Рубрика: Теплопроводность

Теплопроводность  алюминия по сравнению с другими металлами достаточно высока, благодаря чему, в совокупности с другими его свойствами,  он сам, также как и его сплавы, широко используются в промышленности. Выше, чем у алюминия теплопроводность среди металлов только у серебра и меди.

Алюминий – легкий серебристо-белый металл, обладающий высокой электропроводностью, теплопроводностью, стойкостью к коррозии благодаря способности образовывать на поверхности прочную оксидную пленку. Его плотность – 2,7 кг/м3. Температура плавления – 660°С. Может образовывать сплавы практически со всеми металлами.

Так как в чистом виде алюминий металл мягкий, то используется он в основном в виде различных сплавов, одним из наиболее известных из которых является дюралюминий – сплав с добавкой небольшого количества меди и магния.

Теплопроводность это свойство проводить тепло. Коэффициент теплопроводности показывает количество тепла, проходящее за единицу времени сквозь 1 см вещества при разности температур в 1°С.

На теплопроводность его существенно влияет количество примесей.  У технического чистого алюминия (99,49%) при температуре 200°С равна 209 Вт/м*К. У алюминия (99,70%) при температуре 200°С равна 222 Вт/м*К. У рафинированного алюминия (99, 9%) при температуре 190°С теплопроводность уже составляет 343 Вт/м*К.

Сплавы алюминия (с добавлением меди, магния, серебра и т.д.) обладают гораздо более низкой теплопроводностью.

Так добавление к алюминию магния в количестве 2%понижает теплопроводность с 209 до 126 Вт/м*К.

При присутствии в алюминии 12% кремния его теплопроводность составляет при 20°С 176 Вт/м*К, при 100°С – 196 Вт/м*К, при 400°С – 290 Вт/м*К.

При присутствии в алюминии 4% меди его теплопроводность составляет при 20°С 125 Вт/м*К, при 100°С – 139 Вт/м*К, при 300°С – 173 Вт/м*К.

При присутствии в алюминии 10% магния его теплопроводность составляет при 20°С 84 Вт/м*К, при 100°С – 87 Вт/м*К, при 300°С – 102 Вт/м*К.

При присутствии в алюминии 3% кремния и 4% меди его теплопроводность составляет при 20°С 121 Вт/м*К, при 100°С – 131 Вт/м*К, при 300°С – 164 Вт/м*К.

Значение коэффициента теплопроводности алюминия и его сплавов зависит также от их температуры. К примеру, для чистого алюминия (98,5%) значение коэффициента теплопроводности при 0°С будет составлять 201 Вт/м*К, при 20°С – 202 Вт/м*К, при 100°С – 205 Вт/м*К, при 200°С – 229 Вт/м*К, а при 400°С уже 318 Вт/м*К.

Благодаря высокой теплопроводности алюминий широко применяют при изготовлении посуды, пищевой фольги для духовок. Благодаря небольшому весу и коррозионной стойкости используют в строительстве. Однако из-за высокой теплопроводности алюминий сложно сваривать. Так как тепло от места сварки быстро отводится, то при сварочных работах необходимо повышенное количество тепла. А так как это свойство сочетается с невысокой температурой плавления и сильным уменьшением прочности при нагреве, то при сварке алюминиевых деталей гораздо выше вероятность прожога или расплавления, чем у стальных.

Теплопроводность газобетона это одна из важнейших его характеристик, как строительного материала.

Теплопроводность – это один из видов переноса теплоты (энергии теплового движения микрочастиц) от более нагретых частей тела к менее нагретым, приводящий к выравниванию температуры. Если теплопроводность стен будет высокая, то в холодную погоду, то тепло, которое будет давать наше отопление, стены быстро будут передавать наружу. В доме все время будет холодно. Затраты на отопление будут непомерно высокими.  В жаркую погоду, наоборот, нагреваясь, стены превратят внутренние помещения в парилку. Потребуются мощные кондиционеры, потребляющие массу электроэнергии. Стены с низкой же теплопроводностью защитят нас зимой от холода, летом от жары, создавая комфорт в доме и экономя наши деньги.

Чем ниже коэффициент теплопроводности стен дома, тем лучше.

