ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2019
Просмотров: 8590
Скачиваний: 3
водности λ обладают высокими теплозащитными свойствами,
они позволяют снизить массу зданий (толщину стен), умень-
шить материалоемкость строительства и, как следствие, транс-
портные расходы, экономить топливно-энергетические ресурсы
в технологических процессах и при эксплуатации здании и со-
оружений. Только применяя эффективные теплоизоляционные
материалы в конструкциях ограждений, можно построить зда-
ние, отвечающее современному уровню комфорта.
Классификация теплоизоляционных материалов
Теплоизоляционные материалы и изделия классифициру-
ют:
1. По виду исходного сырья
неорганические (минеральная и стекловата, легкие бетоны,
ячеистое стекло, пенокерамика, изделия из асбеста);
органические (пенопласты, композиты на основе древеси-
ны).
2. По структуре
волокнистые;
ячеистые;
зернистые (сыпучие).
3. По форме и внешнему виду
рыхлые (перлит, вермикулит, гранулированная минвата,
торфяная крошка);
плоские (плиты, маты, войлок);
фасонные (цилиндры, полуцилиндры, скорлупы, сегменты);
шнуровые (шнуры, жгуты);
4. По плотности в сухом состоянии
особо низкой плотности (ОНП) – 15, 25, 35, 50,
75 кг ⁄м
3
;
низкой плотности (НП) – 100, 125, 150, 175 кг ⁄м
3
;
средней плотности (СП) – 200, 250, 300, 350 кг ⁄м
3
;
плотные (Пл) – 400, 450, 500 кг ⁄м
3
.
5. По теплопроводности
А – λ до 0,06 Вт ⁄(м·ºС) – низкой теплопроводности;
Б – λ до 0,115 Вт ⁄(м·ºС) – средней теплопроводности;
В – λ до 0,175 Вт ⁄(м·ºС) – повышенной теплопроводности.
6. По жесткости подразделяются на классы
М – мягкие (относительные деформации выше 30 % при R
уд
0,02 МПа);
П – полужесткие (от 6 до 30 %) ;
Ж – жесткие (до 6 %);
ПЖ – повышенной жесткости (относительные деформации
до 10 % при R
уд
0,04 МПа);
Т – твердые (относительные деформации до 10 % при R
уд
0,1 МПа).
7. По характеру применения
строительная;
монтажная изоляция:
– для изоляции холодных поверхностей (зданий);
– для изоляции горячих поверхностей тепловых установок
и трубопроводов;
– для изоляции холодильных установок.
8. По возгораемости (горючести)
несгораемые;
трудносгораемые;
сгораемые.
Общие технические требования
Способность ограждений оказывать сопротивление потоку
тепла, проходящему из помещения наружу, характеризуется со-
противлением теплопередачи R
о
, (м
2
·С)/ Вт:
R
о
= 1⁄α
в
+ R + 1 ⁄α
н
, где (6.1)
α
в
– коэффициент теплообмена у внутренней поверхности
ограждения, равный 8,7 Вт/м
2
·С ;
α
н
– коэффициент теплообмена у наружной поверхности
ограждения, равный 23 Вт/м
2
·С ;
R – термическое сопротивление конструкции ограждения
зависит от толщины теплоизоляционного материала δ и его ко-
эффициента теплопроводности λ и вычисляется по формуле
R = δ ⁄ λ .
В соответствии со СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зда-
ний» нормативные значения требуемого сопротивления тепло-
передачи R
о
, исходя из условий энергосбережения, увеличены в
2,5–3,5 раза. Отсюда – либо увеличить соответственно толщину
ограждений, либо применять многослойные конструкции, со-
держащие теплоизоляционные материалы.
Приведенное сопротивление теплопередаче наружных стен
R
о
, (м
2
·С)/Вт для регионов России и толщина (δ) стены из кир-
пича (λ = 0,8 Вт/м·С) и газобетона(λ = 0,11 Вт/м·С).
Табл. 6.1 Приведенные сопротивления теплопередаче
наружных стен зданий
Наименование
города
R
о
,
(м
2
·С)/ Вт
δ стены из
кирпича, м
δ стены из
газобетона, м
Краснодар
2,35
1,63
0,22
Волгоград
2,9
2,07
Москва
3,15
2,27
0,31
Южно-
Сахалинск
3,4
2,47
0,34
Хабаровск
3,6
2,63
0,36
Новосибирск
3,71
2.71
0,39
Иркутск
3,9
2,87
0,39
Чита
4,1
3,03
0,42
Магадан
4,7
3,51
0,48
Якутск
4,9
3,67
0,51
Следовательно, теплопроводность – важнейший показатель
теплоизоляционных материалов. Обычно ТИМ состоят из твер-
дого каркаса (материала) и воздуха, заполняющего поры.
