Теплопроводность металлов и сплавов, коэффициент теплопроводности

Графен прозрачный, магнитный и фильтрующий воду

Прозрачный светящийся материал на основе графена

Один из примеров материала на основе графена

Именно Новосёлов в паре с Геймом в 2004 году впервые получили графен, а в 2010 – и Нобелевскую премию за это. Теперь же этот материал наконец начинает работать и приносить пользу не только учёным, но и всем остальным. Графен используется в качестве одного из слоёв гетероструктуры – материала из нескольких слоёв различных полупроводников.

Получившийся материал излучает свет, при этом он полупрозрачный и гибкий из-за очень малой толщины (всего 10-40 атомов). Квантовая эффективность излучения (количество испущенных фотонов к количеству полученных электронов) составляет 10%, что сравнимо с современными органическими LED.

«Поскольку наш новый тип LED состоит всего из нескольких слоёв двумерных материалов в атом толщиной, он одновременно гибкий и прозрачный» — рассказывает Фредди Уитерс, член Королевской инженерной академии, под руководством которого шло производство материала.

«Мы уже видим, как из этой работы произрастает новое поколение оптоэлектрических устройств, от простых прозрачных светильников и лазеров до более сложных в применении аппаратов».

Модель гетероструктуры для фотовольтаики (преобразования энергии солнца)

Профессор Александр Тартаковский из Шеффилда добавляет:

«Новые LED очень выносливы, их характеристики практически не меняются на протяжении многих недель наблюдений. Несмотря на то, что производство таких материалов находится в самом начале пути, их квантовая эффективность уже сравнима с органическими светодиодами».

В совместной работе учёные указывают, что их достижение доказывает применимость новых материалов для изготовления гибкой и полупрозрачной электроники. И чем больше таких двумерных материалов будет успешно создано, тем больше им найдётся применений.

Магнитный графен

Обогащенный водородом графен

Учёные из американской исследовательской лаборатории морфлота (NRL) придумали простую технологию для получения магнитного графена. Если вы хотите повторить их опыт в домашних условиях – записывайте рецепт. Вам нужно взять лист графена, поместить его на кремниевую подложку, после чего на минуточку окунуть в жидкий аммиак с щепоткою лития.

В результате к поверхности графена присоединяются атомы водорода, что и придаёт ему магнитные свойства. Но аккуратнее, не передержите! Метод столь эффективен, что графен может перенасытиться водородом, отчего его магнитные свойства исчезнут.

Затем при помощи обычной электронной пушки можно настраивать различные свойства полученного магнитного графена, «выбивая» ненужные атомы водорода. Благодаря этому можно создавать сетки, подобные представленной на фото.

Как говорит доктор Ву-кьён Ли, специалист по материалам и один из авторов работы:

«Поскольку применение электронной литографии в промышленных масштабах вполне возможно, мы думаем, что наша технология пригодна для изготовления сегодняшней микроэлектроники».

Следующей темой для изучения свойств полученного материала станет его стабильность и точность, с которой возможно обрабатывать его при помощи электронов. В перспективе подобный материал сможет хранить один бит информации на одну пару атомов углерода и водорода, что увеличит потенциальную ёмкость накопителей в миллионы раз по сравнению с сегодняшними возможностями.

Высокоэффективные фильтры для воды

Графен в качестве фильтра для воды

Учёные из Массачусетского технологического института разработали технологию, позволяющую делать в листах графена отверстия определённого диаметра. Получившееся «решето» в зависимости от размеров отверстий может фильтровать частицы разного размера — от ионов до крупных органических молекул. Мембраны фильтров из традиционных материалов приходится делать довольно толстыми, чтобы они были достаточно прочными (для установок обратного осмоса, опресняющих морскую воду, рабочее давление может достигать 70 атмосфер). Графен в десятки раз прочнее пластика, из которого делают обычные мембраны, а значит мембрана может быть намного тоньше и пропускать воду гораздо быстрее.

Отверстия в листе графена делают в два этапа. Сначала графен бомбардируют ионами галлия с энергией, достаточной, чтобы нарушить его структуру в местах попадания. Затем мембрану погружают в окислитель, который разрушает графен прежде всего в местах дефектов — в листе появляются отверстия примерно одинакового размера. Чем дольше протравливают графен, тем больше диаметр отверстий.

