Ehitusmaterjalide soojusjuhtivustegur: mida näitaja tähendab + väärtuste tabel

Ehitusvaldkond näeb ette kõigi sobivate materjalide kasutamist. Peamised kriteeriumid on elu ja tervise ohutus, soojusjuhtivus, usaldusväärsus. Järgnevad hind, esteetilised omadused, kasutuse universaalsus jne.

Vaatleme ühte tähtsaimat ehitusmaterjalide omadust – soojusjuhtivustegurit, sest just sellest omadusest sõltub paljuski näiteks kodus mugavuse tase.

Mis on ehitusmaterjali soojusjuhtivustegur?

Teoreetiliselt, aga ka praktiliselt, luuakse ehitusmaterjalidega tavaliselt kaks pinda – välispind ja sisepind. Füüsika seisukohast püüdleb soe piirkond alati külma piirkonna poole.

Ehitusmaterjali puhul püüdleb soojus ühelt pinnalt (soojemalt) teisele pinnale (külmemale). Just nimelt materjali võimet selliseks üleminekuks nimetatakse soojusjuhtivusteguriks või lühendatult – soojusjuhtivustegur (KTJ).

Soojusjuhtivuse efekti selgitav skeem: 1 – soojusenergia; 2 – soojusjuhtivustegur; 3 – esimese pinna temperatuur; 4 – teise pinna temperatuur; 5 – ehitusmaterjali paksus

Soojusjuhtivusteguri karakteristik põhineb tavaliselt katsetel, kus võetakse katseeksemplar mõõtmetega 100x100 cm ja sellele rakendatakse soojusmõju, arvestades kahe pinna temperatuuride vahet 1 kraadi võrra. Mõjuaeg on 1 tund.

Vastavalt mõõdetakse soojusjuhtivust vattides meetri kohta kraadi kohta (W/m°C). Tegurit tähistatakse kreeka sümboliga λ.

Vaikimisi võrdsustatakse ehitusmaterjalid, mille soojusjuhtivus on alla 0,175 W/m°C, isolatsioonimaterjalide hulka.

Kaasaegne tootmine on omandanud tehnoloogiad ehitusmaterjalide valmistamiseks, mille soojusjuhtivusteguri tase on alla 0,05 W/m°C. Tänu sellistele toodetele on võimalik saavutada märkimisväärne majanduslik efekt energiaressursside tarbimise osas.

Tegurite mõju soojusjuhtivuse tasemele

Igal üksikul ehitusmaterjalil on kindel ehitus ja isesugune füüsiline olek.

Selle aluseks on:

• struktuuri kristallide mõõtmed;
• aine faasiseisund;
• kristallisatsiooniaste;
• kristallide soojusjuhtivuse anisotroopia;
• poorsuse ja struktuuri maht;
• soojusvoo suund.

Kõik need on mõjutegurid. Kindlat mõju soojusjuhtivusteguri tasemele avaldavad ka keemiline koostis ja lisandid. Lisandite hulk, nagu praktika on näidanud, avaldab eriti väljendusrikast mõju kristalliliste komponentide soojusjuhtivuse tasemele.

Isolatsiooniehitusmaterjalid on ehitusel kasutatavate toodete klass, mis on loodud soojusjuhtivusteguri omadusi arvestades, mis on optimaalsetele omadustele lähedased. Siiski on ideaalse soojusjuhtivuse saavutamine teiste omaduste säilitamisel äärmiselt keeruline.

Omakorda mõjutavad soojusjuhtivustegurit ehitusmaterjali kasutustingimused – temperatuur, rõhk, niiskustase jne.

Minimaalse soojusjuhtivusteguriga ehitusmaterjalid

Uuringute kohaselt on kuival õhul minimaalne soojusjuhtivuse väärtus (umbes 0,023 W/m°C).

Kuiva õhu kasutamiseks ehitusmaterjali struktuuris on vajalik konstruktsioon, kus kuiv õhk asub väikese mahuga suletud paljude ruumide sees. Konstruktiivselt esineb selline konfiguratsioon arvukate pooridena struktuuri sees.