По сравнению с другими стеновыми блоками или кирпичом, газобетон обладает достаточно хорошими  показателями теплопроводности, при этом чем ниже плотность газобетона, тем ниже и его коэффициент теплопроводности. У газоблоков, при изготовлении которых в качестве кремнистого компонента использовалась зола (зола-унос ТЭС, зола гидроудаления и т.д.), а не песок, тоже более низкий коэффициент теплопроводности, особенно при высокой плотности бетона.

Так у бетона со средней плотностью 300 кг/м3 коэффициент теплопроводности в сухом состоянии 0,08 Вт/(м*°С); 400 кг/м3 – на песке 0,10, на золе 0,08 Вт/(м*°С); 500 кг/м3 – на песке 0,12, на золе 0,10 Вт/(м*°С); 600 кг/м3 – на песке 0,14, на золе 0,13 Вт/(м*°С); 700 кг/м3 – на песке 0,18, на золе 0,15 Вт/(м*°С); 800 кг/м3 – на песке 0,21, на золе 0,18 Вт/(м*°С); 900 кг/м3 – на песке 0,24, на золе 0,20 Вт/(м*°С); 1000 кг/м3 – на песке 0,29, на золе 0,23 Вт/(м*°С); 1100 кг/м3 – на песке 0,34, на золе 0,26 Вт/(м*°С); 1200 кг/м3 – на песке 0,38, на золе 0,29 Вт/(м*°С).

При оценке теплопроводности будущих стен дома из газоблоков нужно учитывать, что вышеприведенные цифры относятся к бетону в сухом состоянии, и при эксплуатационной влажности естественно будут выше, так как при увеличении влажности значительно повышается теплопроводность строительных материалов. Для минимизации потерь тепла необходимо правильно утеплять стены, применять гидроизоляционные и пароизоляционные материалы.

Так же надо учитывать потери тепла через кладочные швы, бетонные перемычки, железобетонные пояса и т.д., что также повышает теплопроводность стен.

Если мы строим дом из газобетонных блоков, просто выбрать блоки с самой низкой теплопроводностью, к сожалению нельзя, так как чем ниже плотность блоков, тем ниже и их прочность. Но зависимость, конечно, не прямая.

Для автоклавного газобетона бетон марок от 300 до 500 относится к теплоизоляционным, марок от 500 до 900 к конструкционно-теплоизоляционным, марок от 1000 до 1200 к конструкционным бетонам. Марка дается по средней плотности бетона в кг/м3. Для строительства несущих стен мы естественно не можем использовать теплоизоляционные блоки, а выбираем по подходящим для нас параметрам среди конструкционно-теплоизоляционных исходя из этажности, конструкционных особенностей дома и ожидаемой нагрузки на стены.

Теплопроводность сосны характеризует способность к передаче тепла  от одних участков древесины к другим, способность сберегать в домах из нее построенных тепло зимой, прохладу летом, и является одной из важнейших ее строительных характеристик.

В нашей стране сосна является одной из наиболее распространенных пород дерева, характеризующейся высокой скоростью роста до 0,8 – 1,0 метра в год, сроком жизни 300 – 500 лет. Высота  ее как правило составляет 20 – 40 м. Наиболее плотная и прочная, наиболее подходящая для строительства  древесина у сосны, произрастающей на севере европейской части нашей страны. Древесина у сосны, растущей за Уралом, в средней и южной полосе России более рыхлая.

Усредненная плотность сосны 500 кг/м3. Средняя плотность при стандартной влажности 12% – 505 кг/м3. Средняя плотность сухой древесины составляет 480 кг/м3. В этом состоянии ее теплопроводность поперек волокон составляет 0,09 Вт/м*К, вдоль волокон 0,18 Вт/м*К. При этом, чем выше ее плотность, тем выше и теплопроводность.

Но вышеприведенные цифры относятся к теплопроводности в сухом состоянии, в реальных же эксплуатационных условиях она как правило выше и зависит от влажности, от того в какой зоне древесина эксплуатируется. В соответствии со СНиП II-3-79 «Строительная теплотехника» местности подразделяются  по влажности на 3 зоны: на сухую, нормальную и влажную. Так в нормальной зоне теплопроводность древесины сосны поперек волокон в условиях эксплуатации составляет 0,18 Вт/м*К.

Также различается и ее паропроницаемость, которая составляет поперек волокон 0,06 Мг/м*ч*Па, вдоль волокон 0,32 Мг/м*ч*Па.

