подбирать строительные материалы и их толщину надо так, чтобы их суммарное тепловое сопротивление было не меньше указанного в таблице.

Расчет толщины стены, толщины утеплителя, отделочных слоев

Для современного строительства характерна ситуация, когда стена имеет несколько слоев. Кроме несущей конструкции есть утепление, отделочные материалы. Каждый из слоев имеет свою толщину. Как определить толщину утеплителя? Расчет несложен. Исходят из формулы:

Формула расчета теплового сопротивления

R — термическое сопротивление;

p — толщина слоя в метрах;

k — коэффициент теплопроводности.

Предварительно надо определиться с материалами, которые вы будете использовать при строительстве. Причем, надо знать точно, какого вида будет материал стен, утепление, отделка и т.д. Ведь каждый из них вносит свою лепту в теплоизоляцию, и теплопроводность строительных материалов учитывается в расчете.

Сначала считается термическое сопротивление конструкционного материала (из которого будет строится стена, перекрытие и т.д.), затем «по остаточному» принципу подбирается толщина выбранного утеплителя. Можно еще принять в расчет теплоизоляционных характеристики отделочных материалов, но обычно они идут «плюсом» к основным. Так закладывается определенный запас «на всякий случай». Этот запас позволяет экономить на отоплении, что впоследствии положительно сказывается на бюджете.

Пример расчета толщины утеплителя

Разберем на примере. Собираемся строить стену из кирпича — в полтора кирпича, утеплять будем минеральной ватой. По таблице тепловое сопротивление стен для региона должно быть не меньше 3,5. Расчет для этой ситуации приведен ниже.

  • Для начала просчитаем тепловое сопротивление стены из кирпича. Полтора кирпича это 38 см или 0,38 метра, коэффициент теплопроводности кладки из кирпича 0,56. Считаем по приведенной выше формуле: 0,38/0,56 = 0,68. Такое тепловое сопротивление имеет стена в 1,5  кирпича.
  • Эту величину отнимаем от общего теплового сопротивления для региона: 3,5-0,68 = 2,82. Эту величину необходимо «добрать» теплоизоляцией и отделочными материалами.

    Рассчитывать придется все ограждающие конструкции

  • Считаем толщину минеральной ваты. Ее коэффициент теплопроводности 0,045. Толщина слоя будет: 2,82*0,045 = 0,1269 м или 12,7 см. То есть, чтобы обеспечить требуемый уровень утепления, толщина слоя минеральной ваты должна быть не меньше 13 см.
  • Если бюджет ограничен, минеральной ваты можно взять 10 см, а недостающее покроется отделочными материалами. Они ведь будут изнутри и снаружи. Но, если хотите, чтобы счета за отопление были минимальными, лучше отделку пускать «плюсом» к расчетной величине. Это ваш запас на время самых низких температур, так как нормы теплового сопротивления для ограждающих конструкций считаются по средней температуре за несколько лет, а зимы бывают аномально холодными. Потому теплопроводность строительных материалов, используемых для отделки просто не принимают во внимание.

    Загрузка ...