Пенопласт теплопроводность сравнение: СРАВНЕНИЕ ПЕНОПЛАСТА С ДРУГИМИ МАТЕРИАЛАМИ

Теплопроводность пенопласта: цифры, факты и схемы

Все о ней говорят, но никто не видел. Разумеют, что она нужна, а где взять, не знают. Понимают, что надо её понижать, но как, не ведают. Ведь разговор идет о способности утеплителя не допускать передачу тепловой энергии через занятую им площадь, а проще говоря, о его низкой теплопроводности. Теплопроводность пенопласта является основной характеристикой, определяющей порядок его использования в утеплении зданий и сооружений.

Основа низкой теплопроводности

Всем своим имеющимся положительным и отрицательным свойствам, пенопласт (вспененный пенополистирол) обязан стиролу и особой технологии производства.

Вначале стирол насыщают газом или воздухом, превращая в пустотелые гранулы. Затем под воздействием горячего пара происходит многократное увеличение объёма гранул с последующим спеканием их при наличии связующего состава. Таким образом, получаемый лист состоит из множества сфер правильной формы, наполненных газом.

Стирольные стенки тонкие, но очень прочные. Даже при приложении значительных усилий, разрушить оболочку не так уж и просто. Удерживаемый внутри газ остается неподвижным при любых условиях эксплуатации, обеспечивая высокую тепловую изоляцию защищаемого объёма.

Наполнение объёма утеплителя газами зависит от его плотности. Меняется от 93 до 98 %. Чем больше процент, тем меньше плотность, тем легче материал, тем выше теплопроводность, и обычно выше качество утепления и другие важные характеристики.

Вникаем в смысл понятия

Понять смысл «теплопроводность пенополистирола» можно через физическую размерность. Измеряется данная величина в Вт/м ч К. Расшифровать её можно следующим образом: сколько ватт тепловой энергии пройдёт через толщину утеплителя площадью 1 м2 в час при снижении температуры нагретой поверхности на 1 К (Кельвин). 1 К равен 1^оС.

Схема утечки тепла через утеплитель

В технических характеристиках материала разной плотности указывается коэффициент теплопроводности пенопласта. Он колеблется в диапазоне от 0,032 до 0,04 единицы. При увеличении плотности плиты это значение уменьшается.

Теплопроводность простыми словами: сколько ватт тепловой энергии пройдёт через толщину утеплителя площадью 1 м2 в час при снижении температуры нагретой поверхности на 1 К (Кельвин). 1 К равен 1^оС.

Но бесконечно повышая плотность материала, невозможно добиться нулевых теплопотерь. Перейдя некоторую границу и продолжая увеличивать плотность, получим скачкообразный рост потери тепла. Необходимо понимание того, что при увеличении плотности, объём и количество газа в материале сокращаются, и как следствие, термоизоляция ухудшается.

Опытным путём установлено, что максимальная способность изолятора удерживать тепло достигается при его плотности от 8 до 35 кг/м3. Это число, указанное на упаковке, показывает, сколько весит 1 м3 утеплителя при заявленной плотности. Малая плотность – малый вес. Малый вес – удобство монтажа и укладки.

Всё тоньше, всё теплее

Для того чтобы представить эту физическую величину наглядно, проведём сравнение теплопроводности пенопласта с другими строительными материалами. Представьте, что вы стоите и смотрите с торца на разрезы стен из разных материалов. Сначала перед глазами проплывает бетонная стена толщиной 3,2 м, затем кирпичная кладка в 5 кирпичей (1,25 м), потом относительно тоненькая деревянная перегородка шириной с предплечье взрослого человека (0,40 м). И уже где-то в самом конце, незаметный лист пенопласта толщиной 0,1 м. Что же объединяет все эти материалы необъятной толщины? Только одно.

У них одинаковый коэффициент удельной теплопроводности.

Используя его низкую теплопроводимость, можно в значительной степени сократить расход достаточно дорогих в приобретении и укладке стройматериалов. Дом, построенный в 2,5 кирпича так же надёжен, как и дом с толщиной стен в 5 кирпичей. Только в первом случае расходы на отопление больше. Хотите дом теплее? Не надо возводить ещё такую же стену. Достаточно утеплить стену 50 мм плитой. Почувствуйте разницу. 2,5 кирпича по периметру дома и лист пенопласта толщиной в 50 мм. Экономим время, деньги, силы.

Трудность выбора

Кто-то может возразить, что это некорректное сравнение. Нельзя сравнивать материалы, настолько разные по своему происхождения и внутреннему составу. Хорошо. Тогда сравним современные утеплители: минеральные (базальтовые), вспененный и экструдированный пенополистиролы, пенополиуретан.

Проводимое сравнение явно не в пользу плит и матов из волокнистых материалов. Их теплоёмкость почти в 1,5 раза больше, чем у пенопласта. Это сразу понижает их потребительскую ценность и ставит на нижнюю степень по этому показателю.

Сравнить теплопроводность экструдированного пенополистирола и пенопласта достаточно затруднительно. Физически и математически показатели очень близки. Признавая лидерство, имеющего более низкий коэффициент теплопроводности экструдированного пенополистирола, вспененный полистирол отвечает ему своим преимуществом – ценой. Разницу в 4 сотых единицы указанного коэффициента, вспененный полистирол перекрывает ценой, которая в 4 раза ниже, чем у именитых конкурентов.

Даже при сравнении теплопроводности пенополиуретана и пенопласта можно сказать о том, что вспененный пенополистирол «хорошо держит удар». Коэффициент теплопроводности пенополиуретана только на 30% меньше, чем у вспененного полистирола. А цена… Не стоит забывать о том, что его монтаж требует определённой квалификации, оборудования. Что потребует дополнительных затрат. Утепление дома пенопластом можно провести своими руками.

Так что есть над чем поразмышлять, прежде чем сделать выбор утеплителя.

Применяем, ориентируясь на числа

Именно коэффициент теплопроводности пенополистирола определяет порядок и место его применения.

Материал с невысокой плотностью и высокой теплопроводностью применяется для утепления вертикальных конструкций внутри помещений. Это пенополистиролы с числом «15» в маркировке. Они имеют небольшую толщину и не сильно поглощают внутренние объёмы.

Утеплитель, обозначенный числом «25», имеет возможность использования при наружном утеплении стен, межэтажных (чердачных, подвальных) перекрытий, скатных и плоских кровель, как частных домовладений, так и многоэтажных строений.

Самую высокую плотность и самое низкое значение удельной теплопроводности имеют пенопласты с числом «35» в наименовании. Они достойно утепляют заглубленные фундаменты, автомобильные дороги, взлётно-посадочные полосы.

Наверное, нет такого строительного материала, который не мог бы утеплить пенопласт. Если невозможно увидеть его высокую термоизоляции, это не значит, что её нет. В этом можно убедиться после утепления дома, получив счёт за потреблённые энергоресурсы.

Сравнение пенопласта с другими материалами

Пенопласт — довольно востребованный утеплитель, однако некоторые строители до сих пор сомневаются в его качестве.

Убедиться в эффективности этого материала позволит его сравнение с другими.

Для правильной оценки качества утеплителя следует обращать внимание на следующие характеристики:

• теплопроводность;
• влагопроницаемость;
• пожаробезопасность;
• долговечность;
• экологичность;
• экономичность;
• удобство монтажа;
• звукоизоляция;
• вес и толщина материала.

Отличия пенопласта от минеральной ваты

Коэффициент паропроницаемости пенопласта составляет 0,03 мг/(м·ч·Па). У минеральной ваты он в 10 раз больше, соответственно, она лучше пропускает испаряемую воду. Хотя на практике итоговая паропроницаемость строения будет соответствовать характеристике того материала, у которого она меньше всего в теплоизоляционном слое.

Огнестойкость пенопласта ниже, чем минеральной ваты. Однако соблюдение технологии монтажа этого материала позволяет надежно защитить строение от возгорания. Кроме того, пенопласт хорошо горит лишь при непосредственном контакте с огнем. Если он является средним слоем в теплоизоляции стен, то вероятность его возгорания крайне мала.

Значения теплопроводности минваты и пенопласта практически одинаковы. Однако опыт использования пенопласта подтверждает, что он дает лучшие результаты при утеплении. Ведь все производители водонагревательных приборов и холодильного оборудования выбирают для утепления именно его.

Сравнение пенопласта с деревом и кирпичом

Несмотря на то, что принято сопоставлять теплопроводность утеплителей с различными стройматериалами, этот анализ не совсем корректен.

Коэффициент теплопередачи красного керамического кирпича равен 0,7 Вт/м·°С, что в 16-19 раз выше теплопередачи пенопласта. Иными словами, для замены 50 мм утеплителя толщина кладки должна быть не менее 80-85 см. А силикатного кирпича потребуется уже 100 см.

По сравнению с кирпичом массив дерева имеет лучшую теплопередачу — всего 0,12 Вт/м·°С. Это лишь втрое выше, чем у пенопласта. В зависимости от способа возведения стен и качества леса эквивалентом утеплителю толщиной 50 мм может стать сруб шириной до 23 см.

