Реферат теплопроводность строительных материалов

Обновлено: 05.07.2024

Теплоизоляционными называют строительные материалы, которые обладают малой теплопроводностью и предназначены для тепловой изоляции строительных конструкций жилых, производственных и сельскохозяйственных зданий, поверхностей производст¬венного оборудования и агрегатов (промышленных печей, турбин, трубопроводов, камер холодильников и пр.). Эти материалы имеют небольшую среднюю плотность — не выше 600 кг/м , что достигается повышением пористости.

Содержание

Прикрепленные файлы: 1 файл

Содержание закревская.doc

Теплопроводность…………………………………… ……………………..4-6
Плотность……………………………………………………… ……………6-9
Пористость…………………………………………………… ……………9-10
Влажность……………………………………………………… …………….10
Водопоглощаемость………………………………… …………………. 11-12
Паропроницаемость, водопроницаемость, водоустойчивость………. 12-13
Теплоустойчивость………………………………… …………………….14-16
Химическая и биологическая устойчивость……………………………16-17
Огнестойкость…………………………………………… ……………….17-19
Звукопоглощение и звукоизоляция……………………………………..1 9-20

Список используемой литературы………………………………………….22

Теплоизоляционными называют строительные материалы, которые обладают малой теплопроводностью и предназначены для тепловой изоляции строительных конструкций жилых, производственных и сельскохозяйственных зданий, поверхностей производственного оборудования и агрегатов (промышленных печей, турбин, трубопроводов, камер холодильников и пр.). Эти материалы имеют небольшую среднюю плотность — не выше 600 кг/м , что достигается повышением пористости.

В строительстве тепловая изоляция позволяет уменьшить толщину ограждающих конструкций (стен, кровли), снизить расход основных материалов (кирпича, бетона, древесины), облегчить конструкции и понизить их стоимость, уменьшить расход топлива в эксплуатационный период. В технологическом и энергетическом оборудовании тепловая изоляция снижает потери теплоты, обеспечивает необходимый температурный режим, снижает удельный расход топлива на единицу продукции, оздоровляет условия труда. Чтобы получить достаточный эффект от применения тепловой изоляции, в инженерных проектах производятся соответствующие тепловые расчеты, в которых принимаются конкретные разновидности теплоизоляционных материалов и учитываются их теплофизические характеристики. Эти мероприятия позволяют успешно решать проблему экономии топливно-энергетических ресурсов.

Теплоизоляционные материалы, как правило, имеют характерные свойства, благодаря которым они способны прослужить долгое время даже при жесткой эксплуатации. А качественная изоляция позволяет использовать меньший коэффициентом теплового обмена, что снижает нагрузку на компрессор.

Базовой характеристикой, которая должна быть присуща теплоизоляционному материалу, является низкая теплопроводность.
Теплопроводность характеризуется количеством теплоты (Дж), проходящей в течение 1 ч через образец материала толщиной 1 м, площадью 1 м 2 , при разности температур на противоположных плоскопараллельных поверхностях в 1 К.

Теплопроводность — способность материала передавать через свою толщу тепловой поток, возникающий вследствие разности температур на противоположных поверхностях. Различные материалы проводят теплоту по-разному: одни быстрее (например, металлы), другие медленнее (теплоизоляционные материалы).

Теплопроводность обозначают буквой ƛ (лямбда) и выражают в Вт/(м К). К теплоизоляционным относят материалы с теплопроводностью не более 0,175 Вт/(м • К) при средней температуре слоя 298 К и влажностью, нормированной ГОСТами или ТУ. Коэффициент теплопроводности базовых конструкций должен лежать в пределах 0,03-0,04 Вт/(м*К)

Теплопроводность зависит от средней плотности материала (с увеличением средней плотности теплопроводность возрастает), его структуры, пористости, влажности и средней температуры слоя материала. С увеличением влажности материала теплопроводность резко возрастает, при этом понижаются его теплоизоляционные свойства. Поэтому все теплоизоляционные материалы хранят в помещении или под навесом, а в теплоизоляционной конструкции защищают от попадания влаги покровным слоем.

