Šilumos laidumo koeficientas statybinių medžiagų: ką reiškia rodiklis + reikšmių lentelė

Statybos reikalas numato bet kokių tinkamų medžiagų naudojimą. Pagrindiniai kriterijai – saugumas gyvybei ir sveikatai, šilumos laidumas, patikimumas. Toliau seka kaina, estetiškumo savybės, naudojimo universalumas ir t.t.

Panagrinėkime vieną svarbiausių statybinių medžiagų savybių – šilumos laidumo koeficientą, nes būtent nuo šios savybės labai priklauso, pavyzdžiui, komforto lygis namuose.

Kas yra statybinės medžiagos šilumos laidumo koeficientas?

Teoriškai, taip pat ir praktiškai, statybinėmis medžiagomis paprastai sukuriami du paviršiai – išorinis ir vidinis. Fizikos požiūriu, šilta sritis visada linksta link šaltos srities.

Kalbant apie statybinę medžiagą, šiluma linksta nuo vieno paviršiaus (šiltesnio) prie kito paviršiaus (šaltesnio). Būtent ši medžiagos savybė, susijusi su tokiu perėjimu, vadinama – šilumos laidumo koeficientu arba santrumpa – ŠLK.

Šilumos laidumo efektą paaiškinanti schema: 1 – šiluminė energija; 2 – šilumos laidumo koeficientas; 3 – pirmojo paviršiaus temperatūra; 4 – antrojo paviršiaus temperatūra; 5 – statybinės medžiagos storis

ŠLK charakteristika paprastai grindžiama bandymais, kai imamas eksperimentinis pavyzdys, kurio matmenys 100×100 cm, ir jam taikomas šiluminis poveikis, atsižvelgiant į dviejų paviršių temperatūrų skirtumą, lygų 1 laipsniui. Poveikio laikas – 1 valanda.

Atitinkamai, šilumos laidumas matuojamas vatais metrui laipsniui Celsijaus (W/m°C). Koeficientas žymimas graikišku simboliu λ.

Nepaisant to, įvairių statybinių medžiagų šilumos laidumas, kurio vertė mažesnė nei 0,175 W/m°C, prilygsta šias medžiagas izoliacinių kategorijai.

Šiuolaikinė gamyba įsisavino technologijas, kaip gaminti statybines medžiagas, kurių ŠLK lygis yra mažesnis nei 0,05 W/m°C. Dėl tokių gaminių galima pasiekti ryškų ekonominį efektą energijos išteklių vartojimo požiūriu.

Veiksnių įtaka šilumos laidumo lygiui

Kiekviena atskira statybinė medžiaga turi tam tikrą struktūrą ir pasižymi savitą fizine būsena.

To pagrindas yra:

• struktūros kristalų matmenys;
• fazinis medžiagos būvis;
• kristalizacijos laipsnis;
• kristalų šilumos laidumo anizotropija;
• poringumo ir struktūros tūris;
• šilumos srauto kryptis.

Visa tai – įtakos veiksniai. Tam tikrą įtaką ŠLK lygiui taip pat daro cheminė sudėtis ir priemaišos. Priemaišų kiekis, kaip parodė praktika, ypač ryškiai veikia kristalinių komponentų šilumos laidumo lygį.

Izoliacinės statybinės medžiagos – tai statybai skirtų produktų klasė, sukurta atsižvelgiant į ŠLK savybes, artimas optimalioms savybėms. Tačiau pasiekti idealų šilumos laidumą išlaikant kitas savybes yra itin sudėtinga.

Savo ruožtu ŠLK įtaką daro statybinės medžiagos eksploatavimo sąlygos – temperatūra, slėgis, drėgmės lygis ir kt.

Statybinės medžiagos su minimaliu ŠLK

Remiantis tyrimais, minimalia šilumos laidumo verte (apie 0,023 W/m°C) pasižymi sausas oras.

