Součinitel tepelné vodivosti. Vyberte si „svou“ tepelnou izolaci

Součinitel tepelné vodivosti. Vyberte si „svou“ tepelnou izolaci

2019-02-27T21:46:57+03:00 20.03.2019 | Kategorie: Pohled odborníka | Štítky: Vlastní zateplení |

Co je součinitel tepelné vodivosti a proč je potřeba? Co znamená „při 10 °C“ nebo „při 100 °C“? Jak správně porovnávat tepelnou vodivost materiálů. První článek Dmitrije Abramova ze série „Vlastní tepelná izolace“.

Co je součinitel tepelné vodivosti

Přesná definice součinitele tepelné vodivosti je uvedena v souboru pravidel SP 61.13330.2012 „Tepelná izolace zařízení a potrubí“.

Součinitel tepelné vodivosti – množství tepla přeneseného za jednotku času přes jednotku plochy izotermického povrchu s teplotním gradientem rovným jednotce.
Od SP 61.13330.2012

Používají se zde následující pojmy:

Koeficient – relativní hodnota, která určuje vlastnost procesu nebo zařízení.

Tepelná vodivost – schopnost přenášet teplo z vytápěných prostor do chladnějších.

Izotermický povrch – povrch, jehož teplota je ve všech bodech stejná.

teplotní gradient – teplotní rozdíl.

V podstatě se jedná o vypočítaný koeficient, který ukazuje, kolik tepla materiál vede. Součinitel tepelné vodivosti je označen symbolem λ (lambda).

Proč je potřeba koeficient tepelné vodivosti?

Když vidíte, že součinitel tepelné vodivosti jednoho materiálu při 10 °C je 0,034 W/mK a druhého 0,036 W/mK za stejných podmínek. Co to znamená?

Díky koeficientu tepelné vodivosti můžete porovnat, který materiál předá více tepla a který méně. Čím nižší je tepelná vodivost materiálu, tím lepší tepelně izolační vlastnosti má.

Porovnejte například koeficient tepelné vodivosti materiálů ALMALEN při 10 °C s jinými pěnovými polyethyleny. Má nejnižší tepelnou vodivost ve své třídě: od 0,032 W/mK do 0,034 W/mK.

A pokud půjdeme dále, koeficient tepelné vodivosti umožní pochopit, jak se mění množství tepla přeneseného stejným materiálem v závislosti na teplotě na povrchu izolovaného objektu. Množství tepla přeneseného materiálem za určitou dobu se nazývá tepelný tok.

Definice tepelného toku je uvedena v GOST 7076-99 „Stavební materiály a výrobky. Metoda stanovení tepelné vodivosti a tepelného odporu za stacionárních tepelných podmínek.“

Tepelný tok – množství tepla procházející vzorkem za jednotku času.
Od GOST 7076-99

Co znamená λ?₁₀, λ₂₀, λ₁₀₀ a tak dále

Regulační dokumenty vám pomohou problematiku detailně pochopit. Vezměme si například GOST 32025-2012 (EN ISO 8497:1996) „Tepelná izolace. Metoda pro stanovení charakteristik přenosu tepla v továrně vyrobených lahvích za stacionárních tepelných podmínek. Podle této metody:

λ₁₀ je součinitel tepelné vodivosti získaný jako výsledek zkoušek při aritmetické střední hodnotě teploty tepelné izolace 10 °C. Aritmetický průměr teploty tepelné izolace je součet teplot na izolovaném povrchu a vnějším povrchu tepelné izolace dělený na polovinu.

λ₁₀₀ znamená, že zkoušky byly provedeny při aritmetickém průměru teploty tepelné izolace 100 °C.

Jak správně porovnat tepelnou vodivost různých materiálů

Pro stanovení součinitele tepelné vodivosti existují různé metody. Při porovnávání materiálů je třeba vždy věnovat pozornost srovnatelnosti a použitelnosti takových metod. To znamená, že je nutné porovnat součinitele tepelné vodivosti odebrané při stejné teplotě a stanovené podle stejné normy.

Například podle GOST 7076-99 „Stavební materiály a výrobky. Metoda stanovení tepelné vodivosti a tepelného odporu za stacionárních tepelných podmínek“ obvykle určuje součinitel tepelné vodivosti při 25 °C. Přitom většina evropských norem, například EN 12667:2001, definuje součinitel tepelné vodivosti při 10 °C.

Součinitel tepelné vodivosti stejného materiálu, měřený při nižší teplotě, bude mít vždy nižší hodnotu a údajně bude vypadat lépe.

Když někdo srovnává různé materiály na základě neznámých koeficientů tepelné vodivosti, utíkejte od takového „specialisty“. V nejlepším případě ztratíte čas.

Líbí se? Sdílej se svými přáteli!