На один квадратный сантиметр графена приходится около пяти триллионов таких микроскопических пор. При диаметре порядка одного нанометра расстояние между порами составляет четыре нанометра. Эксперименты по созданию пор в графене с помощью бомбардировки различными частицами проводились и раньше, однако до сих пор не было способа точно контролировать и варьировать в широких пределах их размер.

Пока что рано говорить о применении графеновых фильтров в промышленном масштабе, так как не существует технологии массового недорогого производства больших листов графена, однако новые мембраны уже сейчас могут найти применение в химических и биологических лабораториях, в установках маленького масштаба. Компьютерное моделирование показывает, что проницаемость графеновых фильтров может быть в 50 раз больше, чем у традиционных.

Графен можно получать с помощью кухонного блендера и жидкости для мытья посуды

Несмотря на то, что задача получения графена в промышленных масштабах до сих пор не решена, лабораторные способы его добычи иногда бывают исключительно простыми и доступными. Классический вариант — механическое расщепление крупинок графита с помощью обычного скотча, описанный в работе Константина Новосёлова и коллег в 2004 году. С этой работы фактически началась современная эпоха массового исследования свойств графена, а Новосёлов и его коллега Андрей Гейм за исследования графена получили Нобелевскую премию по физике в 2010 году.

Блендер, процесс «взбивания» графена и одна из графеновых чешуек под микроскопом.

К сожалению, метод механического расщепления практически не масштабируется — после многократного расслаивания приходится искать крошечные, длиной порядка микрона, и практически прозрачные кристаллы с помощью микроскопа. Разработано несколько химико-механических методов расслаивания графена, при помощи ультразвука, растворителей и поверхностно-активных веществ. С помощью этих методов получают суспензию хлопьев графена в воде или растворителе — метод, вполне пригодный в лаборатории, но, как и механическое расщепление, пока не слишком хорошо масштабируемый.

В апрельском номере журнала Nature materials опубликовано исследование команды учёных из Англии и Ирландии, которые разработали весьма простой, и при этом имеющий хорошие перспективы масштабирования метод получения графена. Оказывается, крошечные чешуйки графена можно получать, обрабатывая суспензию графита миксером с достаточно высокими оборотами. В своей работе учёные в основном использовали лабораторный миксер L5M компании Silverson и специально подобранные реактивы, однако они опробовали свой метод и с обычным кухонным блендером Kenwood BL370 и жидкостью для мытья посуды Fairy в качестве поверхностно-активного вещества, не дающего хлопьям графена слипаться. Результаты получились вполне сравнимыми.

Единственное устройство, которое трудно найти на каждой кухне, и которое необходимо для того, чтобы отделить графеновые хлопья от оставшихся нерасщеплёнными крупинок графена — центрифуга. Дело в том, что при любых способах получения графена из суспензии порошка графита, выход графена, пригодного для дальнейшего использования или экспериментов, довольно мал — так, в эксперименте с бытовым блендером при концентрации графита в исходном растворе 100 мг/мл после 30 минут «взбивания» получается концентрация графена порядка 0,15 мгмл.

Хотя эти цифры не поражают воображение, в сравнении с другими методами производства графена, использование миксеров очень эффективно — на получение одного и того же количества графена тратится намного меньше энергии, чем при использовании ультразвука. Кроме того, это метод очень хорошо масштабируется — в лаборатории получали до 100 литров графеновой суспензии за один заход — ультразвуковые установки как правило работают с объёмами на несколько порядков меньше. Учёные посчитали, что промышленная установка, способная перемешивать 10 кубических метров раствора в час, сможет выдавать до 7,5 кг графена.

Читайте также:  Самодельный горн для ковки металла изготовление приспособления, домашний мини-горн на древесном угле

Полученная суспензия чешуек графена может быть использована для создания тонких графеновых покрытий с высокой электро- и теплопроводностью, а так же в качестве армирующей добавки, значительно улучшающей механические свойства пластмасс. На основе чешуек графена и покрытий из них можно делать солнечные батареи, сенсоры и суперконденсаторы.

Хотя сама статья на сайте Nature доступна лишь на платной основе, там можно бесплатно скачать очень подробные и информативные дополнительные материалы (PDF, 4,3 Мб) с подробным описанием всех экспериментов и сравнением нового метода получения графена с существующими.

Великобритания начинает производство ламп, содержащих графен

Долговечные и экономичные светодиодные лампочки, созданные в Манчестерском университете (Великобритания) на основе графена, поступят в продажу уже в этом году. Его открывателями стали физики А. Гейм и К. Новоселов. В 2010 году они получили за это Нобелевскую премию по физике.