Таким образом, можно смело сделать вывод, что пенопласт не уступает, а в чем-то даже серьезно выигрывает у других утеплителей и строительных материалов. В противном случае он бы так активно не использовался в строительстве и промышленности.

ООО «Пенопластик-опт» предлагает приобрести пенопласт с доставкой. Звоните!

Какой толщины должен быть утеплитель, сравнение теплопроводности материалов.

Необходимость использования Систем теплоизоляции WDVS вызвана высокой экономической эффективностью.

Вслед за странами Европы, в Российской Федерации приняли новые нормы теплосопротивления ограждающих и несущих конструкций, направленные на снижение эксплуатационных расходов и энергосбережение. С выходом СНиП II-3-79*, СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий» прежние нормы теплосопротивления устарели. Новыми нормами предусмотрено резкое возрастание требуемого сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций. Теперь прежде использовавшиеся подходы в строительстве не соответствуют новым нормативным документам, необходимо менять принципы проектирования и строительства, внедрять современные технологии.

 Как показали расчёты, однослойные конструкции экономически не отвечают принятым новым нормам строительной теплотехники. К примеру, в случае использования высокой несущей способности железобетона или кирпичной кладки, для того, чтобы этим же материалом выдержать нормы теплосопротивления, толщину стен необходимо увеличить соответственно до 6 и 2,3 метров, что противоречит здравому смыслу. Если же использовать материалы с лучшими показателями по теплосопротивлению, то их несущая способность сильно ограничена, к примеру, как у газобетона и керамзитобетона, а пенополистирол и минвата, эффективные утеплители, вообще не являются конструкционными материалами. На данный момент нет абсолютного строительного материала, у которого бы была высокая несущая способность в сочетании с высоким коэффициентом теплосопротивления.

Чтобы отвечать всем нормам строительства и энергосбережения необходимо здание строить по принципу многослойных конструкций, где одна часть будет выполнять несущую функцию, вторая — тепловую защиту здания. В таком случае толщина стен остаётся разумной, соблюдается нормированное теплосопротивление стен. Системы WDVS по своим теплотехническим показателям являются самыми оптимальными из всех представленных на рынке фасадных систем.

Таблица необходимой толщины утеплителя для выполнения требований действующих норм по теплосопротивлению в некоторых городах РФ:

Таблица, где: 1 — географическая точка 2 — средняя температура отопительного периода 3 — продолжительность отопительного периода в сутках 4 — градусо-сутки отопительного периода Dd, °С * сут 5 — нормируемое значение сопротивления теплопередаче Rreq, м2*°С/Вт стен 6 — требуемая толщина утеплителя

Условия выполнения расчётов для таблицы:

1. Расчёт основывается на требованиях СНиП 23-02-2003
2. За пример расчёта взята группа зданий 1 — Жилые, лечебно-профилактические и детские учреждения, школы, интернаты, гостиницы и общежития.
3. За несущую стену в таблице принимается кирпичная кладка толщиной 510 мм из глиняного обыкновенного кирпича на цементно-песчаном растворе l = 0,76 Вт/(м * °С)
4. Коэффициент теплопроводности берётся для зон А.
5. Расчётная температура внутреннего воздуха помещения + 21 °С «жилая комната в холодный период года» (ГОСТ 30494-96)
6. Rreq рассчитано по формуле Rreq=aDd+b для данного географического места
7. Расчёт: Формула расчёта общего сопротивления теплопередаче многослойных ограждений:
R0= Rв + Rв.п + Rн.к + Rо.к + Rн Rв — сопротивление теплообмену у внутренней поверхности конструкции
Rн — сопротивление теплообмену у наружной поверхности конструкции
Rв.п — сопротивление теплопроводности воздушной прослойки (20 мм)
Rн.к — сопротивление теплопроводности несущей конструкции
Rо. к — сопротивление теплопроводности ограждающей конструкции
R = d/l d — толщина однородного материала в м,
l — коэффициент теплопроводности материала, Вт/(м * °С)
R0 = 0,115 + 0,02/7,3 + 0,51/0,76 + dу/l + 0,043 = 0,832 + dу/l
dу — толщина теплоизоляции
R0 = Rreq
Формула расчёта толщины утеплителя для данных условий:
dу = l * ( Rreq — 0,832 )

а) — за среднюю толщину воздушной прослойки между стеной и теплоизоляцией принято 20 мм
б) — коэффициент теплопроводности пенополистирола ПСБ-С-25Ф l = 0,039 Вт/(м * °С) (на основании протокола испытаний)
в) — коэффициент теплопроводности фасадной минваты l = 0,041 Вт/(м * °С) (на основании протокола испытаний)

* в таблице даны усреднённые показатели необходимой толщины этих двух типов утеплителя.

Примерный расчёт толщины стен из однородного материала для выполнения требований СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий».

* для сравнительного анализа используются данные климатической зоны г. Москвы и Московской области.

Условия выполнения расчётов для таблицы:

1. Нормируемое значение сопротивления теплопередаче Rreq = 3,14
2. Толщина однородного материала d= Rreq * l

Таким образом, из таблицы видно, что для того, чтобы построить здание из однородного материала, отвечающее современным требованиям теплосопротивления, к примеру, из традиционной кирпичной кладки, даже из дырчатого кирпича, толщина стен должна быть не менее 1,53 метра.

---

Чтобы наглядно показать, какой толщины необходим материал для выполнения требований по теплосопротивлению стен из однородного материала, выполнен расчёт, учитывающий конструктивные особенности применения материалов, получились следующие результаты:

В данной таблице указаны расчётные данные по теплопроводности материалов.

По данным таблицы для наглядности получается следующая диаграмма:

Автор: Геннaдий Eмeльянoв

Какая теплопроводность у Пенопласта: его плотность в сравнении и особенности выбора : Плюсы и минусы- Обзор +Видео

Теплопроводность пенопласта и его теплопроводность в утеплении частного дома. Об этой характеристики говорят многие, но мало понимают о чем идет речь. Конечно же, это очень важно, но как получить теплопроводность?

Фактически разговор идет о том, что утеплитель не допустит передачу тепла и энергии через площадь, которую покрывает, а именно, речь идет о низкой теплопроводности. Коэффициент теплопроводности пенопласта – это основная характеристика, которая определяет порядок использования при утеплении конструкций и зданий разного вида.

Как достигается основа теплопроводности

Всем своим свойствам, как положительным, так и отрицательным, пенопласт (а по-другому его еще называют вспененным пенополистиролом) обязан стиролу и особенной технологической цепочке производства.

Для начала проводят насыщение стирола воздухом или газом, и делая из него гранулы, которые внутри пусты. Далее под действием пара объем гранул увеличивают во много раз со спеканием при присутствии в составе связующего вещества. Так, мы получаем лист из мелких шариков одинаковой формы, которые наполнены газом.

Хотя стенки их стирола тонкие, но они достаточно прочные. И даже если вы приложите достаточно усилий, будет не так просто разрушить целостность оболочки. Газ, который удерживается внутри, будет неподвижным при любых условиях использования, и тем самым обеспечит низкую теплопроводность пенопласта и площади, которую тот будет покрывать.

То, какова будет окончательная наполненность, зависит от плотности. Это значение может варьировать от 92% до 98%. Заметьте, что чем выше процент, тем плотность будет меньше, а значит, материал будет легче, теплопроводность – выше, а качество утепления тоже будет лучше.

Смысл понятия

Чтобы полностью понять словосочетание «теплопроводность пенопласта», для наглядности можно использовать физическую размерность. Данную величину измеряют в Вт/м*ч*К. Расшифровывается она так – количество ватт тепловой энергии, которая пройдет через толщину материала при площади 1м² за час при понижении температуры разогретой поверхность в 1 Кельвин.

«1 Кельвин = 1 градус по Цельсию»

По какой схеме происходит утечка тепла через утеплитель

Среди характеристик технического вида разная плотность материала отражается и на коэффициенте теплопроводности пенопласта. Этот показатель может колебаться от 0.033 до 0,041 единиц. Когда плотность увеличивается, значение (коэффициент) становится меньше.

Но даже при бесконечном повышении плотности никак нельзя добиться потерь, которые будут равны нулю. При переходе образной границы и дальнейшем увеличении плотности у нас получится лишь рост потери тепла, который на графике имеет форму скачкообразности. Важно понимать и то, что при повышении уровня плотности, количество газа и объем материала сократятся, и значит, термоизоляция будет хуже.

Путем опытов было выведено, что способность изолятора сохранять тепло достигало такого максимального значения – от 7-ти до 36 кг/м³. Данное число, которое указывают на упаковке, дает знать, сколько будет весить один кубометр утеплителя при указанной плотности. Если плотность небольшая – небольшим будет и вес. А это отдельное преимущество при укладке и монтаже.