Теплопроводность определяют на специальном приборе Между термостатированными плитами 1 и 3, при помощи которых создают и поддерживают необходимую разность температур, устанавливают образец 2 размером 250 х 250 мм, толщиной 10—50 мм. Между образцом и нижней плитой 1 помещают теплоэлектрические преобразователи; 5 - тепломер; 6 - теплоизолиро ка. Температуру на поверхностях измеряют термоэлектрическими преобразователями (по две термопары (4) на каждую сторону образца). Поток теплоты создается сверху вниз.

При испытании образец 2 укладывают на тепломер и плотно прижимают верхней термостатированной плитой 3, устанавливают температуру верхней и нижних плит 1,3 в зависимости от условий эксплуатации материала и затем вычисляют теплопроводность по формуле

где q—тепловой поток, проходящий через образец площадью 1 м 2 , Вт/м 2 ; 8—толщина образца, м; t₂ —температура соответственно верхней и нижней поверхностей образца, К.

Полученное значение теплопроводности относится к средней температуре / испытаний. Теплопроводность конструкции выше, чем теплопроводность самого материала, за счет наличия крепежных деталей, увеличения средней плотности вследствие уплотнения (для волокнистых материалов) и т. д.

Теплоемкость — способность материала при нагревании поглощать теплоту. Теплоемкость определяется отношением количества теплоты, сообщаемого телу, к соответствующему изменению температуры:

где С—теплоемкость тела, Дж/К; Q — количество теплоты, сообщаемое телу, Дж; Т — изменение температуры при нагревании тела, К.

Удельной теплоемкостью называется отношение теплоемкости к массе тела:

где с — удельная теплоемкость тела, Дж/(кг-К); т — масса тела, кг.

По основной теплофизической характеристике — теплопроводности — теплоизоляционные материалы делят на три класса: А — малотеплопроводные, Б — среднетеплопроводные и В — повышенной теплопроводности. Классы отличаются величиной теплопроводности материала, а именно: при средней температуре 25°С материалы класса А имеют теплопроводность до 0,06 Вт/(м-К), класса Б — от 0,06 до 0,115 Вт/(м-К), класса В — от 0,115 до 0,175 Вт/(м-К).

Наблюдаются исключения из этой зависимости, когда с повышением температуры материала теплопроводность его не повышается, а снижается, например у магнезитовых огнеупоров, металлов.

Другое свойство это средняя плотность – ее величина вычисляется отношением массы вещества к занимаемому им объему. Она определяется как соотношений кг/м3. Плотность определяют по формуле:

где т — масса материала, кг (г, т); V— объем, занимаемый этим материалом, м 3 (см 3 ).

У теплоизоляционных материалов средняя плотность гораздо ниже плотности большинства строительных материалов, это обусловлено большой пористостью теплоизоляционных материалов. В настоящее время в строительстве применяются теплоизоляционные материалы, плотность которых составляет от 17 до 600 кг/м3, в зависимости от их назначения.

Теплоизоляционные свойства тем лучше, чем меньше средняя плотность сухого материала при температурном режиме, свойственном ограждающим конструкциям зданий.

Средняя плотность — величина, определяемая отношением массы т тела или вещества ко всему занимаемому объему V, включая имеющиеся поры и пустоты. Среднюю плотность р (г/см 3 , кг/м 3 ) для штучных изделий, рулонных и шнуровых материалов, изделий и материалов с плоской поверхностью в состоянии естественной влажности вычисляют по формуле (ГОСТ 17177—94)

где W— массовая влажность изделия или материала, %.

Знание плотностной характеристики теплоизоляционного материала дает массу информации о его теплоизоляционных и прочностных свойствах. Чем меньше средняя плотность материала, тем меньше его теплопроводность. Однако, чем меньше этот показатель, тем хуже его монтажная прочность и часто больше водопоглощение, а следовательно, такая конструкция может быть менее долговечна. Для различных теплоизоляционных материалов в условиях работы в конкретной конструкции имеется свой оптимум по средней плотности.