Новосёлов объясняет министру финансов Великобритании, как сэкономить на освещении казначейства

Как ожидается, стоить она будет несколько дешевле существующих светодиодных ламп, цена которых в Британии доходит до 15 фунтов стерлингов (22,3 доллара). Кроме этого, сообщается, что такие лампы будут иметь больший срок эксплуатации. Благодаря проводящим свойствам графена она будет расходовать на 10% меньше электроэнергии и служить дольше, сообщает BBC. Как пояснил профессор Колин Бэйли, один из учредителей компании Graphene Lighting и проректор университета Манчестера, в новинке использованы более экологичные составляющие. На открытие института графена британское правительство выделило сумму в 38 млн фунтов.

Материал графен — высокопрочная разновидность углерода, имеющая толщину в один слой атомов, был открыт 11 годами ранее здесь же, в Манчестерском университете. Главными конкурентами Британских островов в этой области являются Южная Корея и Китай. Так же специалисты считают, что применять графен, как более прочный материал, можно для производства зубных протезов, корпусов самолетов и автомобилей. Этот материал уже применяется в производстве таких спортивных изделий, как лыжи и теннисные ракетки.

Резюмируем — что же такое графен?

Графен на скотче

Графен — самый тонкий, самый прочный, самый теплопроводный и самый электропроводный материал при комнатной температуре.

Графен является двумерной конфигурацией графита, который имеется в стержне каждого карандаша. Когда мы пишем или рисуем карандашом, то графит слой за слоем сходит, оставаясь на бумаге. И если мы возьмем один такой слой графита, сошедшего с карандаша, то как раз получим графен.

В 2004 году Андрей Гейм и Константин Новоселов создали графен, используя лишь скотч и карандаш. Они поместили чешуйку графита на скотч, сложили скотч в два раза и разлепили скотч, разделив чешуйку. Проделав эту операцию некоторое количество раз, они получили графит толщиной всего в один атом. Это был совершенно неожиданный результат потому что считалось, что монослой графита будет химически нестабильным при комнатной температуре.

Графен проводит электроны быстрее, чем любой другой материал при комнатной температуре. Всё по причине того, что графен имеет идеальную кристаллическую структуру. Ученые до сих пор ни разу не обнаружили, чтобы какой-либо атом в структуре был не на своем месте. Поскольку в кристаллической решетке нет изъянов, то электроны не замедляются и движутся с такими скоростями, что для описания их движения требуется Специальная Теория Относительности Эйнштейна.

Безупречная структура создана очень прочными и гибкими связями между атомами углерода. Такая структура делает графен одновременно очень гибким и прочным, как бриллиант. Графен настолько прочен, что если взять машину, уравновесить ее на шпильке и поставить на графен, то с графеном ничего не случится.

В 2010 году Гейму и Новоселову была присуждена Нобелевская премия по физике за изучение графена.

На данный момент производство графена в промышленных масштабах вызывает ряд сложностей, однако этому материалу уже пророчат невероятно широкий спектр применения: это и новый материал для производства процессоров, использование графена в качестве сверхчувствительного детектора молекул, создание нового типа светодиодов на основе данного материала, средство борьбы с раком и многое другое.

У какого металла самая высокая теплопроводность

Теплопроводность металлов в зависимости от температуры

В таблице представлена теплопроводность металлов в зависимости от температуры при отрицательных и положительных температурах (в интервале от -200 до 2400°C).

Таблица теплопроводности металлов содержит значения теплопроводности следующих чистых металлов: алюминий Al, кадмий Cd, натрий Na, серебро Ag, калий K, никель Ni, свинец Pb, кобальт Co, бериллий Be, литий Li, сурьма Sb, висмут Bi, магний Mg, цинк Zn, вольфрам W, олово Sn, уран U, железо Fe, палладий Pd, цирконий Zr, марганец Mn, платина Pt, золото Au, медь Cu, родий Rh, таллий Tl, молибден Mo, тантал Ta, иридий Ir.

Следует отметить, что теплопроводность металлов изменяется в широких пределах и может отличаться в десятки раз в одних и тех же условиях. Например, из приведенных в таблице металлов, наибольшей теплопроводностью обладает такой металл, как серебро Ag — его коэффициент теплопроводности равен 392 Вт/(м·град) при 100°С и это самый теплопроводный металл. Наименьшее значение теплопроводности при этой же температуре соответствует металлу висмут Bi с теплопроводностью всего 7,7 Вт/(м·град).