λ = λ
мат
+ λ
возд
. (6.2)
Эквивалентная теплопроводность воздушного слоя в порах
материала складывается из передачи тепла теплопроводностью,
конвекцией и излучением:
λ
экв
= λ
т
+ λ
к
+ λ
и
. (6.3)
В обычных условиях теплопередача излучением отсутству-
ет. На тепловую изоляцию ограждающих конструкций оказыва-
ет влияние теплопередача в результате непосредственного кон-
такта (теплопроводность) и от движущихся воздушных потоков
(конвекция). Чем мельче поры, тем меньше конвективный теп-
лообмен.
λ
возд
= 0,023 – 0,038 Вт⁄(м·ºС) в порах размером от 0,1 до
2 мм.
Для предотвращения увлажнения и, следовательно,
ухудшения свойств ТИМ предпочтительны закрытые поры, по-
скольку
λ
w
= λ
с
+ δ · w
o
, где (6.4)
λ
с
– теплопроводность сухого материала ,
δ – коэффициент, учитывающий увеличение теплопровод-
ности при увеличении объемной влажности материала (w
o
) на
1 % .
λ
воды
– 0,58, а λ
льда
– 2,32 Вт ⁄(м·ºС).
В обычных условиях с увеличением температуры среды те-
плопроводность материалов возрастает
λ
t
= λ
о
+ (1 + β·t) , где (6.5)
λ
о
– теплопроводность материала при 0 ºС;
β – константа, зависящая от свойств материала.
Также следует учитывать, что кристаллические вещества
лучше проводят тепло, поэтому теплоизоляционные материалы
обычно создаются из веществ имеющих аморфную структуру.
Пористость – основной показатель ТИМ, определяющий их
технические свойства, в том числе теплопроводность. Регулируя
пористость, можно придавать материалу нужные свойства. При-
нято разделять пористость на истинную (общую), открытую и
закрытую.
Истинная пористость:
П
и
= П
з
+ П
о
. (6.6)
V
e
– V
абс
П
и
= ------------- 100 % , где (6.7)
V
e
V
e
– естественный объем материала с порами;
V
абс
– объем материала в плотном теле, без пор.
Объем истинной пористости для ТИМ может достигать
99 %.
Открытая пористость П
о
– отношение объема сообщающих-
ся пор, определяемого водонасыщением V
в
, к объему материала
V
е
. Может составлять для ТИМ от 1 до 92 % .
V
в
m
в
–m
c
П
о
= -------- 100 %, (6.8) -------- 100 %, (6.9)
V
e
V
е
·S
в
где m
в
– масса насыщенного водой материала; m
c
– масса
сухого; S
в
– плотность воды.
Закрытая пористость характеризует объем закрытых пор:
П
з
= П
и
– П
о
. (6.10)
Для ТИМ значения П
з
могут составлять до 98 %.
Для получения качественной теплоизоляции предпочти-
тельна мелкая закрытая пористость размером не более 0,1–1 мм.
Средняя плотность, кг⁄м
3
, определяется отношением массы
материала к естественному объему материала, включая поры:
p
ср
= m ⁄ V
е
(6.11)
Для теплоизоляционных материалов p
ср
не должна превы-
шать 500 кг⁄м
3
.
Физико-механические свойства (прочность и деформатив-
ность) не являются определяющими для ТИМ, как правило, их
значение невелико и определяет возможность сохранения изде-
лиями формы и способность сопротивляться сжимающим на-
грузкам. Так величины прочностных показателей составляют
R
сж
от 0,025 (для пенопластов, или мягких минераловатных
плит) до 5 МПа (для ячеистого стекла), R
изг
от 0,07 МПа до
2 МПа (для древесноволокнистых плит).
Водопоглощение – способность материала впитывать и
удерживать воду – для теплоизоляционных материалов, в силу
их специфических свойств, имеет очень важное значение, так
как λ
воды
в 25 раз выше, чем λ
воздуха
, содержащегося в мелких
замкнутых порах. Водопоглощение по объему (W
об
) всегда
меньше объема пористости материала, а по массе (W
м
) для ТИМ
обычно превышает 100 %.