Чем тоньше, тем теплее

Для представления данной физической величины в реальности, попробуйте провести сравнение других строительных материалов с пенопластом. Например, вы стоите и рассматриваете с торцы разрезы стен из всевозможных материалов. Для начала вы видите бетонную кладку, толщина которой составляет 3.2 метра, далее кирпичную кладку в пять кирпичей, толщиной 1.25 метра, далее достаточно тонкую деревянную перегородку, ширина которого будет около 0,4 метров. А в самом конце будет лист пенопласта, толщина которого всего 10 см! Но что общего среди всех этих материалов? Лишь одно – одинаковый коэффициент теплопроводности.

Так, при использовании низкой теплопроводности, вы можете прилично сократить расход дорогих материалов, который используют для монтажа, укладки и облицовки. Дом, выстроенный в 2,5 кирпича, будет настолько же надежен, что и дом в 5 кирпичей, но в первом случае расход на отопление будет выше. Если хотите более теплый дом, вам потребуется всего лишь утеплить стену на 5 см пенопластовой плитой. Прочувствуйте всю разницу! Это чистая экономия.

Особенности выбора

При выборе пенопласта по теплопроводности кто-то может решить, что сравнение, приведенное выше, некорректно. Невозможно сравнить материалы, которые очень разные между собой, причем и по составу, и по происхождению. Тогда давайте посмотрим и сравним на примере современных и популярных утеплителей: базальтовые (минеральные), экструдированный и вспененный пенопилистирол, пенополиуретан.

Но полученное сравнение не идет в пользу перечисленных выше материалов, так как уровень их теплоемкости выше почти в 1,4 раза, чем у простого пенопласта. Это значительно снижает потребительскую ценность, и опускает материалы на ступень ниже.

Сравнение экструдированного пенополистирола и пенопласта по теплопроводности – занятие не из простых. Это из-за того, что математические и физические показатели практически одинаковы. Но при определении лидерства в виде низкого коэффициента теплопроводности пенополистирола, пенопласт имеет огромное преимущество в виде низкой цены, которая ниже в 3-4 раза.

И даже в сравнении полиуретана и пенопласта в теплопроводности можно говорить о том, что пенополистирол отлично «держит удар». Коэффициент пенополиуретана меньше лишь на 30%, а вот цена. Не забывайте о том, что для монтажа нужна хотя бы минимальная квалификация и наличие специального оборудования, а для этого потребуются дополнительные затраты. А вот утепление пенопластом можно сделать своими руками, даже если вы до этого момента не занимались строительными работами. Как видите, есть над чем подумать, перед тем как сделать выбор.

ПСБ-С-15. Это материал, который обладает невысокой плотностью и высоким уровнем теплопроводности. Его используют для того, чтобы утеплить вертикальные конструкции внутри помещения. Это пенополистирол, в маркировке которого есть число «15». Отличается небольшой толщиной.

Утеплитель с числом «25» можно использовать при утеплении стен снаружи, а также для чердачных и подвальных перекрытий, кровель (плоских и скатных) и в частных домах, и для многоэтажек.

Самой высокой доступной плотностью обладает материал с пометкой в наименовании «35». Он отлично утепляет углубленные фундаменты,  дороги автомобилей, а также полосы для взлета и посадка самолетов.

И скорее всего не существует материала, который невозможно утеплить пенопластом. При условии того, что вооруженным глазом термоизоляцию никак невозможно увидеть, это не значит, что ее не существует. Убедиться в этом вы сможете, если на следующий месяц после установки получите счет за электроэнергию .

 

Пенопласт толщиной 2 см: теплопроводность и плотность

Оглавление:

• Преимущества материала
• Свойства и параметры утеплителя
• Подбор плотности и толщины материала для дома

На современном рынке строительных материалов представлен широчайший выбор различных утеплителей, применение каждого из них обусловлено определенными требованиями в зависимости от назначения здания, условий эксплуатации и климата в данном регионе. Большинству требований, предъявляемых к утеплителям, соответствует пенопласт, который прочно занимает одну из лидирующих позиций на рынке нашей страны.

Сравнение теплопроводности пенопласта с другими утеплителями.

Преимущества материала

Пенопласт или пенополистирол представляет собой массив из спаянных между собой газонаполненных гранул полистирола, предварительно вспененных и отформованных беспрессовым методом. Материал изготавливается разной плотности, она зависит от размера и количества гранул в 1 м³. Если гранулы крупные, их количество на единицу объема будет меньше, а плотность материала ниже и наоборот, большое количество маленьких гранул придает ему высокую плотность и уменьшает теплопроводность. Пенопласт имеет ряд преимуществ, который и делает этот утеплитель таким популярным:

Таблица характеристик пенопластов различных марок.

1. Превосходные теплоизоляционные показатели одни из самых высоких. Более высокие теплоизоляционные свойства имеет только пенополиуретан, но стоимость его гораздо выше.
2. Небольшой вес упрощает процесс доставки и монтажа.
3. Пенополистирол практически не впитывает влагу.
4. Современный пенопласт экологичен.
5. Не поддерживает горение, при воздействии высоких температур материал просто разрушается без воспламенения.
6. Изделия из пенополистирола обладают прочностью и жесткостью.
7. Материал один из самых доступных по цене.

Из недостатков этого утеплителя можно выделить два существенных: он не может быть использован при высоких противопожарных требованиях к зданию или помещению, поскольку при пожаре разрушится. Второй недостаток заключается в том, что пенополистирол грызут мыши. Они это делают с целью обустроить себе теплое гнездо, а не ради пропитания, что еще раз доказывает экологичность материала, в базальтовой вате мыши гнезд не делают.

Вернуться к оглавлению

Свойства и параметры утеплителя

Схема применения различных марок пенопласта.

Теплопроводность это передача тепловой энергии от одной части материала, которая имеет более высокую температуру, к другой части, с меньшей температурой. То есть, простыми словами, это способность материала проводить тепловую энергию. Выражается этот параметр в единицах Вт/(м*К) и называется коэффициентом теплопередачи.

Расшифровка единицы измерения теплопередачи следующая: это количество тепловой энергии в Вт, которую способен передать материал толщиной 1 м на площади в 1 м² при перепаде температур 1 °(Кельвин) за определенную единицу времени. Коэффициент теплопередачи уменьшается по мере того, как повышается плотность материала, то есть чем выше плотность, тем лучше его теплоизоляционные свойства. Значения характеристик при различной плотности представлены в Таблице 1.

Таблица 1

Плотность,кг / м³ 10 15 20 25 30 35 Коэффициенттеплопередачи,Вт/(м . К) 0.044 0.038 0.035 0.034 0.033 0.032

Величина теплопроводности является ключевой для расчета общего сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций здания (стен, кровли, перекрытий). Последнее обозначается латинской буквой R, единица выражается в м² К / Вт и показывает, сколько тепла в Вт проходит через 1 м² площади стены или кровли заданной толщины за единицу времени при перепаде температур 1°К. Этот параметр зависит от материала стены и ее толщины, это видно из формулы:

R = δ / k

Схема утепления стен пенопластом.

Здесь δ толщина стены в метрах, k коэффициент теплопроводности. Для примера можно показать сколько тепла теряет 1 м² пенополистирола толщиной 1 сантиметр плотностью 10 кг / м³ за единицу времени при перепаде температур 1°К:

R = 0,01 / 0,044 = 0,227 м² К / Вт.

Данный параметр нормируется, он не может быть меньше того, что прописан в нормативной документации для каждого региона. Учитывая разницу климатических условий на просторах нашей страны и длительность отопительного сезона, минимальное нормируемое сопротивление теплопередаче наружных стен для южных регионов составляет 1,8 м² К / Вт, средней полосы 3 м² К / Вт, а северных 4,8 м² К / Вт. Значения R для пенопласта разной плотности и различной толщины отражены в таблице 2.

Таблица 2

СопротивлениетеплопередачеR, м²К / Вт Плотность 10 кг / м³ Плотность 15 кг / м³ Плотность 20 кг / м³ Плотность 25 кг / м³ Плотность 30 кг / м³ Плотность 35 кг / м³ Толщина 2 см 0. 45 0.53 0.57 0.59 0.61 0.63 Толщина 5 см 1.14 1.32 1.43 1.47 1.52 1.56 Толщина 10 см 2.27 2.63 2.86 2.94 3.03 3.13

Из таблицы 2 хорошо видно, что пенопласт толщиной 100 мм может полностью заменить другие строительные материалы стен в южных и средних регионах, так как такая конструкция соответствует современным требованиям нормативной документации (СНиП 23-02-2003). Материал толщиной 5 см и 2 см может применяться для дополнительного утепления существующих зданий из кирпича или бетона, так как ограждающие конструкции этих зданий не соответствуют современным требованиям по энергосбережению. При этом утеплитель толщиной 2 см зачастую целесообразно использовать для отделки стен изнутри помещения, это дешевле, чем выполнять наружные работы, и не отнимет много места от пространства комнаты.