Теплопроводность большинства металлов при нагревании снижается. Их максимальная теплопроводность достигается при низких отрицательных температурах. Например, при температуре минус 100°С серебро имеет теплопроводность 419,8, а висмут — 11,9 Вт/(м·град).

Примечание: В таблице теплопроводности также даны значения теплопроводности металлов сверх-высокой чистоты (до 99,999%). Значение коэффициента теплопроводности в таблице указано в размерности Вт/(м·град).

Источник:
Промышленные печи. Справочное руководство для расчетов и проектирования. 2–е издание, дополненное и переработанное, Казанцев Е.И. М., «Металлургия», 1975.- 368 с.

Теплопрово́дность — способность материальных тел проводить энергию (теплоту) от более нагретых частей тела к менее нагретым частям тела, осуществляемому хаотически движущимися частицами тела (атомами, молекулами, электронами и т. п.). Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества.

Теплопроводностью называется также количественная характеристика способности тела проводить тепло. В сравнении тепловых цепей с электрическими это аналог проводимости.

Количественно способность вещества проводить тепло характеризуется коэффициентом теплопроводности. Эта характеристика равна количеству теплоты, проходящему через однородный образец материала единичной длины и единичной площади за единицу времени при единичной разнице температур (1 К). В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения коэффициента теплопроводности является Вт/(м·K).

Исторически считалось, что передача тепловой энергии связана с перетеканием гипотетического теплорода от одного тела к другому. Однако с развитием молекулярно-кинетической теории явление теплопроводности получило своё объяснение на основе взаимодействия частиц вещества. Молекулы в более нагретых частях тела движутся быстрее и передают энергию посредством столкновений медленным частицам в более холодных частях тела.

Закон теплопроводности Фурье

В установившемся режиме плотность потока энергии, передающейся посредством теплопроводности, пропорциональна градиенту температуры:

где q→>> — вектор плотности теплового потока — количество энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной каждой оси, ϰ коэффициент теплопроводности (удельная теплопроводность), T — температура. Минус в правой части показывает, что тепловой поток направлен противоположно вектору grad(T) (T)> (то есть в сторону скорейшего убывания температуры). Это выражение известно как закон теплопроводности Фурье.

В интегральной форме это же выражение запишется так (если речь идёт о стационарном потоке тепла от одной грани параллелепипеда к другой):

Читайте также:  Infiniti fx 30d ошибка p253f и p1525 - Автогностика

где P — полная мощность тепловых потерь, S — площадь сечения параллелепипеда, ΔT — перепад температур граней, l — длина параллелепипеда, то есть расстояние между гранями.

Связь с электропроводностью

Связь коэффициента теплопроводности ϰ с удельной электрической проводимостью σ в металлах устанавливает закон Видемана — Франца:

Коэффициент теплопроводности газов

В газах коэффициент теплопроводности может быть найден по приближённой формуле

где ρ — плотность газа, cv> — удельная теплоёмкость при постоянном объёме, λ — средняя длина свободного пробега молекул газа, v¯>> — средняя тепловая скорость. Эта же формула может быть записана как

где i — сумма поступательных и вращательных степеней свободы молекул (для двухатомного газа i=5, для одноатомного i=3), k — постоянная Больцмана, μ — молярная масса, T — абсолютная температура, d — эффективный (газокинетический) диаметр молекул, R — универсальная газовая постоянная. Из формулы видно, что наименьшей теплопроводностью обладают тяжелые одноатомные (инертные) газы, наибольшей — легкие многоатомные (что подтверждается практикой, максимальная теплопроводность из всех газов — у водорода, минимальная — у радона, из нерадиоактивных газов — у ксенона).

Теплопроводность в сильно разреженных газах

Приведённое выше выражение для коэффициента теплопроводности в газах не зависит от давления. Однако если газ сильно разрежен, то длина свободного пробега определяется не столкновениями молекул друг с другом, а их столкновениями со стенками сосуда. Состояние газа, при котором длина свободного пробега молекул ограничивается размерами сосуда называют высоким вакуумом. При высоком вакууме теплопроводность убывает пропорционально плотности вещества (то есть пропорциональна давлению в системе): ϰ∼13ρcvlv¯∝P<3>>rho c_l>propto P>, где l — размер сосуда, P — давление.