Наиболее сильное влияние на теплопроводность оказывает влажность древесины. Теплопроводность воды составляет в стандартных условиях при атмосферном давлении и температуре окружающего воздуха 20°С 0,60 Вт/м*К. Теплопроводность воздуха составляет 0,026 Вт/м*К. Соответственно, более влажная древесина, поры которой заполнены водой, имеет более высокую теплопроводность, чем сухая, в порах которой находится воздух.

Теплопроводность сосновых досок в среднем в 3,7 раза больше, чем сосновых опилок. При этом теплопроводность влажных и утрамбованных опилок значительно выше, чем теплопроводность сухих и рыхлых. Поэтому при использовании их в качестве утеплителя важно обеспечить надежную гидроизоляцию и не допускать их переуплотнения.

Теплопроводность строительных материалов является определяющей при подготовке к строительству жилых домов. Правильный выбор – гарантия тепла и комфорта, здорового микроклимата в Вашем доме.

Радиатор отопления

Теплопроводность материалов характеризует их способность передавать тепло (внутреннюю энергию) от более теплых их участков к более холодным, или от более теплых материалов к более холодным.

Это одна из самых важных характеристик, с которой мы постоянно сталкиваемся в повседневной жизни. К примеру, если мы попробуем снять только что закипевший чайник с плиты, ухватившись за металлическую часть его ручки, то рискуем получить ожог – металлы имеют, как правило, высокую теплопроводность. Если же возьмемся за пластиковую часть его ручки, этого не произойдет. Рукоятки для посуды изготавливают из материалов с низкой теплопроводностью.

Если зимой мы выйдем на улицу, обувшись в валенки, наши ноги будут ощущать комфортное тепло – это обусловлено низкой теплопроводностью шерсти, из которой валяют валенки и воздуха, заполняющего их поры. Но стоит нечаянно наступить в воду, промочив их, и ноги на морозе замерзнут, так как вода, заполнившая при этом поры в валенках, имеет значительно более высокую теплопроводность, чем вытесненный ею воздух.

Мы часто ощущаем, что одни вещи на ощупь более теплые, другие более холодные, хотя они находятся в одном и том же помещении и имеют одинаковую температуру. Дело в том, что когда мы касаемся материала с низкой теплопроводностью, к примеру, шерстяного свитера, тепло нашего тела нагревает его поверхность, практически не распространяясь через него дальше. Это тепло мы и ощущаем. Если же мы касаемся предмета с высокой теплопроводностью, например куска железа, то тепло уходит сквозь него, понижая температуру его поверхности до температуры окружающего пространства. Но это происходит тогда, когда температура окружающей нас среды ниже температуры нашего тела. Если же наоборот, например, в условиях парилки в жарко натопленной бане, то тот же кусок железа мы будем ощущать горячим, в отличие от деревянного полка, имеющего более низкую теплопроводность. Хотя и там температура почти всех находящихся рядом предметов также практически одинакова.

Таким образом, материалы с низкой теплопроводностью одинаково эффективно защищают и от холода, и от жары. Такие материалы хороши для изготовления одежды, для строительства внешних конструкций жилых домов и т.д.

Для изготовления систем отопления наоборот хороши материалы с высокой теплопроводностью, способные легко передавать энергию теплоносителя – пара или горячей воды, внутрь дома, обогревая его. Изготовленные из таких материалов сковороды и кастрюли позволяют быстро обжарить продукты и сварить пищу.

Величина теплопроводности в численном виде определяется коэффициентом теплопроводности. Самый низкий коэффициент теплопроводности имеет вакуум, который по величине приближается к нулю. Самый высокий имеет недавно созданный материал нового поколения – графен. Его коэффициент теплопроводности равен 5000 Вт/м*К.

Графен — материал будущего

Коэффициент теплопроводности материалов является одной из важнейших характеристик, влияющих на сферу их использования в тех или иных отраслях.

Теплопроводностью называют процесс переноса внутренней энергии от более нагретых тел или частей тела к менее нагретым телам или частям тела.

Коэффициент теплопроводности  – это величина, характеризующая теплопроводящие свойства материалов, которая определяется плотностью теплового потока, проходящего за единицу времени через единицу площади  материала при разности температур в один градус.

Самый низкий коэффициент теплопроводности у вакуума. У абсолютного вакуума он равен нулю, Но как правило,  даже в космосе в межпланетном пространстве имеется некоторое количество материальных частиц, хотя и в очень низкой концентрации. Конечно и в этих условиях, когда теплопроводность близка к нулю, передача тепла также происходит, но только уже за счет излучения.  Таким путем передается к земле и другим планетам тепло от солнца. По этой причине, для лучшей теплоизоляции используют материалы, способные хорошо отражать излучение, при утеплении помещений – прокладывают слой алюминиевой фольги, при изготовлении термосов – серебрят стенки колбы и т.д.