Вернуться к оглавлению

Подбор плотности и толщины материала для дома

Значение представленных расчетов следующее: зная температуру воздуха снаружи и желаемую температуру внутри помещения, можно на практике подобрать пенопласт необходимой толщины и плотности, чтобы успешно утеплить свой дом и при этом не переплатить за материалы.

http://www.youtube.com/watch?v=wQ9nUUUPMFs

Для этого следует воспользоваться формулой:

Q = (1/R) х S х (tв tн)

В этой формуле:

• Q количество тепла в Вт, которое будет теряться стеной,
• R сопротивление теплопередаче выбранного вида утеплителя,
• S площадь стены в кв.м,
• tв и tн температура внутреннего и наружного воздуха соответственно.

Подобрав толщину и плотность пенопласта, с помощью коэффициента теплопередачи высчитывается значение R, вставляется в приведенную формулу и в результате станет известно, сколько тепла будет терять вся стена здания из пенопласта. Однако требуется учесть и существующий материал стены, кирпич или бетон, ведь он тоже задерживает тепло. Для этого по тем же формулам нужно посчитать количество тепла, уходящего через существующую кирпичную, бетонную или деревянную стену. Значения теплопроводности некоторых материалов для расчета показаны в таблице 3.

Таблица 3

Материал стены Кирпичная кладка Шлако блок Керамзи тобетон Дерево (сосна) Газобетон Коэффициенттеплопередачи,Вт/(м*К) 0. 41 0.34 0.14 0.09 0.1

Теплоизоляционные показатели традиционных материалов достаточно низкие, расчет покажет большие потери тепла, вот почему требуется доработка таких стен изделиями из полистирола. Полученные результаты просчета по пенопласту и существующей стене складываются. Дальше такой же расчет нужно произвести по всем стенам, суммировать результаты и сопоставить с мощностью системы отопления.

Если выяснится, что можно без ущерба для экономии уменьшить толщину утепляющего пенополистирола или его плотность, нужно пересчитать потери тепла еще раз с учетом новых параметров.

После чего смело приобретать материал.

расчет и сравнение со значением для кирпича, минваты и дерева

Утепление дома можно провести различными способами, например, с помощью пенопласта, который отличается высокими эксплуатационными характеристиками. К ним относятся: практичность, экологичность, небольшой вес, простота монтажа, невосприимчивость к перепадам температуры, а также доступная цена. Но главное преимущество — низкая теплопроводность пенопласта, позволяющая добиться отличного энергосбережения.

От чего зависят характеристики материала?

На способность проводить тепло влияет немало факторов, в частности:

• Толщина слоя. Иногда, чтобы добиться качественного энергосбережения, приходится применять большое количество изоляции. К примеру, теплопроводность пенопластовых плит 5 см будет ниже, чем 1 см при одинаковых показателях плотности.
• Строение. Пористая структура приводит к усилению изоляционных свойств, ведь в ячейках содержится воздух, прекрасно сохраняющий тепло.
• Влажность. Плиты во время хранения нужно оберегать от воздействия влаги. Связано это с тем, что жидкость не слишком благоприятно влияет на характеристики теплоизоляционных пенопластов: чем больше её скапливается, тем хуже.
• Средняя температура слоя. Её увеличение приводит к ухудшению эффективности использования изолятора.

Виды пенопласта и их показатели

На строительном рынке представлено огромное количество плит утеплителей. В целом, полистерольный пенопласт имеет низкую теплопроводность, но она меняется в зависимости от его вида. Примеры: листы с маркировкой ПСБ-С 15 обладают плотностью до 15 кг/м3 и толщиной от 2 см, при этом, описываемый показатель составляет до 0,037 Вт/(м*К) при температуре окружающей среды 20-30 °С. Его значение для листов 2-50 см с маркировкой ПСБ-С 35, плотностью не более 35 кг/м3 и 16-25 кг/м3 маркировки ПСБ-С 25 того же размера — 0,033 Вт/(м*К) и 0,035 Вт/(м*К) соответственно.

Лучше всего зависимость теплопроводности утеплителя из пенопласта от его толщины прослеживается при его сравнении с различными материалами. Так, лист 50-60 мм заменяет в два раза больший объём минеральной ваты, а 100 мм эквиваленты 123 мм вспененного пенополистирола, имеющего примерно схожие характеристики. Сильно проигрывает и базальтовая вата. А вот теплопроводность Пеноплекса несколько ниже, чем у пенопласта: для того, чтобы получить нормальные температурные условия в помещении, потребуется 20 и 25 мм соответственно.

Как определить, какие листы покупать?

Чтобы наиболее эффективно применить тот или иной способ изоляции, необходимо выбрать правильные размеры материала. Расчёты выполняются по следующему алгоритму:

• Узнать общее теплосопротивление. Это неизменная величина, которая зависит от климата в конкретном регионе. Например, для южных областей России она равняется 2,8, а для Средней полосы — 4,2 кВт/м2.
• Вычислить теплосопротивление самой стены по формуле R = p / k, что можно сделать, зная её толщину (р) и коэффициент способности проводить тепло (k).
• Исходя из постоянных показателей, узнать, какое значение сопротивления должно быть у изоляции.
• Вычислить требуемую величину по формуле p = R * k, где R — значение из предыдущего шага, а k — расчетный коэффициент теплопроводности для пенопласта.

В качестве примера стоит выяснить, какой необходим слой плит, имеющих плотность 30 кг/м3 для стены в один кирпич (около 0,25 м) в одном из южных регионов. Общее теплосопротивление не должно быть меньше 2,8 кВт/м2, притом, что коэффициент, определяемый по специальным таблицам, составляет 0,047 (Вт/м*к). Теперь нужно узнать другие параметры.

Коэффициент для силикатного кирпича k = 0,7 (Вт/м*к). Следует вычислить его теплосопротивление:

R = 0,25 / 0,7 = 0,36 (кВт/м2).

Тот же показатель рассчитывается и для утеплителя:

R = 2,8 – 0,36 = 2,44 (кВт/м2).

Остаётся узнать толщину изоляционного слоя:

p = 2,44 * 0,047 = 0,11 м.

Также можно вычислить это значение для других условий, например, для стены 0,51 м подходит изоляция в 70 мм. Таким образом, при подборе необходимых размеров пенопласта, экономится время и средства на укладку стены. Так, 10 см материала плотностью 15-17 кг/м3 заменяет кладку в один кирпич, а если взять более плотные листы, это позволит обойтись без двух рядов камня. Традиционно считается, что 2 см утеплителя эквивалентны около 50 см кирпича.

Сравнение теплоизоляции — PirroGroup

Критерий сравнения	PIR-плита PIRRO	Изоляция на основе минеральной ваты	Вывод
Коэффициент теплопроводности материала λ10, Вт/м∙K	0,021*   *Теплопроводность  измерена в течение 24 часов с момента выпуска продукции.	0,039	PIR почти в 2 раза лучше удерживает тепло. Сохранение PIR-плитами теплоизоляционных свойств в течение всего срока эксплуатации здания
Требуемое количество материала на строительном объекте для утепления	Низкая теплопроводность PIR-плит обеспечивает уменьшение толщины теплоизоляционного слоя в 2 раза.	Экономия отсутствует	Для утепления при помощи PIR необходим до 2-х раз меньший объем материала.
Прочность на сжатие ρ, кПа	≥120	8-60	Повышенная прочность. стойкость PIR к динамическим нагрузка и «вытаптыванию».
Степень влияния исполнителя на качество монтажа (человеческий фактор)	Низкая. В плоских кровлях прочность PIR рассчитан на механическое воздействие в процессе укладки.	Высокая. Рекомендуется укладка «от себя» чтобы исключить повреждение материала	Свободное перемещение по PIR-плите в процессе монтажа и эксплуатации
Плотность материала ρ, кг/м3	31±2	90-210	PIR-плиты в 3-7 раз легче плит минеральной ваты
Экономия на стоимости строительства каркаса здания	Доля PIR-изоляции в весе всего здания  с учетом снеговых нагрузок составляет до 1%	Доля минеральной ваты в весе всего здания с учетом снеговых нагрузок достигает до 9%	Малый вес PIR-плит сокращает нагрузку на каркас здания и обеспечивает снижение металлоемкости проектируемых несущих конструкций
Трудозатраты на установку	Трудозатраты до 2-4 раза ниже	Трудозатраты до 2-4 раз выше	Стандартный размер PIR-плит 1,2 х 2,4 м. Скорость монтажа PIR-плит выше. Экономия на подъемно-транспортных механизмах
Влагостойкость/ Гигроскопичность	Может использоваться во влажной среде без потери потребительских свойств	Минеральная вата критична к воздействию влаги	PIR-плиты влагостойки, не впитывают  и не пропускают влагу. PIR останется сухим как при нарушении паро-гидроизоляционных слоев кровли, так и при воздействии атмосферных осадков.
Способность к потере мелких волокон	Отсутствует	«Выветривание» разрушает минераловатный утеплитель	PIR представлет собой целостную структуру, движение воздуха не наносит вреда материалу, что важно приналичии вентзазоров в утепляемых конструкциях
Меры защиты при работе в помещениях	Не требуется	Требуется средство защиты дыхательных путей. Требуется интенсивная вентиляция	Отсутствие волокнистой пыли при работе с PIR-плитами. Не вызывает раздражение на коже.
Требования к монтажу	Ограничений нет	Монтаж при влажной погоде запрещен	PIR-плиты, в отличие от минеральной ваты, можно монтировать в любую погоду
Ограничения по применению	Ограничений нет	Рекомендуется не применять в строительных конструкциях зданий с влажными производственными процессами, в т.ч. в зданиях агропромышленного назначения
Срок службы	Не менее 50 лет	До 10 лет	Срок эксплуатации  кровли с PIR утеплением без реконструкции не менее 30 лет
Дополнительная экономия	Не требуется разделительный слой под полимерную мембрану.	Нет	Кровельный пирог с учетом срока эксплуатации в 2 раза дешевле, чем с традиционным утеплителем
Экологичность	В состав PIR-плит не входят формальдегидные смолы и стирол.	Минеральная вата бывает как бесфенольная, так и фенолсодержащая.	PIR-плиты не токсичны и безопасны даже при ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ температурах. Прошли испытания при t =100°С. Доказано: безопасны для здоровья.

