- 18 декабря 2025
- 6 минут
- 89
Значимость и способы вычисления коэффициента теплопроводности в строительстве
Статью подготовили специалисты образовательного сервиса Zaochnik.
Теплофизические свойства стройматериалов
В сфере строительства для обустройства как подземных, так и надземных элементов зданий — к примеру, стен, перекрытий, кровельных слоев — применяют многообразные строительные материалы. Эти изделия обеспечивают формирование несущих каркасов, служат для гидроизоляционных, теплоизоляционных и финальных отделочных решений. Для грамотного выбора материала эксперты анализируют совокупность параметров: массу, плотность, устойчивость к огню, прочность, а также, что особенно важно, теплопроводность.
Теплопроводность считается одним из ключевых факторов, поскольку от неё зависит интенсивность передачи тепла через данную среду. Например, металлические материалы имеют высокие значения теплопроводности, поэтому совершенно не подходят для целей теплоизоляции, ведь быстро утрачивают тепло.
Теплопроводность — это характеристика вещества, отражающая способность переносить тепловую энергию от горячих к холодным областям за счёт беспорядочного перемещения микрочастиц (атомов, ионов, молекул, электронов).
Основной числовой параметр, определяющий это свойство, — коэффициент теплопроводности материалов.
Противоположной группой выступают утеплители с низкими показателями теплопроводности. Эти материалы позволяют активно снижать тепловые потери, формируя энергоэффективные дома и здания.
Рассмотрим, какие коэффициенты теплопроводности характерны для наиболее популярных строительных материалов (в Вт/м·°C):
- Кирпич: 0,76;
- Керамзитобетон: 0,47;
- Пенобетон: 0,18;
- Древесина (поперёк волокон): 0,15;
- Пеностекло: 0,06;
- Минеральная вата: 0,045;
- Экструдированный полистирол: 0,037.
Важно учитывать, что коэффициент теплопроводности материалов напрямую влияет на толщину слоя утеплителя, необходимого для достижения энергетических стандартов здания.
Для формирования ограждающей конструкции с одинаковыми теплоизоляционными параметрами потребуется либо плиту минеральной ваты толщиной 9 см, либо кладку кирпича почти в полтора метра. Подобная разница объясняет, почему современные технологии утепления востребованы у инвесторов и заказчиков.
Теплоизоляторы производятся в виде рулонных материалов, жёстких плит либо сыпучих наполнителей. Конкретная форма влияет на область использования и выбранные способы крепления. Проектируя контур тепловой защиты, специалисты особое внимание уделяют исключению появления «мостиков холода» — точек, где тепловой поток беспрепятственно уходит наружу, чаще всего это места стыков и сопряжений различных элементов конструкции.
Пенобетон — тип лёгкого бетона, для которого характерна пористая, воздухонаполненная структура. Это не только облегчает массу материала, но и обеспечивает низкий коэффициент теплопроводности материалов – из-за чего пенобетон часто используется как утепляющий компонент.
Методики лабораторного определения теплопроводности
С физической точки зрения, коэффициент теплопроводности материалов определяет, сколько тепла будет передано через куб со стороной 1 м за час, если поддерживать разницу температур между противоположными гранями в 1°C. Для точного расчёта показателя строительные материалы подвергаются испытаниям в специализированных лабораториях.
Применяемые методы зависят от агрегатного состояния образца, однако в строительстве основное внимание уделяют испытаниям твёрдых тел. Для измерений часто применяют приборы типа ИТМ-МГ4, оснащённые электронной и нагревательной частью.
Последовательность лабораторного эксперимента включает такие шаги:
- Надёжная фиксация тестируемого материала так, чтобы тепловой поток проходил строго перпендикулярно испытываемой поверхности.
- Формирование стационарного теплового режима прибором, что позволяет отслеживать реальный поток тепла.
- Регистрация температур на разных гранях, измерения толщины, вычисления плотности потока и автоматический подсчёт итогового коэффициента теплопроводности.
Различные комплекты измерительного оборудования имеют свойственные им диапазоны по температуре и возможным значениям коэффициента теплопроводности. К примеру, прибор серии ИТ-400 позволяет проводить тесты при температурах от минус 150 до плюс 400 °C и определять коэффициенты теплопроводности в пределах от 0,2 до 20.
Наука о теплопроводности материалов не стоит на месте — исследования ведутся с учётом стремления к снижению энергозатрат зданий. Нормативные базы становится более требовательными, подталкивая производителей к разработке инновационных решений с низкими коэффициентами теплопроводности материалов. Внедрение новых утеплителей и комплексное сокращение теплопотерь дают существенную выгоду: здание становится комфортнее, энергопотребление снижается, а расходы на эксплуатацию уменьшаются.