Поскольку пористость непосредственно влияет на величину средней плотности, теплоизоляционные материалы обычно различают не по пористости, а по средней плотности. Их делят на три группы: особо легкие OJI (и наиболее пористые), имеющие марку по средней плотности (в кг/м 3) в сухом состоянии 15, 25, 35, 50, 75 и 100; легкие (Л) — 125, 150, 175, 200, 225, 300 и 350 и тяжелые (Т) — 400, 450, 500 и 600. Материалы, имеющие среднюю плотность между указанными марками, относят к ближайшей большей марке. При средней плотности 500—700 кг/м 3 материалы используют с учетом их несущей способности в конструкциях, т. е. как конструкционнотеплоизоляционны е.

Для определения средней плотности необходимо знать массу материала в состоянии естественной влажности, его объем и влажность. Массу материала находят взвешиванием, а влажность — высушиванием образца при температуре (105 ± 5)°С. Объем образца материала определяют одним из следующих методов.

Объем штучных, рулонных и шнуровых изделий вычисляют по формулам на основании линейных размеров.

Толщину уплотняющих минераловатных и стекловолокнистых изделий (плит, прошивных матов) измеряют толщиномером.

Масса диска 4 с трубкой 3 толщиномера создает удельные нагрузки, предусмотренные соответствующими стандартами (ГОСТами) или техническими условиями (ТУ) на эти материалы. Так, для изделий, не содержащих связующее вещество, удельная нагрузка равна 0,0001 МПа. Для изделий, содержащих связующее вещество и имеющих плотность не более 175 кг/м 3 , — 0,0005 МПа. Для изделий, содержащих связующее вещество и имеющих плотность более 175 кг/м 3 , удельная нагрузка равна 0,002 МПа.

Объем рыхлых волокнистых материалов (минеральной и стеклянной ваты) определяют на специальном приборе, который металлическим диском 2, создающим удельное давление 0,002 МПа, уплотняет материал. В цилиндре 1 прибора помещают горизонтальными слоями испытуемый материал массой 0,5 кг; на него с помощью подъемного устройства допускают металлический диск и выдерживают в таком состоянии в течение 5 минут. Затем по шкале, нанесенной на стержень 3, замеряют высоту h и подсчитывают объем V nо формуле

где R — радиус цилиндра, м; h — высота сжатого слоя материала в цилиндре, м.

Плотность сыпучих зернистых материалов (вспученных перл итов, вермикулита, совелита- порошка и др.) определяют отношением массы материала, засыпанного в мерный сосуд, к объему этого сосуда.

Пробу материала насыпают через воронку (рис. 2.3) с высоты 10 см в предварительно взвешенный сосуд до образования над его верхом конуса, который удаляют без уплотнения вровень с краями сосуда линейкой. Этот сосуд с материалом взвешивают.

Плотность пробы р, кг/м 3 , вычисляют по формуле

где т₁ — масса мерного сосуда, кг; т₂ — то же с пробой, кг; V— объем мерного сосуда, м 3 ; W— влажность пробы материала, %.

Пористость — степень заполнения объема материала порами. Истинной, или общей, пористостью изделия П_н (%) называют отношение объема пор К_пор к полному объему изделия:

Истинная пористость может быть подсчитана по формуле

где р₀б — объемная масса изделия, г/см 3 ; р — плотность изделия, г/см 3 .

Известно, что чем меньше средняя плотность материала, тем лучше его теплоизоляционные свойства при средней температуре (20—25 °С) слоя. Это определяется высокой пористостью материалов, т. е. наличием большого количества воздуха в порах, у которого очень низкая теплопроводность (0,027 Вт/(м • К) при температуре 20 °С в спокойном состоянии).

Теплоизоляционные свойства материалов зависят не только от числового значения пористости, но и от вида материала, структуры пор, их размеров и формы, степени равномерности расположения пор в материале, а также от того, являются ли поры закрытыми или сообщаются одна с другой и с окружающим воздухом (открытая пористость). Наилучшими теплоизоляционными свойствами обладают материалы с равномерно расположенными мелкими порами.

От пористости зависят основные свойства материалов: теплопроводность, водопоглошение, морозостойкость, прочность

Пористость теплоизоляционных материалов может составлять до 90 и даже до 98%, а супертонкое стекловолокно имеет пористость до 99,5%. Между тем такие конструкционные материалы, как тяжелый цементный бетон, имеет пористость до 9— 15%, гранит, мрамор — 0,2—0,8%, керамический кирпич -25—35%, сталь — 0, древесина.