Теплопроводность пенополиуретана

Теплопередача:

1. Основы тепломассообмена, 7-е издание. Теодор Л. Бергман, Эдриенн С. Лавин, Фрэнк П. Инкропера. John Wiley & Sons, Incorporated, 2011. ISBN: 9781118137253.
2. Тепломассообмен. Юнус А. Ценгель. McGraw-Hill Education, 2011. ISBN: 9780071077866.
3. Министерство энергетики, термодинамики, теплопередачи и потока жидкости США. Справочник по основам DOE, том 2 из 3.Май 2016.

Ядерная и реакторная физика:

1. Дж. Р. Ламарш, Введение в теорию ядерных реакторов, 2-е изд., Addison-Wesley, Reading, MA (1983).
2. Дж. Р. Ламарш, А. Дж. Баратта, Введение в ядерную инженерию, 3-е изд., Прентис-Холл, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.
3. В. М. Стейси, Физика ядерных реакторов, John Wiley & Sons, 2001, ISBN: 0-471-39127-1.
4. Glasstone, Сесонске. Nuclear Reactor Engineering: Reactor Systems Engineering, Springer; 4-е издание, 1994 г., ISBN: 978-0412985317
5. Вт.С.С. Уильямс. Ядерная физика и физика элементарных частиц. Кларендон Пресс; 1 издание, 1991 г., ISBN: 978-0198520467
6. Г. Р. Кипин. Физика ядерной кинетики. Аддисон-Уэсли Паб. Co; 1-е издание, 1965 г.
7. Роберт Рид Берн, Введение в эксплуатацию ядерного реактора, 1988 г.
8. Министерство энергетики, ядерной физики и теории реакторов США. Справочник по основам DOE, том 1 и 2. Январь 1993 г.
9. Пол Ройсс, Нейтронная физика. EDP ​​Sciences, 2008. ISBN: 978-2759800414.

Advanced Reactor Physics:

1. К.О. Отт, В. А. Безелла, Введение в статику ядерных реакторов, Американское ядерное общество, переработанное издание (1989 г. ), 1989 г., ISBN: 0-894-48033-2.
2. К. О. Отт, Р. Дж. Нойхольд, Введение в динамику ядерных реакторов, Американское ядерное общество, 1985, ISBN: 0-894-48029-4.
3. Д. Л. Хетрик, Динамика ядерных реакторов, Американское ядерное общество, 1993, ISBN: 0-894-48453-2.
4. Э. Льюис, У. Ф. Миллер, Вычислительные методы переноса нейтронов, Американское ядерное общество, 1993, ISBN: 0-894-48452-4.

Какова теплопроводность полиуретана?

Теплопроводность — это физическое свойство, которое проявляется в любом материале, включая полиуретан, и измеряет пропускную способность тепла через него, или, другими словами, перенос тепловой энергии через тело. Это движение энергии создается разностью температур , поскольку, согласно второму закону термодинамики, тепло всегда течет в направлении самой низкой температуры.

Когда изолирует здание , важно знать теплопроводность используемых материалов, поскольку от этого будет зависеть их энергоэффективность и тепловой комфорт . Например, металлы имеют более высокую теплопроводность, чем дерево, но изоляционные материалы, такие как стекловолокно или полиуретан, имеют более низкую теплопроводность.

Значение теплопроводности в утеплении зданий

Поведение теплоизоляции является ключом к достижению целей Европейского Союза по энергосбережению на 2020 год .Как в одноэтажных, так и в многоэтажных зданиях материалы, из которых изготовлено ограждение, определяют потребление энергии. Следовательно, если мы хотим, чтобы улучшил энергоэффективность зданий , одним из физических свойств, которые будут определять, является ли материал хорошей теплоизоляцией или нет, является теплопроводность.

Если сравнить теплопроводность основных материалов , используемых в строительстве , можно проверить, как в зависимости от выбора материалов уровень теплопроводности напрямую влияет на теплоизоляцию дома . Например, традиционные материалы, такие как кирпич, древесная стружка или бетон, имеют более высокий уровень теплопроводности, чем изоляционные материалы, такие как полиуретан или полистирол.

Материал	Теплопроводность
Кирпич	0.49-0.87 км / Вт
Бетонный блок	0-35-0.79 км / Вт
Пенополистирол	0.031-0.050 км / Вт
Экструдированный полистирол	0.029-0.033 км / Вт
Полиуретановые системы	0,022-0,028 км / Вт
Минеральная вата	0,031-0,045 км / Вт
Вспученный перлит	0.040-0.060 км / Вт
Щепа	0. 038-0.107 км / Вт

Теплопроводность полиуретана

Полиуретановые системы являются одними из материалов на рынке, которые обеспечивают лучшую теплоизоляцию при минимальной толщине . Эта характеристика возможна благодаря низкой теплопроводности полиуретана, так как хотя различия в уровнях теплопроводности между полистиролом (экструдированным и вспененным), минеральной ватой и полиуретановыми системами составляют лишь несколько десятых доли бумаги при применении в работе, такие десятичные знаки могут означать разницу в толщине на 3-4 см, чем для достижения такой же энергетической эффективности конверта.

Кроме того, полиуретановые системы (литьевые, напыленные или пластинчатые) являются оптимальным решением для теплоизоляции зданий. Помимо низкой теплопроводности, они также обеспечивают хорошее уплотнение оболочки, предотвращая проникновение воздуха и токов, возникающих в ее пустых пространствах. Это важно, потому что, если бы эти токи не были уменьшены, теплопроводность полиуретана перестала бы быть такой эффективной.

Определение теплопроводности изоляционных материалов с закрытыми ячейками в зависимости от температуры и плотности

1

Jelle B.П .: Традиционные, современные и перспективные теплоизоляционные материалы и решения для строительства — свойства, требования и возможности. Энергетика. 43 , 2549–2563 (2011)

Артикул Google ученый

2

Bayrakçı H.C., Davraz M., Başpınar E .: Новое поколение теплоизоляционных материалов: вакуумная изоляционная панель. SDU J. Tech. Sci. 1 (2), 1–12 (2011)

Google ученый

org/ScholarlyArticle»> 3

Аль-Хомуд М.С .: Эксплуатационные характеристики и практическое применение обычных строительных теплоизоляционных материалов. Строить. Environ. 40 , 353–366 (2005)

Артикул Google ученый

4

Open vs Closed Cell Foam Insulation

5

ASTM C518: Стандартный метод испытаний стационарных свойств теплопередачи с помощью прибора для измерения теплового потока.Американское общество испытаний и материалов, Филадельфия, Пенсильвания, 15 p (2003)

6

EN 12664: Тепловые характеристики строительных материалов и изделий — определение термического сопротивления с помощью защищенной горячей плиты и методы измерения теплового потока — сухой и влажный продукт со средней и низкой термостойкостью. Европейский комитет по стандартизации, Брюссель (2001)

7

EN 12667: Тепловые характеристики строительных материалов и изделий — Определение термического сопротивления с помощью методов защищенной горячей плиты и измерителя теплового потока — сухой и влажный продукт с высокой и средней температурой Сопротивление.Европейский комитет по стандартизации, Брюссель (2001)

8

Halıcı, F .; Гюндюз, М .: С примерами теплопередачи / теплопередачи. Книжный магазин Birsen, Турция (2007)

9

Aldrich, D.F .; Бонд Р.Х .: Тепловые характеристики изоляции из жесткого ячеистого пенопласта при минусовых температурах, В: Тепловые характеристики наружных ограждающих конструкций зданий III. Конференция ASHRAE / DOE / BTECC, стр. 500–509. Флорида (1985)

10

Вакили К.Г., Биндер Б., Vonbank R .: Простой метод определения удельной теплоемкости теплоизоляции, используемой в строительстве. Энергетика. 35 , 413–415 (2003)