Таким образом коэффициент теплопроводности вакуума тем ближе к нулю, чем глубже вакуум. Это связано с низкой концентрацией в вакууме материальных частиц, способных переносить тепло. Тем не менее, энергия в вакууме передаётся с помощью излучения. Поэтому, например, для уменьшения теплопотерь стенки термоса делают двойными, серебрят (такая поверхность лучше отражает излучение), а воздух между ними откачивают.

Обобщения закона Фурье

Следует отметить, что закон Фурье не учитывает инерционность процесса теплопроводности, то есть в данной модели изменение температуры в какой-то точке мгновенно распространяется на всё тело. Закон Фурье неприменим для описания высокочастотных процессов (и, соответственно, процессов, чьё разложение в ряд Фурье имеет значительные высокочастотные гармоники). Примерами таких процессов являются распространение ультразвука, ударные волны и т. п. Инерционность в уравнения переноса первым ввел Максвелл, а в 1948 году Каттанео был предложен вариант закона Фурье с релаксационным членом:

Если время релаксации τ пренебрежимо мало, то это уравнение переходит в закон Фурье.

Коэффициенты теплопроводности различных веществ

Графен 4840 ± 440 — 5300 ± 480
Алмаз 1001—2600
Графит 278,4—2435
Арсенид бора 200—2000
Карбид кремния 490
Серебро 430
Медь 401
Оксид бериллия 370
Золото 320
Алюминий 202—236
Нитрид алюминия 200
Нитрид бора 180
Кремний 150
Латунь 97—111
Хром 107
Железо 92
Платина 70
Олово 67
Оксид цинка 54
Сталь нелегированная 47—58
Свинец 35,3
Сталь нержавеющая (аустенитная) 15
Кварц 8
Термопасты высокого качества 5—6
Гранит 2,4
Бетон сплошной 1,75
Бетон на гравии или щебне из природного камня 1,51
Базальт 1,3
Стекло 1—1,15
Термопаста КПТ-8 0,7
Бетон на песке 0,7
Вода при нормальных условиях 0,6
Кирпич строительный 0,2—0,7
Силиконовое масло 0,16
Пенобетон 0,05—0,3
Газобетон 0,1—0,3
Древесина 0,15
Нефтяные масла 0,12
Свежий снег 0,10—0,15
Пенополистирол (горючесть Г1) 0,038—0,052
Экструдированный пенополистирол (горючесть Г3 и Г4) 0,029—0,032
Стекловата 0,032—0,041
Каменная вата 0,034—0,039
Воздух (300 K, 100 кПа) 0,022
Аэрогель 0,017
Аргон (273—320 K, 100 кПа) 0,017
Аргон (240—273 K, 100 кПа) 0,015
Вакуум (абсолютный) 0 (строго)

Также нужно учитывать передачу тепла из-за конвекции молекул и излучения. Например, при полной нетеплопроводности вакуума, тепловая энергия передаётся излучением (Солнце, инфракрасные теплогенераторы). В газах и жидкостях происходит перемешивание разнотемпературных слоёв естественным путём или искусственно (примеры принудительного перемешивания — фены, естественного — электрочайники). Также в конденсированных средах возможно «перепрыгивание» фононов из одного твердого тела в другое через субмикронные зазоры, что способствует распространению звуковых волн и тепловой энергии, даже если зазоры представляют собой идеальный вакуум.

Примечания

См. также

  • Теплопередача
  • Конвекция
  • Равновесный градиент температуры
  • Тепловое излучение
  • Закон Ньютона — Рихмана
  • Уравнение диффузии
  • Теплоизоляция

Ссылки

  • Теплопроводность воды и водяного пара
  • Коэффициенты теплопроводности элементов
  • Таблица теплопроводности веществ и материалов

Самый теплопроводный металл: общие характеристики

Именно серебро лидирует в этом негласном конкурсе, имея теплопроводность в 408 Ватт на метр помноженный на Кельвин, опережая по этому показателю такие элементы с высоким коэффициентом удельной теплопроводности, как медь (384 Вт/(м*К), золото (312 Вт/(м*К) и алюминий (203 Вт/(м*К).

Будучи обладателем пальмы первенства, самый теплопроводный металл имеет наиболее широкое применение в различных сферах производства, причем, список того, где можно использовать серебро, можно продолжать до чуть ли не до бесконечности. Примечательно, что благодаря своим уникальным качествам, наиболее теплопроводный металл в мире использовался с самых давних времен, ведь согласно сохранившихся исторических очерков, еще воины древнего Египта широко использовали серебро для максимального ускорения процесса заживления ран и увечий, полученных в жестоких боях. Так, изготавливая тоненькие пластинки из чистого серебра и прикладывая их к ранам различны типов, они с удивлением отмечали целебные свойства, которыми обладал этот благородный металл.