Еще одним свойством является влажность – накопление жидкости в материале. Теплопроводность теплоизоляционных и строительных материалов значительно растет с увеличением влажности.

Теплопроводность, конвекция, излучение как способы передачи тепла. Зависимость теплозащитной способности стены от общего сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции сооружения. Коэффициент теплопроводности и толщине строительного материала.

Рубрика	Строительство и архитектура
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	25.12.2011
Размер файла	18,6 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Теплопроводность в строительстве

В холодную, дождливую, ветреную погоду мы всегда стремимся вернуться в теплый дом, где можно, сняв пальто, почувствовать себя в тепле и уюте. Наружные стены, окна, крыша (т.е. ограждающие конструкции) защищают наш дом от низких температур, сильного ветра, осадков в виде дождя и снега и других атмосферных воздействий. При этом они препятствуют прониканию тепла из внутреннего помещения наружу вследствие своего сопротивления теплопередаче. В зависимости от толщины материала конструкция может иметь различное сопротивление теплопередаче: чем больше толщина материала, тем лучшими теплозащитными свойствами обладает ограждение.

Тепло может передаваться разными способами: теплопроводностью, конвекцией, излучением.

В чистом виде теплопроводность наблюдается только в сплошных твердых телах. Тепло передается непосредственно через материал или от одного материала другому при их соприкосновении. Высокой теплопроводностью обладают плотные материалы - металл, железобетон, мрамор. Воздух имеет низкую теплопроводность. Поэтому через материалы с большим количеством замкнутых пор, заполненных воздухом, тепло передается плохо, и они могут использоваться как теплоизоляционные (семищелевой кирпич, пенобетон, вспененный полиуретан, пенопласт).

Конвекция характерна для жидких и газообразных сред, где перенос тепла происходит в результате движения молекул. Конвективный теплообмен наблюдается у поверхности стен при наличии температурного перепада между конструкцией и соприкасающимся с ней воздухом. В окнах жилых домов конвективный теплообмен происходит между поверхностями остекления, обращенными внутрь воздушной прослойки. Нагреваясь от внутреннего стекла, теплый воздух поднимается вверх. При соприкосновении с холодным наружным стеклом воздух отдает свое тепло и, охлаждаясь, опускается вниз. Такая циркуляция воздуха в воздушной прослойке обусловливает конвективный теплообмен. Чем больше разность температур поверхностей, тем интенсивнее теплообмен между ними.

Излучение происходит в газообразной среде путем передачи тепла с поверхности тела через пространство (в виде энергии электромагнитных волн). Благодаря лучистому теплообмену поверхность Земли обогревается Солнцем, находящимся от нее на расстоянии многих световых лет.

Аналогичным образом осуществляется передача тепла излучением между двумя поверхностями, расположенными в стене и разделенными воздушной прослойкой. Нагретая поверхность радиатора излучает тепло и обогревает помещение. Чем выше температура поверхности отопительного прибора, тем сильнее обогревается помещение.

Все тела, имеющие температуру выше абсолютного нуля, излучают тепло, которое частично отражается, частично поглощается. Если вся падающая на тело лучистая энергия отражается, то такое тело называется абсолютно белым. Если вся падающая энергия поглощается, то тело называется абсолютно черным.

Строительные материалы также частично отражают и частично поглощают энергию, хотя и в меньшей степени, чем абсолютное белое и абсолютно черное тела. Они называются серыми телами.

Светлая и гладкая поверхность отражает большую часть падающей энергии. Чем темнее и шершавее поверхность тела, тем больше энергии она поглощает. Поглощенная телом лучистая энергия превращается в тепловую и вызывает повышение температуры. Поэтому для уменьшения перегрева помещений верхнего этажа в летнее время целесообразно покрытие крыши делать из оцинкованной кровельной стали, а не из рубероида. Благодаря блестящей светлой поверхности сталь отражает значительную часть излучения и нагревается меньше, чем рубероид, имеющий темную поверхность и интенсивнее поглощающий лучистую энергию.