Артикул Google ученый

11

Wilkes, K.E .; Чайлд П.В. Тепловые характеристики утеплителя чердака из стекловолокна и целлюлозы. В: Тепловые характеристики внешних ограждающих конструкций зданий V, Конференция ASHRAE / DOE / BTECC / CIBSE, Пляж с чистой водой, стр. 357–367.Флорида (1992)

12

Besant, R.W .; Миллер, Э .: Термическое сопротивление теплоизоляционных пространств из неплотного стекловолокна, обогреваемых снизу. В: Тепловые характеристики внешней оболочки здания II, Конференция ASHRAE / DOE, стр. 720–733. Лас-Вегас (1982)

13

Karakoç, T.H .; Туран, О .; Binyıldız, E .; Йылдырым, Э .: Теплоизоляция. Публикация ODE, Турция (2011)

14

İZOCAM: Тепловая, звуковая, противопожарная изоляция. Технический справочник. Турция (1981)

15

Абду А.А., Будаиви И.М., Аль-Хомуд М .: Сравнение измерений теплопроводности строительных изоляционных материалов при различных средних температурах. J. Build. Phys. 29 , 171–184 (2005)

Артикул Google ученый

16

Гнип И., Вейелис С., Вайткус С.: Теплопроводность пенополистирола (EPS) при 10 ° C и ее преобразование в температуры в интервале от 0 до 50 ° C. Энергетика. 52 , 107–111 (2012)

Артикул Google ученый

17

Д-Муньос Ф., Андерсон Б., К-Лопес Дж. М., К-Андрес А.: Неопределенность в теплопроводности изоляционных материалов. Энергетика. 42 , 2159–2168 (2010)

Артикул Google ученый

18

Лакатос А., Кальмар Ф .: Исследование зависимости теплопроводности пенополистирольных изоляционных материалов от толщины и плотности. Mater. Struct. 46 , 1101–1105 (2013)

Артикул Google ученый

19

Лакатос А.: Сравнение тепловых свойств различных изоляционных материалов. Adv. Mater. Res. 899 , 381–386 (2014)

Артикул Google ученый

20

Охс Ф., Хайдеманн В., Мюллер-Штайнхаген Х .: Эффективная теплопроводность увлажненных изоляционных материалов в зависимости от температуры. Int. J. Heat Mass Transf. 51 , 539–552 (2008)

Артикул МАТЕМАТИКА Google ученый

21

Караманос А., Хадиараку С., Пападопулос А.М.: Влияние температуры и влажности на тепловые характеристики каменной ваты. Энергетика. 10 , 1402–1411 (2008)

Артикул Google ученый

22

Kochhar, G.S .; Манохар, К .: Влияние влаги на теплопроводность волоконных биологических изоляционных материалов. В: Тепловые характеристики наружных ограждающих конструкций здания VI. Конференция ASHRAE / DOE, стр. 33–40. Флорида (1995)

23

Лакатос А., Кальмар Ф .: Исследование изменения общих коэффициентов теплопередачи конструкции здания в зависимости от содержания воды. Строить. Серв. Англ. Res. Technol. 35 (5), 507–515 (2014)

Артикул Google ученый

24

Лакатос А .: Исследование водосорбционных свойств различных изоляционных материалов. В: Международная виртуальная конференция по перспективным исследованиям в научных областях, Жилина, Словакия, стр.1827–1831 (2012)

25

Абду А., Будаиви И.: Изменение теплопроводности волокнистых изоляционных материалов при различных уровнях влажности. Констр. Строить. Mater. 43 , 533–544 (2013)

Артикул Google ученый

26

BudaiwiAbdou, A .: Влияние изменения теплопроводности влажная волокнистая изоляция на энергоэффективность здания в жарких влажных условиях. Энергетика. 60 , 388–399 (2013)

Теплоизоляция пластмасс: технические свойства

Почему пластик — хороший изолятор?

Пластмассы являются плохими проводниками тепла, потому что в них практически нет свободных электронов, доступных для механизмов проводимости, таких как металлы.

Теплоизоляционная способность пластика определяется путем измерения теплопроводности. Теплопроводность — это передача тепла от одной части тела к другой, с которой она контактирует.

• Для аморфных пластиков при 0-200 ° C теплопроводность находится в пределах 0,125-0,2
  Вт · м ^-1 K ^-1
• Частично кристаллические термопласты имеют упорядоченные кристаллические области и, следовательно, лучшую проводимость

Теплоизоляция из полимера (термопласт , пена или термореактивный материал ) необходима для:

1. Понимания переработки материала в конечный продукт
2. Установить соответствующие приложения материала e. грамм. пенополимерные для изоляции

Например, полиуретан и полиуретан можно формовать в виде плит и использовать в качестве изоляционных пен для крыш, оштукатуренных стен, многослойных стен и полов.
Узнайте больше о теплоизоляции:

»Значения теплоизоляции некоторых пластмасс
» Как измерить теплопроводность пластмасс?
»Как материалы проводят — Механизм
» Факторы, влияющие на теплоизоляцию

Как измерить теплопроводность полимеров

Есть несколько способов измерить теплопроводность. Теплопроводность пластмасс обычно измеряется в соответствии с ASTM C177 и ISO 8302 с использованием устройства с защищенной горячей плитой.

Устройство с защищенной горячей плитой обычно признано основным абсолютным методом измерения свойств теплопередачи однородных изоляционных материалов в виде плоских плит.

Охраняемая электрическая плита — Между двумя плитами помещается твердый образец материала. Одна пластина нагревается, а другая охлаждается или нагревается в меньшей степени.Температуру пластин контролируют, пока она не станет постоянной. Для расчета теплопроводности используются установившиеся температуры, толщина образца и подвод тепла к горячей пластине.

Следовательно, теплопроводность k рассчитывается по формуле:

где

• Q — количество тепла, проходящего через базовую область образца [Вт]
• Площадь основания образца [м ² ]
• d расстояние между двумя сторонами образца [м]
• T ₂ Температура более теплой стороны образца [K]
• T ₁ температура на более холодной стороне образца [K]

Механизм теплопроводности

Теплопроводность в полимерах основана на движении молекул через внутри- и межмолекулярные связи.Структурные изменения, например сшивание в термореактивных пластиках и эластомерах увеличивает теплопроводность, поскольку ван-дерваальсовые связи постепенно заменяются валентными связями с большей теплопроводностью.

В качестве альтернативы, уменьшение длины пути между связями или факторы, вызывающие повышенный беспорядок или свободный объем в полимерах, приводят к снижению теплопроводности, следовательно, к повышению теплоизоляции.

Также упоминалось выше, наличие кристалличности в полимерах приводит к улучшенной упаковке молекулы и, следовательно, к повышенной теплопроводности.

• Аморфные полимеры демонстрируют увеличение теплопроводности с повышением температуры до температуры стеклования , Tg . Выше Tg теплопроводность уменьшается с повышением температуры


• Из-за увеличения плотности при затвердевании полукристаллических термопластов теплопроводность в твердом состоянии выше, чем в расплаве. Однако в расплавленном состоянии теплопроводность полукристаллических полимеров снижается до теплопроводности аморфных полимеров
.

Теплопроводность различных полимеров
(Источник: Polymer Processing by Tim A. Оссвальд, Хуан Пабло Эрнандес-Ортис)

Факторы, влияющие на теплоизоляцию

1. Органические пластмассы — очень хорошие изоляторы. Теплопроводность полимеров увеличивается с увеличением объемного содержания наполнителя (или содержания волокон до 20% по объему).
   1. Более высокая теплопроводность неорганических наполнителей увеличивает теплопроводность наполненных полимеров .
   2. Полимерные пены демонстрируют заметное снижение теплопроводности из-за включения в структуру газообразных наполнителей.Увеличение количества закрытых ячеек в пене сводит к минимуму теплопроводность за счет конвекции, дополнительно улучшая изоляционные свойства


2. Теплопроводность расплавов увеличивается с увеличением гидростатического давления.


3. Сжатие пластмасс оказывает противоположное влияние на теплоизоляцию, поскольку увеличивает плотность упаковки молекул


4. Другими факторами, влияющими на теплопроводность, являются плотность материала , влажность материала и температура окружающей среды. С увеличением плотности, влажности и температуры увеличивается и теплопроводность.