Sauso oro naudojimo statybinės medžiagos struktūroje požiūriu, reikalinga konstrukcija, kurioje sausas oras būtų uždarose daugybėje mažų tūrių erdvių. Konstrukciškai tokia konfigūracija pateikiama kaip daugybė porų struktūros viduje.

Iš to logiška išvada: mažu ŠLK lygiu turi pasižymėti statybinė medžiaga, kurios vidinė struktūra yra poringas darinys.

Be to, priklausomai nuo maksimalaus leistino medžiagos poringumo, šilumos laidumo vertė artėja prie sauso oro ŠLK vertės.

Poringa struktūra skatina statybinės medžiagos su minimaliu šilumos laidumu sukūrimą. Kuo daugiau skirtingo tūrio porų yra medžiagos struktūroje, tuo geresnį ŠLK galima gauti.

Šiuolaikinėje gamyboje taikomos kelios technologijos statybinės medžiagos poringumui gauti.

Visų pirma, naudojamos technologijos:

• putojimo;
• dujų susidarymo;
• vandens užtvėrimo;
• putėjimo;
• priedų įterpimo;
• pluoštinių karkasų sukūrimo.

Reikia pažymėti: šilumos laidumo koeficientas yra tiesiogiai susijęs su tokiomis savybėmis kaip tankis, šiluminė talpa, temperatūrinis laidumas.

Šilumos laidumo vertė gali būti apskaičiuota pagal formulę:

λ = Q / S *(T₁-T₂)*t,

Kur:

• Q – šilumos kiekis;
• S – medžiagos storis;
• T₁, T₂ – temperatūra iš dviejų medžiagos pusių;
• t – laikas.

Vidutinis tankio ir šilumos laidumo dydis yra atvirkščiai proporcingas poringumo dydžiui. Todėl, remiantis statybinės medžiagos struktūros tankiu, šilumos laidumo priklausomybę nuo jo galima apskaičiuoti taip:

λ = 1,16 √ 0,0196+0,22d² – 0,16,

Kur: d – tankio vertė. Tai V. P. Nekrasovo formulė, parodanti konkrečios medžiagos tankio įtaką jos ŠLK vertei.

Drėgmės įtaka statybinės medžiagos šilumos laidumui

Vėlgi, remiantis statybinių medžiagų naudojimo pavyzdžiais praktikoje, paaiškėja neigiamas drėgmės poveikis medžiagos ŠL. Pastebėta – kuo daugiau drėgmės patiria statybinė medžiaga, tuo aukštesnė tampa ŠL vertė.

Įvairiais būdais stengiamasi apsaugoti statybose naudojamą medžiagą nuo drėgmės poveikio. Ši priemonė yra visiškai pateisinama, atsižvelgiant į šlapios statybinės medžiagos koeficiento padidėjimą

Pagrįsti tokį momentą nesunku. Drėgmės poveikį statybinės medžiagos struktūrai lydi oro drėkinimas porose ir dalinis oro aplinkos pakeitimas.

Atsižvelgiant į tai, kad vandens šilumos laidumo koeficiento parametras yra 0,58 W/m°C, tampa aiškus reikšmingas medžiagos ŠL padidėjimas.

Taip pat verta paminėti dar neigiamą poveikį, kai vanduo, patekęs į poringą struktūrą, papildomai užšaldomas – virsta ledu.

Atitinkamai, nesunku apskaičiuoti dar didesnį šilumos laidumo padidėjimą, atsižvelgiant į ledo ŠL parametrus, lygius 2,3 W/m°C. Padidėjimas maždaug keturis kartus, palyginti su vandens šilumos laidumo parametru.

Viena iš priežasčių atsisakyti žiemos statybos ir rinktis statybas vasarą yra galimo kai kurių statybinių medžiagų užšalimo faktoriai ir dėl to – padidėjęs šilumos laidumas.

Taigi tampa akivaizdūs statybos reikalavimai, susiję su izoliacinių statybinių medžiagų apsauga nuo drėgmės. Juk šilumos laidumo lygis auga tiesiogiai proporcingai drėgmės kiekiui.

