Архивы по годам: 2021

Теплопроводность  стекла это его способность передавать тепло от участков с большей температурой к участкам с меньшей температурой. Теплопроводность стекла зависит  прежде всего от его химического состава, и в некоторой степени от температуры.

Стекло – материал, широко распространенный  в строительстве. Плотность стекла различного состава может меняться от 2200 до 7500 кг/м3. Предел прочности на сжатие в пределах от 500 до 2000 Мпа. Твердость стекла по десятибалльной шкале Мооса находится в пределах от 5 до 7. Термическая устойчивость (способность выдерживать без разрушения резкие перепады температур) оконного стекла 80 – 90°С, а кварцевого стекла до 1000°С. Степень светопропускания оконного стекла около 88%. Для получения стекла с более высокой степенью светопропускания, если это необходимо, используют сырье максимально очищенное от нежелательных примесей и более тщательную полировку. Коэффициент теплопроводности стекла довольно высокий. Он колеблется в пределах от 1,0 до 1,15 Вт/м*К.

В отапливаемых зданиях основные потери тепла идут через стены, фундаменты, перекрытия и окна. Причем теплопотери через окна могут составлять от 11% до 80% от общих. Учитывая то, что в современных домах площадь окон может составлять до 15% и более, вопросу теплопотерь через окна необходимо уделять серьезное внимание.

Само по себе одинарное стекло в силу его высокой теплопроводности тепло удерживает очень плохо, поэтому оконные блоки с одинарными стеклами в отапливаемых помещениях не используются.

Для улучшения теплоизоляционных свойств дома в настоящее время используются стеклопакеты, обеспечивающие высокую степень герметичности между составляющими их элементами. Потери тепла через них в основном определяются теплопроводностью стекол, теплопроводностью воздуха между стеклами, конвекцией воздуха между стеклами и тепловым излучением.

Так как воздух имеет достаточно низкую теплопроводность, логично было бы предположить, что чем больше расстояние между стеклами в стеклопакете, тем теплее будут окна. Однако с увеличением этого расстояния сильно увеличиваются потери за счет конвекции воздуха. Если же расстояние между стеклами делаются меньше 12 мм, то стеклопакет начинает работать как одно стекло, что приводит к повышенным потерям тепла. Опытным путем были определены оптимальные расстояния между стеклами  в стеклопакетах, составившие от 12 до 18 мм. Коэффициент теплопроводности воздуха составляет 0,026 Вт/м*К.  То есть, воздух является примерно в пятьдесят раз лучшим  теплоизолятором, чем стекло. Таким образом, оценивая потери тепла, учитывая то, что даже суммарная толщина всех стекол стеклопакета невелика, теплопроводностью стекла можно пренебречь.

Использование двойных и тройных стекол с соответствующими воздушными прослойками помогают эффективно удерживать в помещении тепло. Всего на конвекцию и теплопроводность в стеклопакетах приходиться примерно по 15% потерь тепла. Остальные же 70% приходятся на потери за счет теплового излучения. Существуют способы уменьшить и эти потери. Нанесение на стекла так называемых низкоэмиссионных покрытий помогает сберечь лучистое тепло. Не уменьшая прозрачности стекол, они до 90% инфракрасного излучения отражают обратно в помещение.

Теплопроводность стали так же, как и других металлов и их сплавов между собой, может меняться в очень широких пределах. При этом, как правило, теплопроводность чистых металлов всегда выше, чем теплопроводность их сплавов.

Теплопроводность – это перенос  тепловой энергии молекулами и атомами в результате их теплового движения. Характеризуется  коэффициентом  теплопроводности, который измеряется в Вт/м*К.

Сталь имеет поликристаллическое строение. Она состоит из отдельных зерен размером от 0,01 до 0,2 мм, сросшихся между собой. Между зернами в виде тонких прослоек расположены вкрапления карбидов, оксидов и т.д.

На теплопроводность стали влияет то, какие примеси в нее добавлены. Например, добавки хрома и марганца  снижают теплопроводность.

В зависимости от содержания углерода выделяют низкоуглеродистые стали – с содержанием углерода до 0,25%, среднеуглеродистые стали  — с содержанием углерода от 0,25 до 0,6%, высокоуглеродистые стали  — с содержанием углерода от 0,6 до 2%. При увеличении содержания в стали углерода она становится тверже, но при этом и ее ковкость, и ее теплопроводность падают.

