Коэффициент теплопроводности. Выбираем «свою» теплоизоляцию

Коэффициент теплопроводности. Выбираем «свою» теплоизоляцию

2019-02-27T21:46:57+00:0020.03.2019|Рубрики: Взгляд эксперта|Метки: |

Что такое коэффициент теплопроводности и для чего он нужен? Что значит «при 10 °С» или «при 100 °С»? Как правильно сравнить теплопроводность материалов. Первая статья Дмитрия Абрамова из серии «Своя теплоизоляция».

Что такое коэффициент теплопроводности

Точное определение коэффициента теплопроводности дано в своде правил СП 61.13330.2012 «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов».

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Коэффициент теплопроводности — количество теплоты, передаваемое за единицу времени через единицу площади изотермической поверхности при температурном градиенте, равном единице.
Из СП 61.13330.2012

Здесь использованы следующие понятия:

Коэффициент — относительная величина, определяющая свойство какого-нибудь процесса или устройства.

Теплопроводность — свойство передавать теплоту от нагретых участков к более холодным.

Изотермическая поверхность — поверхность, температура которой одинакова во всех точках.

Температурный градиент — перепад температур.

По сути, это расчетный коэффициент, который показывает, сколько тепла проводит материал. Коэффициент теплопроводности обозначается символом λ (лямбда).

Для чего нужен коэффициент теплопроводности

Когда вы видите, что коэффициент тепловодности одного материала при 10 °С равен 0,034 Вт/мК, а другого 0,036 Вт/мК, при тех же условиях. Что это означает?

Благодаря коэффициенту теплопроводности вы можете сравнить, какой материал передает больше теплоты, а какой меньше. Чем меньше теплопроводность материала, тем лучшими теплоизоляционными свойствами он обладает.

Для примера сравните коэффициент теплопроводности материалов ALMALEN при 10 °С с другими вспененными полиэтиленами. Он имеет наименьшую теплопроводность в своем классе: от 0,032 Вт/мК до 0,034 Вт/мК.

А если пойти дальше, то коэффициент теплопроводности даст понимание, как изменяется количество передаваемого тепла через один и тот же материал в зависимости от температуры на поверхности изолируемого объекта. Количество передаваемого материалом тепла за промежуток времени называется тепловым потоком.

Определение теплового потока дано в ГОСТ 7076-99 «Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме».

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Тепловой поток — количество теплоты, проходящее через образец в единицу времени.
Из ГОСТ 7076-99

Что значит λ10, λ20, λ100 и так далее

Подробно разобраться в вопросе помогут нормативные документы. Возьмем, например,  ГОСТ 32025-2012 (EN ISO 8497:1996) «Тепловая изоляция. Метод определения характеристик теплопереноса в цилиндрах заводского изготовления при стационарном тепловом режиме». Согласно этому методу:

λ10 — это коэффициент теплопроводности, полученный в результате испытаний при среднеарифметическом значении температуры теплоизоляции 10 °С. Среднеарифметическое значение температуры теплоизоляции — сумма температур на изолируемой поверхности и внешней поверхности теплоизоляции, разделенная пополам.

λ100 означает, что испытания проведены при среднеарифметическом значении температуры теплоизоляции 100 °С.

Как правильно сравнивать коэффициент теплопроводности разных материалов

Существуют различные методы определения коэффициента теплопроводности. При сравнении материалов необходимо всегда обращать внимание на сопоставимость и применимость таких методов. То есть необходимо сравнивать коэффициенты теплопроводности, взятые при одной и той же температуре и определенные по одному и тому же стандарту.

Например, по ГОСТ 7076-99 «Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме» обычно определяют коэффициент теплопроводности при 25 °С. В то же время большинство европейских стандартов, например EN 12667:2001, определяют коэффициент теплопроводности при 10 °С.

Коэффициент теплопроводности одного и того же материала, измеренный при меньшей температуре, будет всегда иметь меньшее значение и выглядеть якобы предпочтительнее.

Когда кто-то сравнивает различные материалы по непонятно каким коэффициентам теплопроводности — бегите от такого «специалиста». В лучшем случае вы потеряете время.

5 комментариев

  1. Василий 23.03.2019 в 08:29 - Ответить

    В статье приводится определение «коэффициент теплопроводности» из СП 61, а по тексту «теплопроводность». Так как все таки правильно и о какой все же величине идёт речь? Коэффициент величина ведь безразмерная.. по логике. Да? Объясните, пожалуйста

    • Дмитрий Абрамов 23.03.2019 в 11:39 - Ответить

      Коэффициент теплопроводности – величина размерная, показывающая количество теплоты переданное за единицу времени через единицу поверхности за единицу времени при разнице температур в один градус. Для линейного коэффициента теплопроводности через стенки, цилиндрические или плоские, которым стандартно оперируют в строительной теплофизике размерность выглядит в виде Вт/мС или Вт/мК, так как размерность градуса Цельсия и Кельвина одинаковая. Чем больше коэффициент теплопроводности тем интенсивнее тепловой поток через стенку (чтобы было понятнее через толщу материала) и тем больше теплопроводность этого материала. То есть – теплопроводность это свойство материала, а коэффициент теплопроводности характеристика этого свойства.

  2. Александр 22.03.2019 в 07:55 - Ответить

    В строительстве оперируют коэффициентами теплопроводности при реальных условиях: лямбда “а” и лямбда “б”. Хотелось бы узнать, почему такие коэффициенты не применяют для технической изоляции.

    • Дмитрий Абрамов 22.03.2019 в 10:32 - Ответить

      Коэффициенты теплопроводности по условиям эксплуатации “А” и “Б” подразумевает наличие постоянного увлажнения утеплителя в отопительный период в ограждающей конструкции за счёт диффузии водяного пара из помещения наружу. Объем диффузии зависит от типа помещения (сухой, влажный, мокрый), при этом, соответственно, два последних относятся к условиям эксплуатации “Б”. В технической изоляции другой подход, основанный на составе теплоизоляционного конструкции. При высоких температурах теплоносителя диффузии пара к трубе, конечно же нет. Поэтому в технической изоляции берут коэффициент теплопроводности при 25С (в некоторых случаях при 10С) и к этому коэффициент добавляют приращение по температуре, влажности, старению, умножают на коэффициент уплотнения и т.п. А при низких температурах теплоносителя, в летний период в частности, объем диффузии к поверхности трубы, гораздо больше, чем те, что рассматривают в стройконструкциях. Но это уже отдельная тема.

      • Павел Бахирев 22.03.2019 в 10:43 - Ответить

        Диффузия — взаимное проникновение соприкасающихся веществ друг в друга вследствие теплового движения частиц.

        Диффузия водяного пара — проникновение водяного пара в материал при соприкосновении материала с воздухом.

        Приращение — величина, на которую что-либо увеличивается.

Оставить комментарий

error: Alert: Content is protected !!