Ne mažiau reikšmingas atrodo ir kitas momentas – atvirkštinis, kai statybinės medžiagos struktūra patiria reikšmingą kaitinimą. Per aukšta temperatūra taip pat skatina šilumos laidumo augimą.

Taip atsitinka dėl molekulių, sudarančių statybinės medžiagos struktūrinį pagrindą, kinematinės energijos padidėjimo.

Tiesa, egzistuoja medžiagų klasė, kurių struktūra, priešingai, įgyja geresnes šilumos laidumo savybes stipraus kaitinimo režimu. Viena tokių medžiagų yra metalas.

Jei stipriai kaitinant dauguma plačiai naudojamų statybinių medžiagų keičia šilumos laidumą didėjimo kryptimi, stiprus metalo kaitinimas sukelia priešingą efektą – metalo ŠL mažėja.

Koeficiento nustatymo metodai

Šia kryptimi naudojamos skirtingos metodikos, tačiau iš tikrųjų visos matavimo technologijos jungiamos į dvi metodų grupes:

1. Stacionarių matavimų režimas.
2. Nestacionarių matavimų režimas.

Stacionari metodika reiškia darbą su parametrais, kurie laikui bėgant nekinta arba keičiasi nežymiai. Ši technologija, sprendžiant iš praktinių pritaikymų, leidžia tikėtis tikslesnių KTP rezultatų.

Veiksmus, skirtus šilumos laidumo matavimams, stacionarus metodas leidžia atlikti plačiame temperatūrų diapazone – 20–700 °C. Tačiau kartu stacionari technologija laikoma daug laiko reikalaujančia ir sudėtinga metodika, užimančia daug laiko.

Pavyzdys aparato, skirto šilumos laidumo koeficiento matavimams atlikti. Tai viena iš šiuolaikinių skaitmeninių konstrukcijų, užtikrinanti greitą ir tikslų rezultatą.

Kita matavimų technologija – nestacionari, atrodo paprastesnė, reikalaujanti darbams atlikti nuo 10 iki 30 minučių. Tačiau šiuo atveju temperatūrų diapazonas yra gerokai ribotas. Nepaisant to, metodika plačiai pritaikoma gamybos sektoriuje.

Statybinių medžiagų šilumos laidumo lentelė

Daugelio esamų ir plačiai naudojamų statybinių medžiagų matuoti nėra prasmės.

Visi šie produktai paprastai buvo ne kartą išbandyti, remiantis tuo sudaryta statybinių medžiagų šilumos laidumo lentelė, į kurią įtrauktos praktiškai visos statybvietėje reikalingos medžiagos.

Vienas iš tokios lentelės variantų pateiktas žemiau, kur KTP – šilumos laidumo koeficientas:

Taip pat rekomenduojame perskaityti kitus mūsų straipsnius, kuriuose pasakojame, kaip teisingai pasirinkti izoliaciją:

1. Mansardinio stogo izoliacija.
2. Medžiagos namo šiltinimui iš vidaus.
3. Lubų izoliacija.
4. Medžiagos išorinei šilumos izoliacijai.
5. Grindų izoliacija mediniame name.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Teminis vaizdo įrašas, kuriame gana išsamiai paaiškinama, kas yra KTP ir „su kuo jis valgomas“. Susipažinus su vaizdo įraše pateikta medžiaga, atsiranda didelės galimybės tapti profesionaliu statytoju.

Akivaizdu, kad potencialus statytojas privalo žinoti apie šilumos laidumą ir jo priklausomybę nuo įvairių veiksnių. Šios žinios padės statyti ne tik kokybiškai, bet ir užtikrinti aukštą objekto patikimumo bei ilgaamžiškumo laipsnį. Koeficiento naudojimas iš esmės yra realus pinigų taupymas, pavyzdžiui, mokant už komunalines paslaugas.

Jeigu jums kilo klausimų ar turite vertingos informacijos straipsnio tema, prašome palikti savo komentarus žemiau esančiame bloke.