Низкий коэффициент теплопроводности также у воздуха – 0,026 Вт/м*К (при Т=300°К, давлении 100 кПа). По этой причине материалы, имеющие высокую пористость, как правило имеют гораздо более низкий коэффициент теплопроводности, чем основной, составляющий их материал. Исключение могут составлять материалы, состоящие из материалов с изначально более низким, чем у воздуха коэффициентом теплопроводности. Это свойство широкое используется при создании различных теплоизоляционных материалов, хорошие  теплосберегающие свойства которых как правило связаны с их высокой пористостью (минеральная вата, пенопласт, ячеистый бетон и т.д.).
Более высокий коэффициент теплопроводности воды (в среднем 0,6 Вт/м*К) приводит к тому, что при насыщении водой, при замещении в порах воздуха на воду, коэффициент теплопроводности сразу сильно возрастает. Хорошим примером этому может служить промокшая одежда, согреться в которой трудно.

Самый высокий коэффициент теплопроводности из всех известных материалов (5000 Вт/м*К) имеет графен, недавно созданный перспективный для использования в первую очередь в наноэлектроннике уникальный материал – являющийся двумерной модификацией углерода, образованной слоем атомов углерода толщиной в один атом. Заметно меньший, но тем не менее очень высокий коэффициент теплопроводности у алмаза (1001-2600 Вт/м*К). У их родственника по химическому составу графита коэффициент теплопроводности вообще способен меняться в очень широких пределах: от  278 до 2435 Вт/м*К, в зависимости от марки графита, слоистости (коэффициент теплопроводности по направлению слоистости значительно выше, чем перпендикулярно ей) и температуры.

Высокие значения теплопроводности у металлов. У серебра коэффициент теплопроводности 430 Вт/*м*К, у меди – 382-390, у золота – 320, у алюминия – 202-236, у хрома – 93,7, у железа – 92, у олова – 67 Вт/м*К. Причем у сплавов как правило теплопроводность ниже, чем у чистых металлов. Широко меняется теплопроводность у различных видов сталей (сплав железа с углеродом, часто также и с многочисленными другими добавками) в зависимости от содержания углерода и количества и состава прочих присадок.

Использование тех или иных материалов достаточно сильно связано с их теплопроводностью. Например, в системах отопления или при производстве сварочных работ необходима высокая теплопроводность материалов, чтобы быстро и без больших потерь передавать тепло от источника нагрева. При строительстве же дома желательно, чтобы теплопроводность внешних ограждений: крыша, стены, окна и т.д., была низкой. Тогда в холодную погоду дом будет лучше сберегать тепло, а в жаркую сохранять прохладу.

Работы по осушению участка

Теплопроводность  грунта это способность грунта проводить тепло. Оценивается теплопроводность коэффициентом теплопроводности – представляющим собой количество тепла проводимого за единицу времени грунтом через единицу площади при температурном градиенте, равном единице. Измеряться может в различных системах измерений в Вт/м*К, Вт/м*°С, кал/см.с°С, ккал/см.с°С или эрг/см.с°С. Обратная величина коэффициента теплопроводности – удельное тепловое сопротивление, характеризует степень сопротивления грунтов передаче тепла.

Определяется теплопроводность грунта соотношением твердой, жидкой и газообразной фаз, химико-минералогическим составом, структурой и текстурой пород, влажностью, температурой, агрегатным состоянием воды.

Теплопроводность грунта  зависит от его пористости, от того, насколько грунт уплотнен. Объясняется это просто. Если коэффициент теплопроводности большинства минералов, составляющих грунты, колеблется в пределах от 1 до 9 Вт/м*К, то коэффициент теплопроводности воздуха составляет только 0,026 Вт/м*К. Более низкий коэффициент теплопроводности разве что у некоторых газов, ну и естественно в вакууме, там он вообще равен нулю. Поэтому увеличение пористости грунтов в сухом состоянии приводит к уменьшению коэффициента теплопроводности, а его уплотнение к увеличению. Так усредненный коэффициент теплопроводности сухого не утрамбованного грунта будет составлять 0,4 Вт/м*К, а такого же грунта, но только утрамбованного – 1,05 Вт/м*К.

