Värmeledningskoefficient för byggmaterial: vad indikatorn betyder + värdetabell

Byggbranschen innebär användning av alla lämpliga material. Huvudkriterierna är säkerhet för liv och hälsa, värmeledningsförmåga, tillförlitlighet. Därefter följer pris, estetiska egenskaper, mångsidighet i användning osv.

Låt oss titta på en av de viktigaste egenskaperna hos byggmaterial – värmeledningskoefficienten, eftersom det är denna egenskap som till stor del avgör till exempel komfortnivån i hemmet.

Vad är KTP för byggmaterial?

Teoretiskt, och praktiskt också, skapar byggmaterial vanligtvis två ytor – en yttre och en inre. Ur fysikens synvinkel strävar alltid det varma området mot det kalla området.

När det gäller byggmaterial kommer värme att sträva från en yta (varmare) till en annan yta (kallare). Det är just materialets förmåga i förhållande till en sådan övergång som kallas – värmeledningskoefficienten eller i förkortning – KTP.

Schema som förklarar värmeledningseffekten: 1 – termisk energi; 2 – värmeledningskoefficient; 3 – temperatur på första ytan; 4 – temperatur på andra ytan; 5 – tjocklek på byggmaterialet

Karakteriseringen av KTP baseras vanligtvis på tester där ett experimentellt exemplar på 100x100 cm tas och en termisk påverkan appliceras med hänsyn till temperaturskillnaden mellan två ytor på 1 grad. Påverkanstiden är 1 timme.

Följaktligen mäts värmeledningsförmågan i Watt per meter per grad (W/m°C). Koefficienten betecknas med den grekiska symbolen λ.

Som standard klassificeras värmeledningsförmågan för olika byggmaterial med ett värde under 0,175 W/m°C som isolerande material.

Modern produktion har bemästrat tekniker för tillverkning av byggmaterial vars KTP-nivå är mindre än 0,05 W/m°C. Tack vare sådana produkter kan en uttalad ekonomisk effekt uppnås när det gäller energiförbrukning.

Faktorers påverkan på värmeledningsförmågan

Varje enskilt byggmaterial har en viss struktur och har ett speciellt fysiskt tillstånd.

Grunden för detta är:

• kristallernas dimension i strukturen;
• fasstillstånd hos ämnet;
• kristallisationsgrad;
• anisotropi i kristallernas värmeledningsförmåga;
• porositetsvolym och struktur;
• värmeflödets riktning.

Allt detta är påverkansfaktorer. Även den kemiska sammansättningen och föroreningar har en viss inverkan på värmeledningsförmågan. Mängden föroreningar, som praxis har visat, har en särskilt uttalad effekt på värmeledningsförmågan hos kristallina komponenter.

Isolerande byggmaterial är en klass av produkter för byggverksamhet, skapade med hänsyn till egenskaper hos värmeledningsförmåga som ligger nära optimala. Men det är extremt svårt att uppnå ideal värmeledningsförmåga samtidigt som andra kvaliteter bibehålls.

I sin tur påverkas värmeledningsförmågan av byggmaterialets driftsförhållanden – temperatur, tryck, fuktighetsnivå och annat.

Byggmaterial med minimal KTP

Enligt forskning har torr luft den lägsta värmeledningsförmågan (cirka 0,023 W/m°C).

Ur synvinkeln av att använda torr luft i byggmaterialets struktur behövs en konstruktion där torr luft befinner sig inuti många slutna utrymmen med liten volym. Konstruktivt presenteras en sådan konfiguration i form av många porer inuti strukturen.

Därav en logisk slutsats: ett byggmaterial vars inre struktur består av porösa formationer bör ha en låg nivå av värmeledningsförmåga.

Dessutom, beroende på materialets maximalt tillåtna porositet, närmar sig värmeledningsförmågan värdet för torr lufts värmeledningsförmåga.

En porös struktur bidrar till skapandet av byggmaterial med minimal värmeledningsförmåga. Ju fler porer av olika volymer materialets struktur innehåller, desto bättre värmeledningsförmåga kan erhållas.

I modern produktion används flera teknologier för att uppnå porositet i byggmaterial.

I synnerhet används teknologier:

• skumbildning;
• gasbildning;
• vattenfyllning;
• svällning;
• införande av tillsatser;
• skapande av fiberramar.

Det bör noteras: värmeledningskoefficienten är direkt kopplad till egenskaper som densitet, värmekapacitet, temperaturledningsförmåga.

Värmeledningsförmågan kan beräknas med formeln:

λ = Q / S *(T₁-T₂)*t,

Där:

• Q – värmemängd;
• S – materialets tjocklek;
• T₁, T₂ – temperaturen på materialets två sidor;
• t – tid.

Medelvärdet av densitet och värmeledningsförmåga är omvänt proportionellt mot porositetsvärdet. Därför, baserat på byggmaterialets strukturdensitet, kan värmeledningsförmågans beroende av den beräknas på följande sätt:

λ = 1,16 √ 0,0196+0,22d² – 0,16,

Där: d – densitetsvärdet. Detta är V.P. Nekrasovs formel, som visar hur ett specifikt materials densitet påverkar dess värmeledningsförmåga.