Найдите товарные марки, соответствующие вашим целевым тепловым свойствам, с помощью фильтра « Property Search — Thermal Conductivity » в базе данных Omnexus Plastics:

Значения теплоизоляции нескольких пластмасс

Нажмите, чтобы найти полимер, который вы ищете:
A-C | E-M | PA-PC | PE-PL | ПМ-ПП | PS-X

Название полимера	Мин. Значение (Вт / м.К)	Максимальное значение (Вт / м · К)
ABS — Акрилонитрилбутадиенстирол	0,130	0,190
ABS огнестойкий	0,173	0,175
АБС для высоких температур	0.200	0,400
АБС ударопрочный	0.200	0,400
Смесь АБС / ПК 20% стекловолокна	0. 140	0,150
ASA — Акрилонитрил-стиролакрилат	0,170	0,170
Смесь ASA / PC — Смесь акрилонитрил-стиролакрилата / поликарбоната	0,170	0,170
ASA / PC огнестойкий	0,170	0,700
CA — Ацетат целлюлозы	0,250	0,250
CAB — Бутират ацетата целлюлозы	0.250	0,250
CP — пропионат целлюлозы	0,190	0,190
ХПВХ — хлорированный поливинилхлорид	0,160	0,160
ECTFE	0,150	0,150
EVOH — Этиленвиниловый спирт	0,340	0,360
FEP — фторированный этиленпропилен	0,250	0.250
HDPE — полиэтилен высокой плотности	0,450	0,500
HIPS — ударопрочный полистирол	0,110	0,140
HIPS огнестойкий V0	0,120	0,120
Иономер (сополимер этилен-метилакрилат)	0,230	0,250
LCP армированный стекловолокном	0,270	0. 320
LDPE — полиэтилен низкой плотности	0,320	0,350
ЛПЭНП — линейный полиэтилен низкой плотности	0,350	0,450
MABS (прозрачный акрилонитрилбутадиенстирол)	0,170	0,180
PA 11 — (Полиамид 11) 30% армированный стекловолокном	0,330	0,330
PA 11, проводящий	0.330	0,330
PA 11, гибкий	0,330	0,330
PA 11, жесткий	0,330	0,330
PA 12, гибкий	0,330	0,330
PA 12, жесткий	0,330	0,330
PA 46	0,300	0,300
PA 6 — Полиамид 6	0.240	0,240
PA 6-10 — Полиамид 6-10	0,210	0,210
PA 66 — Полиамид 6-6	0,250	0,250
PA 66, 30% стекловолокно	0,280	0,280
PA 66, 30% Минеральное наполнение	0,380	0,380
PA 66, ударно-модифицированная, 15-30% стекловолокна	0,300	0. 300
PA 66, ударно-модифицированный	0,240	0,450
PAI — Полиамид-имид	0,240	0,540
PAI, 30% стекловолокно	0,360	0,360
PAI, низкое трение	0,520	0,520
PAR — Полиарилат	0,180	0,210
PARA (Полиариламид), 30-60% стекловолокна	0.300	0,400
PBT — полибутилентерефталат	0,210	0,210
PBT, 30% стекловолокно	0,240	0,240
ПК (поликарбонат) 20-40% стекловолокно	0,220	0,220
ПК (поликарбонат) 20-40% стекловолокно огнестойкое	0,210	0,390
PC — Поликарбонат, жаростойкий	0.210	0,210
PE — Полиэтилен 30% стекловолокно	0,300	0,390
PEEK — Полиэфирэфиркетон	0,250	0,250
PEEK, армированный 30% углеродным волокном	0,900	0,950
PEEK, армированный 30% стекловолокном	0,430	0,430
PEI — Полиэфиримид	0,220	0. 250
PEI, 30% армированный стекловолокном	0,230	0,260
PEKK (Полиэфиркетонекетон), с низкой степенью кристалличности	1,750	1,750
PESU — Полиэфирсульфон	0,170	0,190
ПЭТ — полиэтилентерефталат	0,290	0,290
ПЭТ, 30% армированный стекловолокном	0.330	0,330
ПЭТГ — полиэтилентерефталат гликоль	0,190	0,190
PFA — перфторалкокси	0,190	0,260
PI — Полиимид	0,100	0,350
PLA ​​- полилактид	0,110	0,195
PMMA — Полиметилметакрилат / акрил	0,150	0.250
ПММА (акрил), жаростойкий	0,120	0,210
ПММА (акрил) Ударно-модифицированный	0. 200	0,220
ПОМ — Полиоксиметилен (Ацеталь)	0,310	0,370
ПОМ (Ацеталь) Низкое трение	0,310	0,310
PP — полипропилен 10-20% стекловолокно	0.200	0.300
ПП, 10-40% минерального наполнителя	0,300	0,400
ПП, с наполнителем 10-40% талька	0,300	0,400
ПП, 30-40% армированный стекловолокном	0,300	0,300
Сополимер PP (полипропилен)	0,150	0,210
PP (полипропилен) гомополимер	0,150	0,210
ПП, модифицированный при ударе	0.150	0,210
PPE — Полифениленовый эфир	0,160	0,220
СИЗ, 30% армированные стекловолокном	0,280	0,280
СИЗ, огнестойкий	0,160	0,220
PPS — полифениленсульфид	0,290	0,320
PPS, 20-30% армированный стекловолокном	0,300	0. 300
PPS, армированный 40% стекловолокном	0,300	0,300
PPS, проводящий	0,300	0,400
PPS, стекловолокно и минеральное наполнение	0,600	0,600
ПС (полистирол) 30% стекловолокно	0,190	0,190
ПС (полистирол) Кристалл	0,160	0.160
PS, высокая температура	0,160	0,160
PSU — Полисульфон	0,120	0,260
Блок питания, 30% армированный стекловолокном	0,300	0,300
PTFE — политетрафторэтилен	0,240	0,240
ПТФЭ, армированный стекловолокном на 25%	0,170	0,450
ПВХ, пластифицированный	0.160	0,160
ПВХ, с пластиковым наполнением	0,160	0,160
ПВХ жесткий	0,160	0,160
ПВДХ — поливинилиденхлорид	0,160	0. 200
PVDF — поливинилиденфторид	0,180	0,180
SAN — Стиролакрилонитрил	0,150	0.150
SAN, армированный стекловолокном на 20%	0.200	0,320
SMA — малеиновый ангидрид стирола	0,170	0,170

Сравнение теплового сопротивления теплоотводов из графитовой пены, алюминия и меди

Введение

По мере того, как тепловые решения становятся все более сложными, появляются новые идеи или материалы для охлаждения, чтобы еще больше снизить тепловые проблемы, с которыми сталкивается современная электроника.В таких проектных ситуациях проверенный метод аналитических расчетов, моделирования и лабораторных испытаний иногда игнорируется в поисках быстрого универсального решения. Конечно, в тепловой отрасли необходим эволюционный прогресс. Однако в спешке с реализацией новых идей / материалов не следует упускать из виду тщательное тестирование при определении тепловых характеристик решения перед внедрением.

Таблица 1. Геометрия радиатора

Заявленные термические свойства инженерных пенопластов послужили мотивом для их рассмотрения в качестве материалов для теплоотвода.Тем не менее, в литературе нет достоверного сравнения этих материалов с медью и алюминием. Чтобы решить проблему пенографита как жизнеспособного материала для радиаторов, была проведена серия испытаний для сравнения тепловых характеристик геометрически идентичных радиаторов (таблица 1), изготовленных из меди, алюминия и пенографита (таблица 2). Эти испытания проводились в аэродинамической трубе исследовательской лаборатории, где поток не контролировался, что соответствовало большинству типичных применений. Результаты для потоков в воздуховоде и струи со столкновением, хотя и аналогичны случаю без воздуховода, будут представлены в следующей статье вместе с вторичным пенографитовым материалом, «пеной B».

Таблица 2. Сравнительные термические и физические свойства металлов и пен

Процедура испытания

Предварительные эксперименты с пеной Курси и Будро [1] использовали пайку припоя для прикрепления вспененного радиатора к нагретый компонент. Этот метод пайки был выбран для уменьшения проблемного межфазного сопротивления при использовании пен из-за их пористой природы. Непосредственное соединение радиатора с компонентом имеет два потенциальных недостатка.Первый связан с высокими температурами, характерными для пайки, которые могут повредить сам электрический компонент. Другой недостаток пайки заключается в усложнении замены или переделки компонента. Из-за низкой прочности пены на разрыв (таблица 2 [2]) возникает большая вероятность повреждения радиатора по сравнению с алюминиевым или медным вариантом. Если радиатор поврежден или присоединенный компонент требует обслуживания, метод соединения увеличивает стоимость доработки.

Чтобы избежать этих проблем, можно припаять вспененный радиатор к алюминиевой или медной несущей пластине.Затем этот пенопласт и пластина в сборе могут быть установлены на компонент стандартным способом. Эта несущая пластина также позволит приложить достаточное давление к материалу границы раздела, обеспечивая низкое контактное сопротивление.

В этом исследовании радиаторы были прикреплены непосредственно к тестируемому компоненту без несущей пластины для стандарта для всех трех материалов. Термопаста с высокими эксплуатационными характеристиками [3] использовалась в качестве промежуточного материала для заполнения пористой поверхности пены и уменьшения межфазного сопротивления по сравнению с голым стыком.

Всего во время испытаний использовалось пять термопар J-типа, они были размещены перед радиатором для регистрации температуры окружающего воздуха, в блоке нагревателя, в центре основания радиатора, на краю основания радиатора, и в конце крайнего плавника.