5 komentáře

Vasily 23.03.2019 v 08:29 — Odpovědět

V článku je uvedena definice „součinitele tepelné vodivosti“ z SP 61 a v textu „tepelná vodivost“. Jak je to tedy správné a o jaké hodnotě mluvíme? Koeficient je bezrozměrný. logicky. Ano? Můžete prosím vysvětlit

Dmitrij Abramov 23.03.2019 v 11:39 — Odpovědět

Součinitel tepelné vodivosti je rozměrová hodnota udávající množství tepla přeneseného za jednotku času přes jednotku povrchu za jednotku času s rozdílem teplot jeden stupeň. Pro lineární součinitel tepelné vodivosti stěnami, válcovými nebo plochými, který se obvykle používá ve stavební tepelné fyzice, vypadá rozměr jako W/mS nebo W/mK, protože rozměry Celsia a Kelvina jsou stejné. Čím vyšší je součinitel tepelné vodivosti, tím intenzivnější je tepelný tok stěnou (aby to bylo zřetelnější přes tloušťku materiálu) a tím větší je tepelná vodivost tohoto materiálu. To znamená, že tepelná vodivost je vlastnost materiálu a tepelná vodivost je charakteristikou této vlastnosti.

Alexander 22.03.2019 v 07:55 — Odpovědět

Ve stavebnictví pracují se součiniteli tepelné vodivosti za reálných podmínek: lambda „a“ a lambda „b“. Zajímalo by mě, proč se u technické izolace nepoužívají takové koeficienty.

Dmitrij Abramov 22.03.2019 v 10:32 — Odpovědět

Součinitele tepelné vodivosti za provozních podmínek „A“ a „B“ znamenají přítomnost stálého zvlhčování izolace během topného období v obvodové konstrukci v důsledku difúze vodní páry z místnosti ven. Objem difuze závisí na typu místnosti (suchá, vlhká, mokrá), a proto poslední dva odkazují na provozní podmínky „B“. V technické izolaci je odlišný přístup, založený na skladbě tepelněizolační konstrukce. Při vysokých teplotách chladicí kapaliny samozřejmě nedochází k difúzi páry do potrubí. Proto se v technické izolaci bere součinitel tepelné vodivosti při 25C (v některých případech při 10C) a k tomuto součiniteli se připočítává zvýšení teploty, vlhkosti, stárnutí, násobené součinitelem zhutnění atd. A při nízkých teplotách chladicí kapaliny, zejména v létě, je objem difúze k povrchu potrubí mnohem větší než objem uvažovaný ve stavebních konstrukcích. Ale to je samostatné téma.

Pavel Bakhirev 22.03.2019 v 10:43 — Odpovědět

Difúze je vzájemné pronikání kontaktujících látek do sebe v důsledku tepelného pohybu částic. Difúze vodní páry je pronikání vodní páry do materiálu při kontaktu materiálu se vzduchem. Přírůstek je částka, o kterou se něco zvýší.

Pojďme zjistit, jaký je součinitel tepelné vodivosti λ (lambda), odpor prostupu tepla R a součinitel prostupu tepla U.

Tepelné vlastnosti stavebních materiálů a konstrukcí mají tři důležité ukazatele (λ, R a U), které ovlivňují energetickou náročnost budov. Pro výběr stavební technologie, která nejlépe odpovídá moderním požadavkům na úsporu energie, je nutné pochopit rozdíly mezi těmito ukazateli a jaké vlastnosti konstrukce určují.

Tyto tři parametry spolu úzce souvisí. Součinitel tepelné vodivosti λ je v tomto případě charakteristikou materiálu, zatímco odpor prostupu tepla R a součinitel prostupu tepla U závisí na λ a vztahují se k vlastnostem stavebních konstrukcí.

Co je tepelná vodivost a součinitel tepelné vodivosti?

Tepelná vodivost je schopnost těles vést tepelnou energii z více zahřátých částí do méně zahřátých. Tepelná vodivost je určena množstvím tepla procházejícím za jednotku času jednotkou tloušťky materiálu.

Součinitel tepelné vodivosti λ je míra, která vyjadřuje schopnost materiálu o tloušťce 1 metr předat množství tepla v joulech za 1 sekundu s rozdílem teplot na protilehlých površích materiálu 1 stupeň Kelvina nebo Celsia a měří se ve W/ (m∙K).

Součinitel tepelné vodivosti λ

Ve většině případů se součinitel tepelné vodivosti stanovuje experimentálně měřením tepelného toku a teplotního gradientu ve studovaném materiálu. Záleží nejen na druhu materiálu, ale také na teplotě, vlhkosti, hustotě atd.

Průměrné ukazatele pro různé materiály

Materiály s lepšími tepelně izolačními vlastnostmi mají nižší hodnoty součinitele tepelné vodivosti λ. Je třeba poznamenat, že existuje několik způsobů, jak určit λ, které umožňují získat různé hodnoty pro stejný materiál za různých podmínek.