теплопроводность строительство передача тепло

Передача тепла через стены осуществляется главным образом вследствие теплопроводности. Количество тепла, проходящего через стену, зависит от коэффициента теплопроводности материала Я. Чем он выше, тем больше теплоты проходит через материал и тем хуже его теплозащита. Различные строительные материалы имеют разные коэффициенты теплопроводности. На них влияют различные факторы, в частности, плотность и влажность материала.

Влажность способствует повышению теплопроводности: сырой материал имеет больший коэффициент теплопроводности и обладает худшими теплозащитными характеристиками по сравнению с сухим. Это вызвано тем, что при увлажнении материала его поры заполняются водой, имеющей высокий коэффициент теплопроводности (приблизительно в 20 раз больший, чем воздух). Чем больше влаги впитывает материал, тем выше становится его теплопроводность. Например, при повышении влажности стен, окон, чердачных перекрытий, полов первого этажа.

На теплопотери через ограждения наибольшие влияние оказывает их способность передавать тепло, которое зависит от коэффициента теплопроводности и толщины материала. Чем меньше коэффициент теплопроводности и толще стена, тем больше ее термическое сопротивление (передача тепла) и лучше ее теплозащитные свойства

Кроме того, количество теряемого тепла зависит от сопротивления теплообмену конвекцией и излучением у поверхности внутренней и наружной стен. Чем интенсивнее происходит теплообмен, тем больше тепла теряется из помещения и передается внутренней поверхности конструкции или отдается поверхностью стены наружу, тем меньше сопротивление теплообмену и хуже теплозащита.

Таким образом, теплозащитная способность стены, ее сопротивление теплопередаче зависят от интенсивности передачи тепла на трех участках (у внутренней поверхности, в толще ограждения, у наружной поверхности), каждый из которых имеет свое сопротивление. Общее сопротивление теплопередаче представляет собой их сумму.

В холодное время года в помещении всегда бывает теплее, чем на улице. Чем лучше теплозащитные качества дома, тем уютнее человек чувствует себя в нем.

Температура тела человека выше температуры окружающего воздуха и предметов (за исключением отопительных приборов и т.п.). Поэтому находящийся в комнате человек постоянно теряет какое-то количество тепла в процессе теплообмена. При нормальной температуре (18 - 20°С) теряется около 116 Вт, причем больше половины путем излучения, около 20% - испарением через кожу и легкие, остальное в результате конвекции и теплопроводности. Считается, что такие условия для человеческого организма наиболее благоприятны. Если температура воздуха поднимается выше нормальной, то организм охлаждает себя благодаря интенсивному испарению воды, т.е. выделяя пот. А при температуре ниже нормальной потери человеком тепла увеличиваются за счет излучения. Чем ниже температура, тем интенсивнее человек выделяет тепло.

В жилом доме теплообмен человека с окружающими его строительными конструкциями происходит, в первую очередь, со стенами и окнами, граничащими с холодным наружным воздухом. Чем холоднее их поверхность, тем лучше она поглощает тепло, излучаемое человеком. Такое интенсивное излучение может привести к переохлаждению организма. Во избежание этого наружные ограждающие конструкции должны быть спроектированы таким образом и обладать такими теплозащитными качествами, чтобы температура на их поверхности не опускались ниже определенно нормируемой и не приводила к переохлаждению.

Кроме того, следует иметь в виду, что в воздухе всегда содержится некоторое количество влаги, которое выделяется человеком и цветами, а также при бытовых процессах - стирке, приготовлении пищи и др. В воздухе влага содержится в виде пара. Чем теплее воздух, тем больше в нем влаги. При охлаждении воздуха избыточная влага выпадает из него в виде мелких капель.

Наиболее благоприятной для человека является относительная влажность внутреннего воздуха, равная 50-60%. При ее повышении испарение влаги с поверхности тела человека затрудняется и он начинает испытывать дискомфорт. Слишком сухой воздух в помещении также нежелателен, так как он вызывает пересыхание слизистой оболочки горла, носа и т.д.