Нельзя не уделить внимание той огромной роли серебра, которую оно играло для православия, ведь в большинстве русских церквей все сосуды и атрибутику старались изготавливать именно из него и ни для кого не секрет, что посеребренная вода, именуемая святой, способна сохранятся годами в закрытых емкостях, не меняя при этом свой цвет и запах. А все потому, что серебро способно выступать, как своеобразное средство для дезинфекции, применимое не только для воды. Однако, на этом полезные свойства данного металла отнюдь не заканчиваются, ведь помимо высокой теплопроводности, он обладает отличной электропроводностью, а также совершенно не подвержен процессам окисления даже при длительном контакте с влажной средой. Благодаря своим многочисленным уникальным свойствам, серебро широко используется для изготовления мелких комплектующих для различного рода электроприборов, и именно поэтому техника с деталями из этого благородного металла пользуется таким большим спросом.

Рассуждая на тему о сферах применения серебра, невозможно упустить из внимания тот вклад, который продолжает вносить этот металл в ювелирное искусство, ведь оно пользуется не меньшей популярностью, чем золото. Причем, помимо всевозможных колец, сережек и браслетов, серебро используется для изготовления изысканных столовых приборов и различного рода декоративных элементов, в том числе интерьерных. И речь идет не только о красоте, но и о функциональности. В качестве примера можно привести зеркала, которые вместо традиционного алюминия покрывают тончайшим слоем серебра, чтобы улучшить их отражающую способность. Кроме того, серебро прекрасно подходит для изготовления целого ряда вспомогательных инструментов и довольно сложно придумать лучший материал, с помощью которого можно будет выполнять чеканку монет и орденов. При этом использовать его можно не только в чистом виде, но и во всевозможных сплавах и соединениях.

Так, определенные химические соединения, в которых принимает непосредственное участие аргентум, активно используются для изготовления зарядных батарей аккумуляторов, которые славятся своей способностью при относительно малом внутреннем сопротивлении генерировать большой ток.

Таблица теплопроводности материалов и утеплителей

Для большинства людей холодные зимы давно уже стали привычным явлением. В связи с этим, материалы для теплоизоляции были и остаются очень востребованными. Для того, чтобы не ошибиться с выбором и приобрести подходящий для конкретных условий материал высокого качества, нужно будет учесть особенности таблицы теплопроводности материалов и утеплителей.

  1. Потребность в теплоизоляции стен
  2. Сравнение показателей теплопроводности материалов
  3. Сравнение основных характеристик утеплителей
  4. Коэффициент сопротивления
  5. Плотность и теплоемкость
  6. Преимущества и недостатки теплоизоляторов
  7. Пенополиуретан
  8. Пенополистирол (или пенопласт)
  9. Экструдированный пенополистирол
  10. Базальтовая (или каменная) вата
  11. Эковата
  12. Изолон
  13. Пенофол
  14. Заключение
  15. Видео про таблицу теплопроводности
Читайте также:  Как заполнить и изменить основную надпись в чертеже и спецификации КОМПАС

Потребность в теплоизоляции стен

Обоснованность применения теплоизоляции состоит в следующем:

  1. Сбережение тепла в помещениях в холодный период и прохлады в жару. В многоэтажном жилом доме теплопотери через стены могут достигать до 30 % или 40 %. Чтобы снизить потери тепла понадобятся особые теплоизолирующие материалы. В зимний период использование электрических обогревателей воздуха может способствовать увеличению расходов на оплату электроэнергии. Этот убыток гораздо более выгодно компенсировать за счет применения теплоизоляционного материала высокого качества, который поможет обеспечить комфортный микроклимат в помещении в любой сезон. Стоит заметить, что грамотное утепление сведет к минимуму и затраты на использование кондиционеров.
  2. Продление срока эксплуатации несущих конструкций здания. В случае с промышленными строениями, которые возводятся с использованием металлического каркаса, теплоизолятор выступает надежной защитой поверхности металла от процессов коррозии, которая может очень пагубно отразиться на конструкциях данного типа. Что касается срока службы кирпичных зданий, он определяется числом циклов заморозки-разморозки материала. Влияние этих циклов тоже нивелирует утеплитель, поскольку в теплоизолированном здании точка росы сдвигается в сторону утеплителя, оберегая стены от разрушения.
  3. Изоляция от шума. Защитой от все увеличивающегося шумового загрязнения служат материалы со свойствами шумопоглощения. Это могут быть толстые маты или стеновые панели, способные отражать звук.
  4. Сохранение полезной площади помещений. Применение теплоизолирующих систем позволит снизить уровень толщины наружных стен, а внутренняя площадь зданий при этом увеличится.

