Coeficient de conductivitat tèrmica dels materials

En els darrers anys, a l’hora de construir o reformar una casa, s’ha prestat molta atenció a l’eficiència energètica. Amb els preus del combustible ja existents, això és molt important. A més, sembla que els estalvis seran cada vegada més importants. Per seleccionar correctament la composició i el gruix dels materials al pastís d’estructures tancants (parets, terra, sostre, sostre), cal conèixer la conductivitat tèrmica dels materials de construcció. Aquesta característica s’indica als paquets amb materials i és necessària fins i tot en fase de disseny. Al cap i a la fi, cal decidir a partir de quin material construir les parets, com aïllar-les, de quina gruix ha de tenir cada capa.

Què és la conductivitat tèrmica i la resistència tèrmica

A l’hora d’escollir els materials de construcció per a la construcció, cal parar atenció a les característiques dels materials. Una de les posicions clau és la conductivitat tèrmica. Es mostra pel coeficient de conductivitat tèrmica. És la quantitat de calor que pot conduir un material per unitat de temps. És a dir, com més baix sigui aquest coeficient, pitjor serà el material que condueixi la calor. Per contra, com més gran sigui el nombre, millor serà la dissipació de calor.

Esquema que il·lustra la diferència de conductivitat tèrmica dels materials

Els materials amb baixa conductivitat tèrmica s'utilitzen per a l'aïllament, amb alta - per a la transferència o eliminació de calor. Per exemple, els radiadors són d’alumini, coure o acer, ja que transfereixen bé la calor, és a dir, tenen un alt coeficient de conductivitat tèrmica. Per a l'aïllament, s'utilitzen materials amb un baix coeficient de conductivitat tèrmica, que retenen millor la calor. Si un objecte consta de diverses capes de material, la seva conductivitat tèrmica es determina com la suma dels coeficients de tots els materials. En els càlculs, es calcula la conductivitat tèrmica de cadascun dels components del "pastís" i es resumeixen els valors trobats. En general, obtenim la capacitat d’aïllament tèrmic de l’estructura de tancament (parets, terra, sostre).

La conductivitat tèrmica dels materials de construcció mostra la quantitat de calor que passa per unitat de temps.

També hi ha una resistència tèrmica. Reflecteix la capacitat d’un material per evitar que la calor hi passi. És a dir, és el recíproc de la conductivitat tèrmica. I, si veieu un material amb alta resistència tèrmica, es pot utilitzar per a aïllament tèrmic. Un exemple de materials d’aïllament tèrmic pot ser la popular llana mineral o basàltica, l’escuma, etc. Es necessiten materials amb baixa resistència tèrmica per dissipar o transferir calor. Per exemple, els radiadors d’alumini o d’acer s’utilitzen per escalfar, ja que desprenen bé la calor.

Taula de conductivitat tèrmica de materials aïllants tèrmics

Perquè sigui més fàcil mantenir la casa calenta a l'hivern i fresca a l'estiu, la conductivitat tèrmica de les parets, del terra i del sostre hauria de ser, com a mínim, una xifra determinada, que es calcula per a cada regió. La composició del "pastís" de les parets, el terra i el sostre, el gruix dels materials, es prenen de manera que la xifra total no sigui menys (o millor, almenys una mica més) recomanada per a la vostra regió.

Coeficient de transferència de calor dels materials dels materials de construcció moderns per a embolcalls de la construcció

A l’hora d’escollir els materials, s’ha de tenir en compte que alguns d’ells (no tots) condueixen la calor molt millor en condicions d’alta humitat. Si durant aquesta operació es pot produir aquesta situació durant molt de temps, els càlculs utilitzen la conductivitat tèrmica per a aquest estat.Els coeficients de conductivitat tèrmica dels principals materials utilitzats per a l'aïllament es mostren a la taula.

Part de la informació es basa en normes que prescriuen les característiques de certs materials (SNiP 23-02-2003, SP 50.13330.2012, SNiP II-3-79 * (Apèndix 2)). Aquells materials que no s’expliquen a les normes es troben als llocs web dels fabricants. Com que no hi ha estàndards, poden variar significativament d’un fabricant a un altre, de manera que, a l’hora de comprar, tingueu en compte les característiques de cada material que compreu.

Taula de conductivitat tèrmica dels materials de construcció

Les parets, els sostres i els terres es poden fer amb diferents materials, però va passar que la conductivitat tèrmica dels materials de construcció sol ser comparada amb la de maó. Tothom coneix aquest material, és més fàcil associar-s’hi. Els més populars són diagrames que demostren clarament la diferència entre diferents materials. Hi ha una d’aquestes imatges al paràgraf anterior, la segona, una comparació d’una paret de maó i una paret de troncs, es mostra a continuació. És per això que s’escullen materials d’aïllament tèrmic per a parets de maons i altres materials amb alta conductivitat tèrmica. Per facilitar la selecció, es tabula la conductivitat tèrmica dels principals materials de construcció.