Porovnání koeficientů tepelné vodivosti pro polyisokyanurátovou (PIR) pěnu získanou ve stěnové konstrukci ze 100 mm silných sendvičových panelů

Porovnání součinitelů tepelné vodivosti pro minerální vlnu (W) získaných ve stěnové konstrukci ze sendvičových panelů o tloušťce 150 mm

1. λ_{0 výpočet} /λ_{10, A napříč} – minimální možné vypočtené teoretické
   PIR – absolutně suchý (0% vlhkost)
   W – orientace vláken po směru tepelného toku, provozní režim A (vlhkost do 0,5 %)
2. λ_{10 vypočteno} /λ_{10, A napříč} – pro jeden sendvičový panel, počítáno při 10 °C
   PIR – absolutně suchý (0% vlhkost)
   W – orientace vláken po směru tepelného toku, provozní režim A (vlhkost do 0,5 %)
3. λ_{25 vypočteno} /λ_{25, A exp} – pro jeden sendvičový panel při 25 °C
   PIR – počítáno v absolutně suchém stavu (vlhkost 0 %)
   W – experimentální, orientace vláken příčně ke směru tepelného toku, provozní režim A (vlhkost do 0,5 %)
4. λ_{25, A zk} /λ_{25, A exp}– pro jeden sendvičový panel při 25 °C
   PIR – provozní režim A (vlhkost do 2%)
   W – orientace vláken ve směru tepelného toku, provozní režim A (vlhkost do 0,5%)
5. λ_{25, A eff zk} /λ_{25, A ef exp} – efektivní experimentální, pro stěnové konstrukce ze sendvičových panelů při 25 °C
   PIR – provozní režim A (vlhkost do 2%)
   W – orientace vláken ve směru tepelného toku, provozní režim A (vlhkost do 0,5%)
6. λ_{25,B zk} /λ_{10, B zk} – experimentální, pro konstrukci stěn ze sendvičových panelů
   PIR – při 25 °C, provozní režim B (vlhkost do 5 %)
   W – při 10 °C, orientace vláken ve směru tepelného toku, provozní režim B (vlhkost do 1 %)
7. λ_{10, A dekl} /λ_{10, A decl} – deklarováno (maximálně možný nejhorší výsledek), pro stěnovou konstrukci ze sendvičových panelů při 10 °C
   PIR – provozní režim A (vlhkost do 2%)
   W – orientace vláken ve směru tepelného toku, provozní režim A (vlhkost do 0,5%)
8. λ_{25, B vypoč.} /λ_{25, B výpočet podél} – vypočtená, maximální možná norma při 25 °C
   PIR – provozní režim B (vlhkost 5%)
   W – orientace vláken ve směru tepelného toku, provozní režim B (vlhkost 1-2,5%)

Pro stěnovou konstrukci ze sendvičových panelů je určující faktor λ_{25, A eff zk}, proto je tento koeficient vždy uveden v prohlášeních o shodě na panelu Ruukki. Povinné použití λ při výpočtech energetické náročnosti stavebních konstrukcí_{25, A eff zk} vzhledem k tomu, že DSTU B V.2.7-182 upravuje standardní zkušební podmínky pro charakteristiky tepelné vodivosti při teplotě 25 °C a vlhkosti materiálu v rozsahu do 0,5 % (W) a do 2 % (PIR). Zároveň je v zemích Evropské unie zvykem určovat charakteristiky tepelné vodivosti při teplotě 10 °C, proto je na Ukrajině pro výrobky vyrobené v EU nutné dodatečně získat tyto ukazatele stanovené při teplotě 25 °C. C.

Je třeba poznamenat, že pro výpočet tepelného odporu vnějšího pláště budovy se používají jiné ukazatele než λ_{25, A eff zk} je nesprávná, proto je pro výběr optimální tloušťky sendvičových panelů velmi důležité přesně pochopit, jaký indikátor λ výrobce naznačuje. Například: DBN V.2.6-31 upravuje minimální přípustné hodnoty odporu prostupu tepla vnějších obvodových konstrukcí obytných a veřejných budov pro teplotní pásmo I R_qmin=4,0 (m2∙K)/W. Abychom zajistili, že konstrukce stěn splňují požadavky této DBN, vezmeme-li v úvahu určující λ_{25, A eff zk}, je nutné použít sendvičové panely z minerální vlny Ruukki o tloušťce 150 mm. Navíc, pokud použijeme více „reklamní“ λ_{0 výpočet}, pak prý stačí panel o tloušťce 120 mm, ale ve skutečnosti to není pravda. Proto je důležité nehledět pouze na číselnou hodnotu λ, ale také na to, jaký konkrétní ukazatel dodavatel poskytuje. V opačném případě můžete v honbě za úsporami zvolit špatnou tloušťku sendvičových panelů, což povede ke zvýšení nákladů na vytápění a klimatizaci při provozu objektu.