Fuktens påverkan på byggmaterialets värmeledningsförmåga

Återigen, enligt exempel på användning av byggmaterial i praktiken, framgår det att fukt har en negativ effekt på byggmaterialets värmeledningskoefficient. Det har observerats – ju mer fukt byggmaterialet utsätts för, desto högre blir värdet på värmeledningskoefficienten.

På olika sätt försöker man skydda byggmaterial från fukt. Denna åtgärd är helt befogad med tanke på att värmeledningskoefficienten ökar för vått byggmaterial.

Det är inte svårt att motivera detta. Fuktpåverkan på byggmaterialets struktur åtföljs av fukt i luften i porerna och delvis ersättning av luftmiljön.

Med tanke på att parametern för värmeledningskoefficienten för vatten är 0,58 W/m°C, blir den betydande ökningen av materialets värmeledningskoefficient förståelig.

Det bör också noteras en mer negativ effekt när vatten som tränger in i den porösa strukturen dessutom fryser – förvandlas till is.

Följaktligen är det lätt att beräkna en ännu större ökning av värmeledningsförmågan med tanke på att isens värmeledningskoefficient är 2,3 W/m°C. Ökningen är ungefär fyra gånger jämfört med vattnets värmeledningsförmåga.

En av anledningarna till att avstå från vinterbyggnation till förmån för sommarbygge är just faktorn att vissa byggmaterial kan frysa till och följaktligen öka värmeledningsförmågan.

Härifrån blir byggkraven uppenbara när det gäller att skydda isoleringsmaterial från fukt. Nivån på värmeledningsförmågan ökar ju i direkt proportion till fuktmängden.

En annan punkt som verkar minst lika viktig är den motsatta, när byggmaterialets struktur utsätts för betydande uppvärmning. Mycket hög temperatur provocerar också en ökning av värmeledningsförmågan.

Detta sker på grund av ökad kinetisk energi hos molekylerna som utgör byggmaterialets struktur.

Det finns dock en klass av material vars struktur tvärtom får bättre värmeledningsegenskaper vid stark uppvärmning. Ett sådant material är metall.

Om de flesta vanliga byggmaterial under stark uppvärmning ändrar sin värmeledningsförmåga till det högre, leder stark uppvärmning av metall till motsatt effekt – metallens värmeledningskoefficient minskar.

Metoder för att bestämma koefficienten

Olika metoder används inom detta område, men i praktiken är alla mättekniker samlade i två grupper av metoder:

1. Stationär mätning.
2. Icke-stationär mätning.

Stationär metod innebär arbete med parametrar som är oförändrade över tid eller förändras i liten omfattning. Denna teknik, baserat på praktiska tillämpningar, ger möjlighet till mer exakta resultat av KTP.

Åtgärder för mätning av värmeledningsförmåga, stationär metod tillåts utföras i ett brett temperaturintervall – 20 – 700 °C. Samtidigt anses stationär teknik vara tidskrävande och komplex metod, som kräver mycket tid.

Exempel på en apparat avsedd för mätning av värmeledningskoefficient. Det är en av de moderna digitala konstruktionerna som ger snabba och exakta resultat.

En annan mätteknik – icke-stationär, verkar enklare, kräver från 10 till 30 minuter för utförande. Dock är temperaturintervallet betydligt begränsat. Trots det har metoden fått stor användning inom produktionssektorn.

Tabell över byggmaterialens värmeledningsförmåga

Det är inte meningsfullt att mäta många befintliga och vanliga byggmaterial.

Alla dessa produkter har vanligtvis testats upprepade gånger, baserat på vilket en tabell över värmeledningsförmåga för byggmaterial har sammanställts, som innehåller nästan alla material som behövs på byggarbetsplatsen.

En variant av en sådan tabell visas nedan, där KTP – värmeledningskoefficient:

Vi rekommenderar även att du läser våra andra artiklar där vi berättar om hur du väljer isolering på rätt sätt:

1. Isolering för mansardtak.
2. Material för invändig isolering av hus.
3. Isolering för tak.
4. Material för utvändig värmeisolering.
5. Isolering för golv i ett trähus.

Slutsatser och användbar video om ämnet

En tematiskt inriktad video som förklarar i detalj vad KTP är och 'vad man äter det med'. Genom att bekanta sig med materialet i videon får man goda chanser att bli en professionell byggare.

En uppenbar sak – en blivande byggare måste känna till värmeledningsförmåga och dess beroende av olika faktorer. Denna kunskap hjälper till att bygga inte bara kvalitativt utan med hög grad av tillförlitlighet och hållbarhet. Att använda koefficienten är i själva verket en verklig besparing av pengar, till exempel på betalning av samma kommunala tjänster.

Om du har frågor eller värdefull information om artikelns ämne, lämna gärna dina kommentarer i blocket nedan.