Сравнение показателей теплопроводности материалов

На сегодняшний день большинство производителей материалов для теплоизоляции готовы предложить застройщикам широкий ассортимент продукции. И каждый из них будет заверять, что именно выпускаемый им утеплитель станет идеальным выбором. Подобное разнообразие материалов для строительства затрудняет процесс принятия решения в пользу того или иного теплоизолятора. Поэтому цель этой статьи – помочь вам сделать самостоятельный выбор, сравнив показатели теплопроводности различных утеплителей и другие ключевые характеристики.

Сравнение основных характеристик утеплителей

  • Теплопроводность. Чем более низким окажется данная характеристика материала, тем меньший слой утеплителя вам понадобится уложить. А это означает, что удастся сократить расходы на приобретение материалов. Но это утверждение будет справедливо только тогда, когда материалы будут находиться в одном ценовом диапазоне. Помимо этого, меньший слой утеплителя заберет меньше свободного пространства.
  • Влагопроницаемость. Сниженная проницаемость для пара и влаги способствует увеличению эксплуатационного срока теплоизоляции, а также позволяет снизить негативное влияние влаги на теплопроводность материала при его использовании. Но это может увеличить вероятность выпадения конденсата на конструктивных элементах, если не будет должной вентиляции.
  • Пожаробезопасность. При использовании утепляющих материалов в котельной или бане важно, чтобы они были негорючими и могли выдерживать высокотемпературное воздействие. Если же идет теплоизоляция ленточного фундамента или отмостки здания, более важными параметрами окажутся стойкость к влаге и уровень прочности.
  • Доступность и легкость монтажа. Теплоизолятор должен быть экономичен по стоимости, в противном случае утепление строения окажется нецелесообразным. Не менее важно, чтобы вы могли провести работы по утеплению кирпичного фасада самостоятельно, без наемных работников и аренды дорогостоящего монтажного оборудования.
  • Экологичность. Все используемые в строительстве материалы не должны представлять опасности для окружающей среды и здоровья человека. Особо стоит отметить звукоизолирующий эффект, который наиболее востребован в городской среде и позволяет защитить жилище от проникновения уличного шума.

Коэффициент сопротивления

Помимо прочего, выполняя расчеты важно учитывать коэффициент U, отвечающий за сопротивление конструктивных элементов теплопередаче. Он никак не относится к основным качествам утеплителей, но поможет вам не ошибиться при выборе среди большого количества разных утеплителей. Коэффициент U – это соотношение разности температур с обеих сторон изолятора к объему теплового потока, который проходит через него. Для верного расчета теплового сопротивления стен и перекрытий потребуется таблица, в которой приведены расчеты теплопроводности различных материалов для строительства.

Сделать все нужные вычисления можно и самому. Достаточно разделить толщину материала на его коэффициент теплопроводности. В случае с теплоизоляцией, информация о показателе теплопроводности обычно указывается на упаковке с утеплителем. Если речь идет о конструктивных элементах строения, процесс вычисления окажется более сложным. Если толщину получится измерить самому, то показатели теплопроводности таких материалов как кирпич, бетон или древесина потребуется найти в специальных пособиях.

Не редкость, когда для утепления пола, потолка и стен в одном здании применяются различные типы материалов, так как для каждой поверхности приходится отдельно рассчитывать коэффициент теплопроводности.

Плотность и теплоемкость

Пористость является отражением процентного соотношения числа воздушных пор к общему объему материала. Поры могут различаться по структуре – открытой или закрытой, а также по размеру – крупные и мелкие.

Крайне важно убедиться, что поры равномерно распределяются в структуре утеплителя, это будет лучшим показателем качества материала. В некоторых случаях уровень пористости может достигать 50 %, а в случае использования ячеистой пластмассы показатель составит от 90 % до 98 %.

Плотность – это важная характеристика, которая напрямую влияет на массу теплоизолятора. При помощи специальной таблицы возможно точно рассчитать эти два параметра. Если вам известна плотность, вы без труда определите увеличение уровня нагрузки на перекрытия или стены дома.