Co je odpor přenosu tepla R?

Odpor prostupu tepla R je schopnost konstrukce bránit šíření tepelného pohybu molekul. Hodnota R ukazuje, jak konstrukce určité tloušťky odolává prostupu tepla skrz sebe a je určena teplotním rozdílem ve stupních Kelvina nebo Celsia na protilehlých plochách konstrukce potřebným k přenosu 1 W energetického výkonu přes 1 m 2 plochy. plocha této konstrukce a je měřena v (m 2 ∙K)/út

Pro výpočet odporu prostupu tepla vícevrstvého tepelně homogenního pláště budovy R_∑ je použit vzorec, který bere v úvahu různé materiály tohoto provedení a koeficienty α_В (vnitřní) a α_Н (externí).

Pro zjednodušené pochopení můžeme říci, že odpor prostupu tepla R je tloušťka materiálu v metrech dělená jeho koeficientem tepelné vodivosti λ, který ukazuje, jak dobře odolává přenosu tepla při určité tloušťce. V důsledku toho, čím silnější je konstrukce a čím nižší jsou koeficienty tepelné vodivosti jejích materiálů, tím je energeticky účinnější.

Snížený odpor přenosu tepla R_∑pr zohledňuje všechny skutečné tepelné ztráty obvodovou konstrukcí, a to i v oblastech zámkových spojů a spojů, rohových spojů, tepelných inkluzí, bodových ztrát, upevňovacích prvků atd. Na základě experimentálních dat měření sníženého odporu proti prostupu tepla konkrétního provedení se vypočítá λ_{25, A eff zk}, který se následně použije k výpočtu R_∑pr podobně navržené konstrukce.

R výpočet_∑pr tepelně nehomogenní neprůhledná uzavírací konstrukce se vyrábí podle vzorce:

DSTU B V.2.6-189 upravuje, že při navrhování obvodových konstrukcí je povinné splnit podmínku R_∑pr ≥ R_qmin.

Výpočtová tloušťka stěnových konstrukcí z různých materiálů pro dosažení odporu prostupu tepla R=4,0 (m2∙K)/W

Lepší izolovaný design poskytuje požadovanou R-hodnotu s minimální tloušťkou a zadržuje teplo stejně jako silnější konstrukce a zároveň umožňuje více prostoru v budově.

Odpor prostupu tepla R a součinitel prostupu tepla U

Jaký je součinitel prostupu tepla U?

Koeficient prostupu tepla U je množství tepla v joulech přenesené přes konstrukci o ploše 1 m2 za 1 sekundu, když je rozdíl teplot na protilehlých površích 1 stupeň Kelvina nebo Celsia.

Hodnota U je nepřímo úměrná odporu přenosu tepla a měří se ve W/(m 2 ∙K).

Součinitel prostupu tepla vyjadřuje schopnost konstrukce přenášet teplo z více vytápěné do méně vytápěné místnosti nebo mezi vnějším prostředím a vnitřním prostorem budovy. Čím nižší je hodnota U, tím lepší je tepelná izolace budovy.

Existuje také rozšířenější vzorec pro stanovení U, který navíc zohledňuje všechny skutečné tepelné ztráty vnějšími obvodovými konstrukcemi, avšak výsledky takového výpočtu jsou shodné s výpočtem pomocí zkráceného vzorce.

Kde hledat λ, R a U?

Výrobci tepelně izolačních stavebních konstrukcí musí uvádět údaje o λ, R a U ve veřejně dostupných popisech výrobků nebo v prohlášeních o shodě, pokud jejich dostupnost vyžaduje platná legislativa. Například součinitel tepelné vodivosti λ, snížený odpor prostupu tepla R a součinitel prostupu tepla U pro sendvičové panely Ruukki jsou uvedeny v prohlášeních zveřejněných na webových stránkách Rauta. Deklarované tepelněizolační vlastnosti panelů musí být potvrzeny protokoly o certifikačních zkouškách, které musí být k dispozici u výrobce. Bohužel na Ukrajině se mnoho dodavatelů sendvičových panelů neobtěžuje potvrzovat tepelněizolační vlastnosti testy a výpočty, ale deklarují fiktivní hodnoty.

Ukazatele λ, R a U se kromě zjišťování parametrů obvodových plášťů budov při projektování používají také pro výpočet energetické náročnosti budov a kontrolu tepelných parametrů během provozu.

V některých případech mohou mít obvodové konstrukce složitou konfiguraci, a proto je obtížné určit parametry tepelné izolace. Poté se doporučuje obrátit se na výrobce materiálu o pomoc s výpočtem energetické náročnosti budovy.