Compareu una varietat de materials

La fusta és un dels materials de construcció amb una conductivitat tèrmica relativament baixa. La taula proporciona dades indicatives de diferents races. En comprar, assegureu-vos de mirar la densitat i el coeficient de conductivitat tèrmica. No totes són iguals a les prescrites als documents reguladors.

Els metalls condueixen molt bé la calor. Sovint són el pont fred de l’estructura. I això també s’ha de tenir en compte, per excloure el contacte directe mitjançant capes i juntes aïllants de calor, que s’anomenen trencament tèrmic. La conductivitat tèrmica dels metalls es resumeix en una altra taula.

Com es calcula el gruix de la paret

Perquè la casa sigui càlida a l’hivern i fresca a l’estiu, és necessari que les estructures de tancament (parets, terra, sostre / sostre) hagin de tenir una certa resistència tèrmica. Aquest valor és diferent per a cada regió. Depèn de les temperatures i la humitat mitjanes d’una zona concreta.

Resistència tèrmica del tancament
estructures per a les regions de Rússia

Per tal que les factures de calefacció no siguin massa grans, cal seleccionar els materials de construcció i el seu gruix de manera que la seva resistència tèrmica total no sigui inferior a la que s’indica a la taula.

Càlcul del gruix de la paret, gruix de l'aïllament, capes d'acabat

Per a la construcció moderna, la situació és típica quan la paret té diverses capes. A més de l'estructura de suport, hi ha materials d'aïllament i acabats. Cadascuna de les capes té el seu propi gruix.Com es determina el gruix de l'aïllament? El càlcul és senzill. Basat en la fórmula:

Fórmula de càlcul de la resistència tèrmica

R - resistència tèrmica;

p és el gruix de la capa en metres;

k - coeficient de conductivitat tèrmica.

En primer lloc, heu de decidir els materials que utilitzarà durant la construcció. A més, cal saber exactament quin tipus de material de paret, aïllament, decoració, etc. Al cap i a la fi, cadascun d’ells contribueix a l’aïllament tèrmic i es té en compte la conductivitat tèrmica dels materials de construcció en el càlcul.

En primer lloc, es té en compte la resistència tèrmica del material estructural (a partir de la qual es construirà la paret, el terra, etc.) i, a continuació, el gruix de l'aïllament seleccionat es selecciona "segons el principi residual". També es poden tenir en compte les característiques d’aïllament tèrmic dels materials d’acabat, però normalment són un “plus” per als principals. Així és com es posa un determinat estoc "per si de cas". Aquesta reserva permet estalviar en calefacció, cosa que posteriorment té un efecte positiu sobre el pressupost.

Un exemple de càlcul del gruix de l'aïllament

Posem un exemple. Construirem una paret de maons: un maó i mig, aïllarem amb llana mineral. Segons la taula, la resistència tèrmica de les parets per a la regió hauria de ser com a mínim de 3,5. El càlcul d'aquesta situació es mostra a continuació.

1. En primer lloc, calculem la resistència tèrmica de la paret de maó. Un maó i mig fa 38 cm o 0,38 metres, el coeficient de conductivitat tèrmica de la maçoneria de maó és de 0,56. Comptem amb la fórmula anterior: 0,38 / 0,56 = 0,68. Una paret de 1,5 maons té aquesta resistència tèrmica.
2. Restem aquest valor de la resistència tèrmica total de la regió: 3,5-0,68 = 2,82. Aquest valor ha de ser "recollit" per l'aïllament tèrmic i els materials d'acabat.
   

   S’hauran de calcular totes les estructures de tancament

3. Considerem el gruix de la llana mineral. El seu coeficient de conductivitat tèrmica és 0,045. El gruix de la capa serà de: 2,82 * 0,045 = 0,1269 m o 12,7 cm. És a dir, per proporcionar el nivell d’aïllament requerit, el gruix de la capa de llana mineral ha de ser com a mínim de 13 cm.

Si el pressupost és limitat, podeu agafar 10 cm de llana mineral i la que falti es cobrirà amb materials d’acabat. Estaran per dins i per fora. Però, si voleu que les factures de calefacció siguin mínimes, és millor començar amb un "plus" al valor calculat. Aquesta és la vostra reserva per al moment de les temperatures més baixes, ja que les normes de resistència tèrmica per a estructures tancades es calculen en funció de la temperatura mitjana durant diversos anys i els hiverns són anormalment freds. Per tant, la conductivitat tèrmica dels materials de construcció utilitzats per a la decoració simplement no es té en compte.