При нормативной влажности внутреннего воздуха жилых домов 55% наружные стены должны обладать такими теплозащитными характеристиками, чтобы влага, находящаяся в воздухе, не выпадала на внутренней поверхности стен в виде конденсата, а человек, находящийся в помещении, не переохлаждался в результате теплообмена с холодными наружными стенами.

Исходя из этого нормируются теплозащитные характеристики стены. Оптимальным считается такое сопротивление теплопередаче, при котором температура внутренней поверхности стены отличается от температуры внутреннего воздуха не более чем на 6°С. Эта величина называется нормативным температурным перепадом. Если в помещении температура воздуха составляет 18°С, то на поверхности стены температура должна быть не ниже 12°С.

Учитывая, что топливо стоит достаточно дорого и цены на него постоянно растут, ограждающие конструкции дома должны быть сделаны таким образом, чтобы в нем сохранялось максимальное количество тепла и лишь незначительная часть уходила наружу.

Во избежание запотевания окон и для обеспечения комфортных условий в помещении температура на внутренней поверхности остекления должна отличаться от температуры внутреннего воздуха не более чем на 9°С.

В основу теплозащитных требований к перекрытиям верхнего этажа помимо традиционных ограничений теплопотерь и уменьшения количества тепла, отдаваемого телом человека, легло требование отсутствия конденсации водяных паров на поверхности потолка. Оно вызвано тем, что внутренний теплый воздух, содержащий водяные пары, соприкасаясь с поверхностью перекрытия, имеющего температуру ниже точки росы, может конденсироваться, а образовавшиеся капли будут стекать на пол или стены, вызывая их отсыревание. Также следует иметь в виду, что теплый, а следовательно, легкий воздух поднимается вверх к потолку. Из-за более высокой температуры внутреннего воздуха под потолком потеря тепла верхними перекрытиями происходит более интенсивно. Поэтому верхние перекрытия должны быть утеплены так, чтобы температура на поверхности потолка отличалась от температуры внутреннего воздуха не более чем на 4°С.

Благодаря более высокой температуре на поверхности потолка (по сравнению со стенами, окнами, полом) температура воздуха в комнате распределяется равномернее в результате излучения тепла от потолка на пол и наружные стены.

Находясь в помещении, человек почти постоянно соприкасается с поверхностью пола, температура которого хотя и близка к температуре внутреннего воздуха, но всегда значительно ниже температуры стопы человека. Поэтому при постоянном контакте стоп с более холодной поверхностью пола может произойти переохлаждение ног. Если количество тепла, отдаваемого ступней человека, меньше количества тепла, вырабатываемого терморегулирующей системой организма, то ноги остаются теплыми и переохлаждения не наступает. Если через стопу теряется больше тепла, то стопы переохлаждаются. Поскольку на ступне человека находится очень много нервных рецепторов, то именно переохлаждение ног приводит к различным простудным заболеваниям, радикулиту и др.

При ступании на пол босой ногой в течение первой минуты температура поверхности пола в месте соприкосновения резко возрастает у всех типов полов. В дальнейшем температура пола не повышается или повышается незначительно. При этом потери тепла через стопы компенсируются системой терморегуляции человека, и ноги не переохлаждаются. Полы, на которых не проходит переохлаждения ног, называются теплыми. К ним относятся деревянные (дощатые, паркетные) полы, а также полы с покрытием линолеумом на теплозвукоизоляционной основе.

Если после быстрого повышения температуры пола в месте соприкосновения с ногой температура ноги снижается, это свидетельствует о том, что теплопотери через ступню больше количества тепла, которое организм человека может компенсировать. Такие полы называют холодными. К холодным относятся бетонные, каменные, земляные полы, а также полы из керамических плиток.

Температура поверхности полов должна быть ниже температуры внутреннего воздуха помещения не более чем на 2°С. Кроме того, поверхность полов должна плохо усваивать тепло, передающееся от ноги человека [иметь показатель теплоусвоения не более 12 Вт/ (м'°С)]. Этим требованиям отвечают деревянные полы, полы с покрытием ворсолином, линолеумами на теплозвукоизоляционной основе, а также полы с использованием этих материалов по утепленным перекрытиям первого этажа.