Теплоемкость является показателем, который наглядно демонстрирует количество тепла, аккумулируемого утеплителем.

Биологическая стойкость – это качество сопротивления материала действию факторов биологического происхождения, таких как патогенная микрофлора.

Огнеупорность означает устойчивость теплоизоляции к воздействию огня. Она отличается от показателя пожаробезопасности и путать их не стоит.

Могут различаться и другие характеристики, такие как прочность к изгибам и механическим воздействиям, износу и влиянию отрицательных температур.

Преимущества и недостатки теплоизоляторов

Пенополиуретан

Считается одним из самых эффективных утеплителей современности.

Преимущества: монтаж однородного бесшовного покрытия, долгий срок службы, отличная изоляция от холода и влаги.

Недостатки: высокая стоимость материала, слабая устойчивость к УФ-излучению.

Пенополистирол (или пенопласт)

Является очень востребованным и применяется в качестве изоляции для разных типов помещений.

Преимущества: невысокая теплопроводность, доступная стоимость, простота монтажа, непроницаемость для влаги.

Недостатки: хрупкий, легко воспламеняется, способствует образованию конденсата.

Экструдированный пенополистирол

Прочный и простой в работе материал, его легко раскроить на фрагменты необходимого размера и формы обычным острым ножом.

Преимущества: очень низкий коэффициент теплопроводности, плохая водопроницаемость, высокая прочность на сжатие, легкий монтаж, не боится плесени и гниения, может эксплуатироваться при температурах от -50⸰С до +75⸰С.

Недостатки: значительно дороже, чем пенопласт, восприимчив к растворителям на органической основе, способствует возникновению конденсата.

Базальтовая (или каменная) вата

Разновидность минеральной ваты, которая изготавливается на основе природного базальта.

Преимущества: противостоит возникновению грибков, звукоизолирует, имеет высокую прочность к механическим повреждениям, огнеупорна, негорюча.

Недостатки: в сравнении с аналогами имеет повышенную стоимость.

Эковата

Утепляющий материал, производимый из природных материалов , таких как древесные волокна и минералы.

Преимущества: изоляция посторонних звуков, экологическая чистота, стойкость к влаге, демократичная стоимость.

Недостатки: при эксплуатации возрастает ее теплопроводность, нужно использовать профессиональное оборудования для монтажа, может дать усадку.

Изолон

Один из высокотехнологичных утеплителей, который производят из пенополиэтилена. Очень востребован.

Преимущества: пониженная теплопроводность и паропроницаемость, высокие показатели шумоизоляции, удобно резать и мотнировать, экологичен, гибкий и маловесный.

Недостатки: невысокая прочность, нужно предусмотреть обязательный вентиляционный зазор.

Пенофол

Теплоизолятор, отвечающий всем основным требованиям, которые предъявляются к качеству материала при утеплении разнообразных помещений и конструкций.

Преимущества: экологическая чистота, хорошая способность отражать тепло, качественная шумоизоляция, непроницаемость для влаги, негорючесть, комфортность транспортировки и монтажа, может нейтрализовать негативное воздействие радиации.

Недостатки: пониженная жесткость, сложности с закреплением материала, при теплоизоляции только пенофола будет недостаточно.

Заключение

Все сильные и слабые стороны рассмотренных утеплителей, представленные в этом обзоре, облегчат муки выбора подходящего материала еще на стадии проекта здания. Но не забывайте, что основополагающей характеристикой материала для теплоизоляции все-таки является его теплопроводность.

Ссылка на основную публикацию
Текст песни Бояре — А мы к вам пришли на сайте
Бояре; старинная русская народная игра КАРАКУЛИ Старинная русская народная игра «Бояре» имеет глубочайшие корни. Когда-то такие игры имели глубокий сакральный...
Таблица затяжки колесных болтов динамометрическим ключом
Как правильно затягивать колесные болты инструкция, порядок, список инструментов Затяжка болтов на колесах автомобиля — простой процесс, на первый взгляд....
Таблица номеров регионов на автомобильных номерах 2019
Автомобильные коды регионов России 2020, таблица номеров ГИБДД Ниже представлен полный перечень автомобильных кодов регионов России. Коды ГИБДД регионов России...
Текст песни Веселые ребята — Автомобили на сайте
Песня Автомобили (Веселые ребята) Кофе Блог - Кофе-блог всегда в гуще событий Войти Сентябрь 2008 Пн Вт Ср Чт Пт...
Adblock detector