Теплопроводность грунта в значительной степени зависит от его влажности. Это связано с тем, что теплопроводность воды составляет 0,6 Вт/м*К. При увеличении влажности происходит замещение в порах воздуха на воду, соответственно увеличивая его теплопроводность.

При промерзании влажного грунта снова происходит значительное увеличение его теплопроводности, тем более сильное, чем выше его влажность. Дело в том, что коэффициент теплопроводности льда значительно выше, чем коэффициент теплопроводности воды, и составляет 2,33 Вт/м*К. Изменения теплопроводности сухих грунтов после промерзания практически не происходит.

Теплопроводность также зависит от гранулометрического состава. Грунты с более высоким содержание крупных и грубых частиц, гальки и валунов, имеют и более высокую теплопроводность при условии одинаковой влажности.  Разница может составлять до 50%. Это связано с тем, что более тонкодисперсные грунты имеют большую пористость, большее количество неплотных контактов между частицами, имеющих более низкую теплопроводность.

Осадочным и метаморфическим породам свойственна анизотропия. У большей части таких пород коэффициент теплопроводности вдоль напластования выше на 10 – 30%, чем перпендикулярно ему.

В процессе производства строительных работ, в частности при проектировании строительства коммуникаций, во избежание возникновения аварийных ситуаций, экономически неоправданного перерасхода средств при строительстве или дальнейшей эксплуатации, необходимо учитывать теплотехнические свойства грунтов, в том числе и его теплопроводность.

Стройматериалы

Теплопроводность строительных материалов является одной из важнейших их характеристик. Теплопроводность – это свойство материалов передавать тепло путем теплового движения элементарных частиц от участков с более высокой температурой к участкам с более низкой. При строительстве зданий и сооружений, жилых или производственных, в которых необходимо поддержание того или иного теплового режима, чем ниже теплопроводность материалов, из которых сделаны их стены, тем легче создать и поддерживать в них необходимую температуру, тем меньше на это нужно энергии, тем ниже на это затраты. Естественно, что при этом необходимо учитывать и другие свойства, такие как прочность на сжатие, плотность, экологичность, упругость, пожаробезопасность и т.д.

Широкое распространение в течении многих веков использование дерева для строительства домов, особенно в местностях с суровыми, длинными зимами, в первую очередь связано с его низкой теплопроводностью. Коэффициент теплопроводности сосны и ели (поперек волокон) при плотности 500 кг/м3 составляет 0,18 Вт/м*К.  Такие дома легко нагреваются и долго держат тепло. Но и в краях с жарким климатом такие дома тоже хороши, они хорошо сохраняют прохладу.

Каменные дома конечно более прочные, способные веками сохранять неизменными свою прочность, функциональность, не теряя внешней привлекательности. Однако согреть каменный дом достаточно сложно.

Такой замечательный по своей прочности материал как железобетон широко используется для строительства фундаментов, плит перекрытия, дорожных плит и других изделий, но для строительства стен отапливаемых зданий практически не применяется, так как его коэффициент теплопроводности в среднем  составляет 2,4 Вт/м*К. Топить дом из железобетона почти то же, что отапливать улицу.

Такой широко распространенный материал, как керамический (красный) кирпич, имеет коэффициент теплопроводности для полнотелого 0,5 – 0,8 Вт/м*К, щелевой или с техническими пустотами в пределах 0,34 – 0,57 Вт/м*К, а так называемая теплая керамика вообще 0,11 Вт/м*К.

Коэффициент теплопроводности полнотелого силикатного кирпича – 0,7 – 0,8 Вт/м*К, его же щелевого или с  техническими пустотами – 0,4 – 0,66 Вт/м*К.

Газоблок и щелевой керамический кирпич

Коэффициенты теплопроводности таких материалов как стеновые блоки так же различаются очень сильно. К примеру, коэффициенты теплопроводности ячеистых блоков, к которым относятся газобетонные блоки и пеноблоки с плотностью от 500 до 900 кг/м3, имеют коэффициенты теплопроводности в пределах от 0,23 до 0,35 Вт/м*К. У керамзитобетонных блоков при плотности 800 – 1000 кг/м3 – 0,19 – 0,27 Вт/м*К. У арболитовых блоков при плотности от 500 до 600 кг/м3 – 0,095 – 0,12 Вт/м*К.  Наиболее ходовые полистиролбетонные блоки с плотностью 450 – 600 кг/ м3 имеют коэффициент теплопроводности0,115 – 0,145 Вт/м*К.