Sellest tuleneb loogiline järeldus: väikese soojusjuhtivusteguriga peaks olema ehitusmaterjal, mille sisestruktuur on poorne moodustis.

Pealegi, sõltuvalt materjali maksimaalsest lubatud poorsusest, läheneb soojusjuhtivuse väärtus kuiva õhu soojusjuhtivusteguri väärtusele.

Ehitusmaterjali minimaalse soojusjuhtivusega loomist soodustab poorne struktuur. Mida rohkem erineva mahuga poore materjali struktuuris sisaldub, seda parem soojusjuhtivustegur on võimalik saavutada.

Tänapäevases tootmises kasutatakse mitmeid tehnoloogiaid ehitusmaterjali poorsuse saavutamiseks.

Eelkõige kasutatakse järgmisi tehnoloogiaid:

• vahustamine;
• gaasitamine;
• veega sulgemine;
• paisumine;
• lisandite lisamine;
• kiudkarkasside loomine.

Tuleb märkida: soojusjuhtivustegur on otseselt seotud selliste omadustega nagu tihedus, soojusmahtuvus, temperatuuri juhtivus.

Soojusjuhtivuse väärtust saab arvutada valemi abil:

λ = Q / S *(T₁-T₂)*t,

Kus:

• Q – soojuse hulk;
• S – materjali paksus;
• T₁, T₂ – temperatuur materjali mõlemal küljel;
• t – aeg.

Tiheduse ja soojusjuhtivuse keskmised väärtused on pöördvõrdelised poorsuse väärtusega. Seetõttu, lähtudes ehitusmaterjali struktuuri tihedusest, saab soojusjuhtivuse sõltuvust sellest arvutada järgmiselt:

λ = 1,16 √ 0,0196+0,22d² – 0,16,

Kus: d – tiheduse väärtus. See on V.P. Nekrasovi valem, mis demonstreerib konkreetse materjali tiheduse mõju tema soojusjuhtivusteguri väärtusele.

Niiskuse mõju ehitusmaterjali soojusjuhtivusele

Jällegi, ehitusmaterjalide kasutamise näidete põhjal praktikas selgub niiskuse negatiivne mõju ehitusmaterjali soojusjuhtivustegurile (SJT). Täheldatud on, et mida rohkem niiskust ehitusmaterjal saab, seda kõrgemaks muutub SJT väärtus.

Erinevate meetoditega püütakse kaitsta ehituses kasutatavat materjali niiskuse mõju eest. See meede on täiesti õigustatud, arvestades koefitsiendi tõusu märja ehitusmaterjali puhul.

Sellise momendi põhjendamine pole keeruline. Niiskuse mõju ehitusmaterjali struktuurile kaasneb õhu niiskumine poorides ja õhukeskkonna osaline asendumine.

Arvestades, et vee soojusjuhtivusteguri parameeter on 0,58 W/m°C, saab selgeks materjali soojusjuhtivusteguri (SJT) oluline tõus.

Tuleb märkida ka negatiivsem mõju, kui poorsesse struktuuri sattunud vesi külmub – muutub jääks.

Seega on lihtne arvutada soojusjuhtivuse veelgi suuremat tõusu, võttes arvesse jää soojusjuhtivusteguri parameetreid, mis on 2,3 W/m°C. Kasv on ligikaudu neljakordne vee soojusjuhtivuse parameetri suhtes.

Üheks põhjuseks, miks loobutakse talvisest ehitusest suvise ehituse kasuks, tuleb pidada just teatud ehitusmaterjalide võimaliku külmumise tegurit ja selle tagajärjel – soojusjuhtivuse tõusu.

Siit saavad ilmseks ehitusnõuded isolatsioonimaterjalide kaitsmiseks niiskuse sissetungimise eest. Soojusjuhtivuse tase tõuseb ju otseses proportsioonis kvantitatiivse niiskusega.