Значения теплопроводности стали при нормальных условиях следующие:

• Коэффициент теплопроводности железа (железом называют обычно сталь с содержанием углерода менее 0,1%) – 60  Вт/м*К.
• Коэффициент теплопроводности стали 13Н2ХА  – 32  Вт/м*К.
• Коэффициент теплопроводности стали 25Л  – 45  Вт/м*К.
• Коэффициент теплопроводности стали 1Х13 (ЭЖ1, Ж1)  – 31  Вт/м*К.
• Коэффициент теплопроводности стали Х18Н9Т (ЭЯ1Т)  – 14  Вт/м*К.
• Коэффициент теплопроводности стали ЭИ690 (Ж572)  – 15  Вт/м*К.
• Коэффициент теплопроводности стали ХН35ВТ (ЭИ612), ХН35ВМТ (ЭИ692), ХН35ВТР (ЭИ725)  – 13  Вт/м*К.
• Коэффициент теплопроводности стали Х22Н26 (ВЖ100)  – 12  Вт/м*К.
• Коэффициент теплопроводности серого чугуна средней прочности (чугун – это сталь, содержащая до 2% углерода) – 42 – 58 Вт/м*К.

При повышении температуры теплопроводность стали уменьшается, при понижении – увеличивается. В результате длительной работы стальных деталей в условиях высоких температур происходит процесс теплового старения стали, в результате которого, кроме прочего, происходит и уменьшение ее теплопроводности.

Теплопроводность  дерева по сравнению с другими материалами относительно невысокая, благодаря чему строительство жилья из дерева до сих пор, несмотря на появление большого количества новых материалов с самыми разнообразными, а порой и уникальными свойствами, остается широко распространенным.  Хотя в  основном строительство частных домов  делается из различных видов стеновых блоков, особая атмосфера добротно построенного деревянного дома для многих остается привлекательной.

Теплопроводность – это способность материала передавать тепловую энергию атомами и молекулами вещества при наличии разности температур на противоположных сторонах его поверхности, характеризующаяся коэффициентом теплопроводности.

Теплопроводность дерева зависит от ряда параметров. Дерево с большой плотностью, такое например как дуб или береза, будет иметь более высокий коэффициент теплопроводности, чем дерево с меньшей плотностью, например как ель или сосна. Более высокий коэффициент теплопроводности у дерева вдоль волокон, чем поперек волокон.

К примеру у сосны и ели (средняя плотность 500 кг/м3) в сухом состоянии поперек волокон коэффициент 0,09 Вт/м*К, вдоль волокон 0,18 Вт/м*К. У дуба (средняя плотность 700 кг/м3) в сухом состоянии поперек волокон коэффициент 0,10 Вт/м*К, вдоль волокон 0,23 Вт/м*К. Разница большая, примерно в два раза.

По этой причине в срубе, особенно сделанном с соединениями бревен или бруса без выступов с внешней стороны, самые холодные места – углы, и на них в процессе строительства деревянного дома нужно обращать наиболее пристальное внимание.

На значение коэффициента теплопроводности также большое влияние оказывает влажность. У сырого дерева теплопроводность заметно выше, чем у сухого.  Два-три нижних венца деревянного дома всегда более влажные, чем вышележащие, тем более важно, чтобы высота фундамента обеспечивала максимальную защиту от воды как грунтовой, дождевой, так и талой. Тем более, влажное дерево не только хуже удерживает тепло, но и быстрее сгнивает.

Также, к ухудшению теплозащитных свойств, приводят образующиеся в процессе высыхания дерева трещины. При этом, чем более влажным было дерево изначально, тем больше трещин образуется.

Лучший лес для строительства тот, что рос на высоких, сухих участках, срублен зимой, и перевезен на машинах, а не сплавлен  по реке. И на участке своевременно ошкурен и просушен на выкладках.

Для сравнения приведу коэффициенты теплопроводности других материалов, используемых в строительстве.

Сосновые опилки – 0,045 Вт/м*К, фанера клееная (плотность 600 кг/м3) – 0,12 Вт/м*К, ДСП (плотность 1000 кг/м3) – 0,15 Вт/м*К, арболитовые блоки, произведенные на основе щепы (плотность 500 кг/м3) – 0,095 Вт/м*К..

Железо – 60,0 Вт/м*К ; известняк – 2,6 Вт/м*К; силикатный полнотелый кирпич —  0,7 – 0,8 Вт/м*К; полнотелый керамический кирпич – 0,5 – 0,8 Вт/м*К; керамический кирпич поризованный —  0,22 Вт/м*К; газобетонные блоки (плотность 600 кг/м3) – на песке 0,14, на золе 0,13 Вт/м*К.