Подобные документы

Расчет сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции. Определение толщины слоя утеплителя при вычисленном сопротивлении. Вычисление фактического значения термического сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции и коэффициента теплопередачи.

контрольная работа [139,9 K], добавлен 23.03.2017

Определение коэффициента теплопроводности строительного материала и пористости цементного камня. Сырье для производства портландцемента. Изучение технологии его получения по мокрому способу. Свойства термозита, особенности его применения в строительстве.

контрольная работа [45,0 K], добавлен 06.05.2013

Определение сопротивления теплопередаче теплоэффективного трехслойного блока. Расчет коэффициента теплопроводности кирпича керамического (полнотелого и пустотелого) и кирпича керамического одинарного. Особенности использования пирометра Testo 830-T1.

дипломная работа [800,8 K], добавлен 09.11.2016

Физические свойства и характеристики арболита. Сырье для его производства. Зависимость теплопроводности и плотности арболита от вида заполнителя. Технология производства строительного материала. Повышение его прочности. Изделия, изготавливаемые из него.

реферат [43,0 K], добавлен 16.06.2014

Обзор разработки генерального плана участка, определение требуемого сопротивления теплопередаче ограждающей конструкции стены методом интерполяции. Расчет показателей экономичного использования строительного объёма здания по отношению к рабочей площади.

практическая работа [540,3 K], добавлен 14.03.2012

Теплопотери различных типов домов: рядовая секция дома блокированного типа и основные физические величины теплозащиты. Теплопроводность, влагосодержание и плотность материала, увлажнение и теплоизолированность, климатология распределения температур.

презентация [530,2 K], добавлен 25.10.2012

Плотность, теплопроводность, термическое сопротивление строительных материалов. Теплопередача в однородном ограждении при установившемся потоке тепла. Общая последовательность выполнения технического расчета. Влажностное состояние ограждающих конструкций.

Актуальность: изучение современных достижений науки и техники в области теплообмена на экспериментальном уровне вызывает живой интерес в исследовании данной темы.

В зимнее время года возникает необходимо утеплять как самих себя, так и своё жильё, желательно используя современные достижения науки. Изучение этих достижений и определило выбор темы исследования.

Объект: исследования - процесс теплопередачи.

Цель: исследовать теплопроводность строительных материалов

1 Изучить теоретический материал по данному вопросу.

2. Экспериментально определить зависимость скорости теплопроводности от разности температур.

3 Научиться находить коэффициент теплопроводности.

3 Исследовать теплопроводность твердых тел.

4 Сделать выводы о полученных результатах.

Методы исследования:анализ, синтез, сравнение, обобщение; измерение температуры, времени с помощью термометра и часов.

Теплопроводность — способность материальных тел к переносу энергии (теплообмену) от более нагретых частей тела к менее нагретым частям тела, осуществляемому хаотически движущимися частицами тела (атомами, молекулами, электронами и т. п.).Такойтеплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества.

Теплопроводностью называется количественная характеристика способности тела проводить тепло. В сравнении тепловых цепей с электрическими это аналог проводимости.

Количественно способность вещества проводить тепло характеризуется коэффициентом теплопроводности. Эта характеристика равна количествутеплоты, проходящему через однородный образец материала единичной длины и единичной площади за единицу времени при единичной разнице температур (1 К). В системе СИ единицей измерения коэффициента теплопроводности является Вт/(м·K).

Коэффициент теплопроводности равен количеству тепла, в килокалориях, проходящего через стену толщиной 1 м, площадью 1 кв.м. за 1 час при разности температур на двух противоположных поверхностях стен в 1 град.
Теплопроводность материала зависит от степени его пористости, характера пор, вида материала, влажности, объёмного веса и средней температуры.при которой присходит передача тепла. Упористых материалов тепловой поток проходит через их массу и через поры, наполненные воздухом. Теплопроводность воздуха очень низка ( 0,02 ), вследствие чего он оказывает большое термическое сопротивление прохождению теплового потока. Коэффициент теплопроводности сухих пористых материалов является промежуточной величиной между коэффициентами теплопроводности их вещества и воздуха. Чем больше пористость ( т.е. чем меньше объёмный вес материала ), тем меньше коэффициент теплопроводности.
Величина пор материала также оказывает влияние на коэффициент его теплопроводности. Мелкопористые материалы менее теплопроводны, чем крупнопористые. Материалы с замкнутыми порами имеют меньшую теплопроводность, чем материалы с сообщающимися порами. Это объясняется тем, что при крупных и сообщающихся порах в них возникает движение воздуха, сопровождающееся переносом тепла ( конвекция ) и повышением суммарного коэффициента теплопроводности.