Mitte vähem oluliseks peetakse ka teist – vastupidist – momenti, kui ehitusmaterjali struktuur allutatakse olulisele kuumutamisele. Liiga kõrge temperatuur provotseerib samuti soojusjuhtivuse kasvu.

See toimub molekulide kineetilise energia suurenemise tõttu, mis moodustavad ehitusmaterjali struktuurse aluse.

Tõsi, on olemas materjalide klass, mille struktuur omandab vastupidi paremad soojusjuhtivuse omadused tugeva kuumutamise režiimis. Üks selliseid materjale on metall.

Kui tugeva kuumutamise korral muudab suurem osa laialt levinud ehitusmaterjalidest soojusjuhtivust suurendamise suunas, siis metalli tugev kuumutamine toob kaasa vastupidise efekti – metalli soojusjuhtivustegur (SJT) väheneb.

Teguri määramise meetodid

Selles suunas kasutatakse erinevaid metoodikaid, kuid tegelikult on kõik mõõtmistehnoloogiad ühendatud kahte meetodite rühma:

1. Statsionaarsete mõõtmiste režiim.
2. Mittestatsionaarsete mõõtmiste režiim.

Statsionaarne metoodika eeldab tööd parameetritega, mis on ajas muutumatud või muutuvad vähesel määral. See tehnoloogia võimaldab praktiliste rakenduste põhjal oodata täpsemaid tulemusi KTP osas.

Statsionaarne meetod lubab soojusjuhtivuse mõõtmisi läbi viia laias temperatuurivahemikus – 20 – 700 °C. Kuid samal ajal peetakse statsionaarset tehnoloogiat töömahukaks ja keerukaks meetodiks, mis vajab teostamiseks palju aega.

Näide seadmest, mis on ette nähtud soojusjuhtivuse koefitsiendi mõõtmiseks. See on üks kaasaegsetest digitaalsetest konstruktsioonidest, mis tagab kiire ja täpse tulemuse.

Teine mõõtmistehnoloogia – mittestatsionaarne – tundub lihtsustatum, vajades tööde teostamiseks 10 kuni 30 minutit. Siiski on sel juhul temperatuurivahemik oluliselt piiratud. Sellest hoolimata on meetod leidnud laialdast rakendust tootmissektoris.

Ehitusmaterjalide soojusjuhtivuse tabel

Paljude olemasolevate ja laialt kasutatavate ehitusmaterjalide mõõtmine pole mõttekas.

Kõiki neid tooteid on tavaliselt korduvalt testitud, mille põhjal on koostatud ehitusmaterjalide soojusjuhtivuse tabel, kuhu kuuluvad peaaegu kõik ehitusel vajalikud materjalid.

Üks sellise tabeli variant on esitatud allpool, kus KTP – soojusjuhtivuse koefitsient:

Soovitame Teie lugeda ka meie teisi artikleid, kus räägime, kuidas õigesti soojustust valida:

1. Mansardkatuse soojustused.
2. Maja sisemise soojustuse materjalid.
3. Lae soojustused.
4. Välissoojustuse materjalid.
5. Põranda soojustus puitmajas.

Järeldused ja kasulik video teemal

Temaatiline videoklipp, mis selgitab üksikasjalikult, mis on KTP ja 'millega seda süüakse'. Olles tutvunud videos esitatud materjaliga, on suured võimalused saada professionaalseks ehitajaks.

Ilmselge on, et potentsiaalne ehitaja peab kindlasti teadma soojusjuhtivusest ja selle sõltuvusest erinevatest teguritest. Need teadmised aitavad ehitada mitte ainult kvaliteetselt, vaid ka kõrge usaldusväärsuse ja vastupidavusega. Koefitsiendi kasutamine on sisuliselt reaalne raha kokkuhoid, näiteks kommunaalteenuste eest tasumisel.

Kui Teil tekkis küsimusi või on väärtuslikku teavet artikli teemal, palun jätke oma kommentaarid allpool asuvasse blokki.