Тонкопленочный нагреватель был установлен на 10 Вт во время всех испытаний, а площадь источника тепла составляла 25 x 25 мм, или четверть общей площади основания раковины, Рис. 1. Для изоляции нижней части нагревателя картоном и FR -4 платы, ориентировочная стоимость Ψ _jb 62.5 ° C / Вт. На протяжении всего тестирования значение _{фунтов стерлингов и} фунтов стерлингов было в 36–92 раз больше, чем значение _{фунтов стерлингов и} фунтов стерлингов.

Рис. 1. Покомпонентное изображение испытательной сборки радиатора.

Результаты

Как и ожидалось, традиционные медные и алюминиевые радиаторы изготовлены аналогичным образом, главное отличие состоит в более высокой теплопроводности меди, что снижает сопротивление растеканию.

В условиях низкоскоростного потока из-за более низкой скорости теплопередачи конвекционное тепловое сопротивление составляет большую часть от общей Θ _ja .По мере увеличения скорости потока сопротивление конвекции уменьшается, и сопротивление проводимости внутреннего радиатора становится более важным фактором в общем значении _ja . Такое поведение очевидно при сравнении различных материалов радиатора. Тепловые характеристики графитового радиатора были всего на 12% ниже, чем у алюминиевого при низких расходах, в то время как эта разница в производительности увеличивалась до 25-30% по мере увеличения расхода (Таблица 3).

Таблица 3.Результаты специальных термических испытаний

Из-за отсутствия паяного соединения вспененный радиатор испытывал большее межфазное сопротивление по сравнению с твердыми радиаторами. Эту разницу можно увидеть при сравнении _HEATER-BASE в таблице 3. Чтобы отделить эффект межфазного сопротивления, можно рассчитать Ψ _BASE-AIR . Если игнорировать межфазное сопротивление таким образом, пена работает в пределах 1% от алюминия при 1,5 м / сек (300 лфм) и в пределах 15% при 3,5 м / сек (700 лфм).

Заключение

Теплоотводы на основе графитовой пены перспективны для конкретных применений, но демонстрируют несколько недостатков в основной индустрии охлаждения электроники. Из-за хрупкой природы графитовой пены необходимо соблюдать особые меры предосторожности при обращении с радиатором и его использовании. В сочетании с базовой пластиной меди, графит пена может выступать с небольшими распространяющимися приемлемо сопротивлениями. Однако более низкая теплопроводность пены снижает тепловые характеристики при высоких скоростях потока по сравнению с традиционным медным радиатором.

Механическое крепление, необходимое для обеспечения приемлемых характеристик термоинтерфейса без пайки или пайки, также является проблемой, которая не позволяет использовать радиатор на основе пенопласта во многих основных приложениях. Несмотря на эти проблемы, соотношение тепловых характеристик к весу пены очень привлекательно и хорошо подходит для аэрокосмической и военной промышленности, где стоимость и простота использования уступают весу и характеристикам.

Ссылки

1. Coursey, J., Jungho, K., Boudreaux, P. «Характеристики испарителя из графитовой пены для использования в управлении температурой», Journal of Electronics Packaging, Vol. 127, июнь 2005 г., стр. 127-134.
2. Клетт, Дж., «Графитовые пены с высокой проводимостью», Национальная лаборатория Ок-Ридж, 18 июля 2003 г., стр. 1-53.
3. Шин Эцу X23.

Насколько хороша теплоизоляция? | Особенности | SunForce | Изделия из пенопласта

Насколько хороша теплоизоляция?

«Теплоизоляция» означает изоляцию, предотвращающую передачу тепла между веществами.Несмотря на то, что у всех материалов есть различия в свойствах теплопередачи, теплоизоляционные материалы со специфической характеристикой ингибирования теплопередачи используются в домах, зданиях, электронном оборудовании, автомобилях и во многих других областях.

Пена с хорошей теплоизоляцией

Существует три механизма теплопередачи: теплопроводность, конвекция и излучение.

Проводимость

Все материалы статичны, и тепло передается от высокотемпературных материалов к низкотемпературным.

Конвекция

Материал течет, передавая тепло.

Излучение

Сама тепловая энергия движется как электромагнитные волны.

SunForce — это пена, поэтому для нее требуется небольшое количество пластика. Следовательно, проводимость через пластмассовый компонент минимальна, а поскольку независимые пузырьки пены содержат воздух, конвекция потоком газа предотвращается.Пузырьки имеют очень маленький диаметр с множеством вспененных мембран, что сводит к минимуму излучение. Превосходные изоляционные свойства SunForce достигаются за счет подавления всех трех механизмов теплопередачи.

С другой стороны, металлы легко переносят тепло за счет теплопроводности, вода легко передает тепло за счет конвекции, а чистый воздух легко передает тепло за счет излучения. Изоляция дает много преимуществ за счет уменьшения воздействия высокотемпературных компонентов, источников тепла и низкотемпературных сред, а также за счет уменьшения конвекции, поддерживает постоянную температуру, повышает тепловой КПД и устраняет разницу температур внутри и снаружи, тем самым предотвращая конденсацию.

Теплопроводность (Вт / м · К) часто используется как показатель теплоизоляции (проводимости) для сравнения ряда материалов, как показано ниже.

Материал	Теплопроводность (Вт / м К)	Материал	Теплопроводность (Вт / м К)	Материал	Теплопроводность (Вт / м К)
Углеродные нанотрубки	5500	LCP (Жидкокристаллический полимер)	0.56	SunForce ™ (x5)	0,041
Алмаз	2000	FRP (армированный волокном пластик)	0,26	Целлюлозное волокно	0,040
Медь	370	PPS (полифениленсульфид)	0.26	Минеральная вата	0,038
Алюминий	200	Поликарбонат	0,19	SunForce ™ (x7)	0,038
Графит	120	АБС	0,19	Стекловата 32K	0.036
Утюг	80	Поливинилхлорид (ПВХ)	0,17	Меламиновая пена	0,035
Углерод-медь	41	Фанера	0,16	SunForce ™ (x10)	0.034
Глинозем	32	ДСП	0,15	Пенополистирол экструдированный (тип 3)	0,028
Нержавеющая сталь	16	СИЗ модифицированные	0,15	Пенополиуретан жесткий (Тип 1 # 1)	0.024
Пластик, армированный углеродным волокном	4,7	Полистирол	0,15	Воздух	0,022
Цирконий	3,0	Древесина кипариса	0,095	Аэрогель кремнезема	0,017
Бетон	1.6	Кедр	0,087	Двуокись углерода	0,015
Стекло	1,0	Пробка	0,043	Вакуумный изоляционный материал	0,002
Вода	0,58

<Контрольные значения комнатной температуры>

Пена

имеет очень низкую теплопроводность по сравнению с металлами и пластиками.Можно заметить, что он имеет отличную теплоизоляцию с низкой теплопроводностью.

Теплопроводность пены SunForce равна теплопроводности обычного изоляционного материала, и, сочетая ее с простотой формования и характеристиками огнестойкости, которые не присущи другим теплоизоляционным материалам, можно использовать ее в новых областях применения, таких как огнестойкость. замедляющие и теплоизоляционные шасси сложной формы.

На многие теплоизоляционные материалы влияют:

• Отклонения рабочих характеристик от влаги (водопоглощение, гидролиз)
• Распространение теплоизоляционных газов с течением времени
• Изменение формы при использовании при высоких температурах
• Недостаточная прочность

SunForce, благодаря своей превосходной водостойкости и высокотемпературным характеристикам, может обеспечить стабильную теплоизоляцию без большинства вышеперечисленных проблем.

Неопреновые пены с закрытыми порами, пропитанные благородным газом, обеспечивающие сверхнизкую теплопроводность ткани

Пенопласт с закрытыми порами широко применяется в качестве изоляции и необходим для терморегулирования защитной одежды в экстремальных условиях. В этой работе мы разрабатываем и демонстрируем стратегию резкого снижения теплопроводности гибкого пенополихлоропрена с закрытыми ячейками до 0,031 ± 0,002 Вт · м ^-1 K ^-1 , приближаясь к значениям для воздуха. разрыв (0.027 Вт · м ^-1 K ^-1 ) в течение длительного периода времени (> 10 часов) в материале, пригодном для обработки текстиля. Ультраизолирующие неопреновые материалы синтезируются с использованием обработки под высоким давлением при 243 кПа в среде высокомолекулярного газа, такого как Ar, Kr или Xe. Модель диффузии Фика описывает как инфузию массы, так и снижение теплопроводности пены в зависимости от времени обработки, прогнозируя необходимое время воздействия 24–72 часа для полной зарядки образца неопрена толщиной 6 мм и диаметром 5 см.Эти результаты позволяют обеспечить водонепроницаемую текстильную изоляцию, которая приблизительно равна пригодному для ношения воздушному зазору. Мы демонстрируем гидрокостюм из неопрена со сверхнизкой теплопроводностью, который потенциально может увеличить время погружения до 2–3 часов в воде при температуре ниже 10 ° C, по сравнению с <1 часом для современных моделей. Эта работа представляет перспективу эффективного использования гибкого воздушного зазора для тепловой защиты в суровых условиях.

Эта статья в открытом доступе

Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так.

No related posts.