Наиболее широко распространенные пенопласты – пенополистиролы ПСБ-С 15 – ПСБ-С 50, имеют коэффициенты теплопроводности в пределах 0,038 – 0,043 Вт/м*К. Минераловатные плиты – в пределах 0,07 – 0,08 Вт/м*К.

Наиболее высокая теплопроводность у металлов. У стали (плотность 7850 кг/м3) 58 Вт/м*К, у алюминия (плотность 2600 кг/м3) – 221 Вт/м*К, у меди (плотность 8500 кг/м3) – 407 Вт/м*К. При этом теплопроводность чистых металлов заметно выше теплопроводности сплавов.

Для ориентировочной оценки теплосберегающих свойств материалов часто используют сравнение с кирпичной стеной, то есть какой-либо материал во столько-то раз теплее, чем кирпичная стена, или по сравнению с таким-то материалом кирпичная стена с такими же теплосберегающими свойствами была бы во столько-то раз толще. Эти сравнения не всегда корректны. Во-первых, кирпич в этом случае принимается красный (керамический) полнотелый, хотя сейчас при строительстве чаще используют щелевой с более низкой теплопроводностью. Во-вторых, говоря о теплопроводности какого-либо материала, например газобетона, как правило не упоминают о том, что стена, построенная из него, имеет более высокую теплопроводность, чем он сам, за счет потерь через так называемые «мостики холода» – швы между блоками. А это тоже надо учитывать. Ну а при строительстве стараться мостики холода уменьшать, например за счет кладки не на кладочный раствор, а на клеевые строительные тонкодисперсные смеси, позволяющие уменьшить толщину швов до 1 – 2 мм.

При выбор материалов для строительства дома конечно нужно учитывать далеко не одну только теплопроводность, а целый ряд характеристик. Но и пренебрежение тщательным подбором материалов с учетом и их теплосберегающих свойств тоже, может привести к повышенным энергозатратам во время эксплуатации.

Теплопроводность опилок довольно низкая, благодаря чему долгое время и в городской и сельской местностях они повсеместно широко использовались в качестве утеплителя. И пусть не так часто как ранее, но используются и до сих пор. Еще не так давно при возведении каждого деревянного дома опилки укладывали  и в завалинки для утепления подвалов и подполов, насыпали поверх чердачных перекрытий на крыше, их засыпали в короба, в которых проходили теплотрассы.  Конечно, за последние десятилетия произошел мощный скачок в индустрии производства строительных материалов, большое количество новых материалов с низкой теплопроводностью заслуженно завоевали передовые позиции на рынке строительных материалов, однако по-прежнему, благодаря таким своим качествам как небольшой удельный вес, экологичность, низкая теплопроводность и стоимость, использование опилок по-прежнему  целесообразно.

Коэффициент теплопроводности сухих древесных опилок составляет 0,065 Вт/м*К, что превышает коэффициенты теплопроводности самой древесины, которые составляют у сухой сосны обыкновенной, ели или пихты – 0,09 Вт/м*К. Более низкая теплопроводность опилок чем самого дерева связано с их более высокой пористостью, с  тем, что теплопроводность заполняющего поры воздуха составляет 0,026 Вт/м*К, и чем выше коэффициент пористости сухих опилок, тем ниже их теплопроводность.

При использовании опилок в качестве утеплителя они как правило со временем уплотняются  – слёживаются. При этом уменьшается их пористость и увеличивается коэффициент теплопроводности, который принимается для засыпки из опилок в среднем равным 0,095 Вт/м*К.

Если сравнивать теплоизоляционные свойства опилок и с теплопроводностью других строительных материалов, например таких популярных утеплителей как различные виды минеральной ваты или пенопластов, то разница будет примерно в 2 – 2,5 раза. Стоит ли использовать в том или ином случае для утепления опилки нужно каждый раз исходя из тех или иных реальных условий, таких как доступность и стоимость опилок, того, какими средствами располагает застройщик, каковы требования к степени теплозащиты и т.д.

Например, если утепление будет производиться в условиях повышенной влажности, опилки использовать нежелательно, так как их теплопроводность резко увеличиться при замещении в порах воздуха на воду, ведь коэффициент теплопроводности воды составляет 0,6 Вт/м*К.  Еще хуже будет зимой, когда вода в порах превратиться в лед, так как коэффициент теплопроводности льда составляет вообще 2,33 Вт/м*К. В этом случае лучше использовать материалы с низким водопоглощением, например пенополистирол, пеноплекс, экстрол и т.д.

Наиболее распространено использования опилок в качестве шумо- и теплоизоляции при засыпке их поверх чердачного перекрытия, в междуэтажных перекрытиях. В этих случаях целесообразно опилки обрабатывать средствами огне- и  биозащиты. В качестве биозащиты можно воспользоваться к примеру следующим рецептом: добавляем к десяти частям опилок одну часть извести-пушонки и перемешиваем.

Коэффициент теплопроводности материалов является одной из важнейших характеристик, влияющих на сферу их использования в тех или иных отраслях.

Теплопроводностью называют процесс переноса внутренней энергии от более нагретых тел или частей тела к менее нагретым телам или частям тела.

Коэффициент теплопроводности  – это величина, характеризующая теплопроводящие свойства материалов, которая определяется плотностью теплового потока, проходящего за единицу времени через единицу площади  материала при разности температур в один градус.

Самый низкий коэффициент теплопроводности у вакуума. У абсолютного вакуума он равен нулю, Но как правило,  даже в космосе в межпланетном пространстве имеется некоторое количество материальных частиц, хотя и в очень низкой концентрации. Конечно и в этих условиях, когда теплопроводность близка к нулю, передача тепла также происходит, но только уже за счет излучения.  Таким путем передается к земле и другим планетам тепло от солнца. По этой причине, для лучшей теплоизоляции используют материалы, способные хорошо отражать излучение, при утеплении помещений – прокладывают слой алюминиевой фольги, при изготовлении термосов – серебрят стенки колбы и т.д.

Низкий коэффициент теплопроводности также у воздуха – 0,026 Вт/м*К (при Т=300°К, давлении 100 кПа). По этой причине материалы, имеющие высокую пористость, как правило имеют гораздо более низкий коэффициент теплопроводности, чем основной, составляющий их материал. Исключение могут составлять материалы, состоящие из материалов с изначально более низким, чем у воздуха коэффициентом теплопроводности. Это свойство широкое используется при создании различных теплоизоляционных материалов, хорошие  теплосберегающие свойства которых как правило связаны с их высокой пористостью (минеральная вата, пенопласт, ячеистый бетон и т.д.).
Более высокий коэффициент теплопроводности воды (в среднем 0,6 Вт/м*К) приводит к тому, что при насыщении водой, при замещении в порах воздуха на воду, коэффициент теплопроводности сразу сильно возрастает. Хорошим примером этому может служить промокшая одежда, согреться в которой трудно.

Самый высокий коэффициент теплопроводности из всех известных материалов (5000 Вт/м*К) имеет графен, недавно созданный перспективный для использования в первую очередь в наноэлектроннике уникальный материал – являющийся двумерной модификацией углерода, образованной слоем атомов углерода толщиной в один атом. Заметно меньший, но тем не менее очень высокий коэффициент теплопроводности у алмаза (1001-2600 Вт/м*К). У их родственника по химическому составу графита коэффициент теплопроводности вообще способен меняться в очень широких пределах: от  278 до 2435 Вт/м*К, в зависимости от марки графита, слоистости (коэффициент теплопроводности по направлению слоистости значительно выше, чем перпендикулярно ей) и температуры.

Высокие значения теплопроводности у металлов. У серебра коэффициент теплопроводности 430 Вт/*м*К, у меди – 382-390, у золота – 320, у алюминия – 202-236, у хрома – 93,7, у железа – 92, у олова – 67 Вт/м*К. Причем у сплавов как правило теплопроводность ниже, чем у чистых металлов. Широко меняется теплопроводность у различных видов сталей (сплав железа с углеродом, часто также и с многочисленными другими добавками) в зависимости от содержания углерода и количества и состава прочих присадок.

Использование тех или иных материалов достаточно сильно связано с их теплопроводностью. Например, в системах отопления или при производстве сварочных работ необходима высокая теплопроводность материалов, чтобы быстро и без больших потерь передавать тепло от источника нагрева. При строительстве же дома желательно, чтобы теплопроводность внешних ограждений: крыша, стены, окна и т.д., была низкой. Тогда в холодную погоду дом будет лучше сберегать тепло, а в жаркую сохранять прохладу.

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.