В таблице 1 приведеныкоэффициенты теплопроводности теплоизоляционных материалов и для сравнения — коэффициенты теплопроводности некоторых других строительных материалов.

Материалы	Объёмный вес, кг/куб.м.	Коэффициент теплопроводности, ккал/м.час.град
Минеральная вата	200 - 400	0,05 - 0,08
Торфяные плиты	0,08
Древесноволокнистые плиты	0,07
Пробковые плиты	0,04
Поропласты	0,03
Асбозурит	400 - 800	0,08 - 0,20
Газостекло	250 - 300	0,05 - 0,07
Совелит	350 - 500	0,08 - 0,10
Гранит	2,5
Кирпич	0,7
Бетон	2000 - 2400	1,10 - 1,30

Как оформить тьютора для ребенка законодательно: Условием успешного процесса адаптации ребенка может стать.

Основные факторы риска неинфекционных заболеваний: Основные факторы риска неинфекционных заболеваний, увеличивающие вероятность.

Актуальность работы: обусловлена острой необходимостью исследования свойств строительных материалов, и изучить их пожаростойкость.

Как сделать свой дом теплым, экологически чистым и пожаробезопасным?

Целью данной работы является исследование теплопроводности природных и искусственных строительных материалов и их пожаростойкость.

Для достижения этой цели определили следующие задачи:

Изучить литературу по теме теплопроводность и теплоизоляция.
Освоить методику исследования определения теплопроводности материалов.
Дать количественную оценку проводящих свойств образцов как отношение изменения температуры к времени, за которое это изменение произошло.
Сравнить экспериментальные и табличные значения теплопроводности материалов.

6. Изучить пожарную безопасность строительных материалов.

В холодную, дождливую, ветреную погоду мы всегда стремимся вернуться в теплый дом, где можно, сняв пальто, почувствовать себя в тепле и уюте. Наружные стены, окна, крыша защищают наш дом от низких температур, сильного ветра, осадков в виде дождя и снега и других атмосферных воздействий. При этом они препятствуют прониканию тепла из внутреннего помещения наружу вследствие своего сопротивления теплопередаче.

Из чего построить дом? Его стены должны обеспечить здоровый микроклимат без лишней влаги, плесени, холода. Это зависит от их физических и механических свойств.

За ХХ век в мире произведено столько материалов, сколько за всё предшествующее тысячелетие. Научные исследования позволили существенно улучшить оптические, химические, тепловые и другие свойства уже известных материалов и создать тысячи новых, которых не знала природа.

Строительный бум в России ХХI века породил спрос на теплоизолирующие материалы и конструкции. Кроме того, с началом 2000 года в силу вступили новые требования к теплозащите ограждающих конструкции. Утепление зданий современными строительными материалами позволяет значительно снизить теплопотери. Разумеется, строить лучше всего из материалов, которые обладают малой теплопроводностью.

2.1 Физические свойства материалов.

Плотность — величина, измеряемая отношением массы' вещества к занимаемому объему.

Влажность — массовая доля воды в материале, выраженная в процентах.

Для определения влажности образец взвешивают сначала во влажном, а затем в абсолютно сухом состоянии. Высушивают материал до полного удаления влаги в лабораторных условиях (в сушильном шкафу) при температуре 110°С. Материал, влажность которого равна 0, называют абсолютно сухим, при равенстве ее' влажности окружающего воздуха — воздушно-сухим.

Водопроницаемость, т. е. способность материала пропускать воду под давлением, измеряют количеством воды, прошедшей через 1 см 2 площади поверхности материала в течение 1 ч при постоянном давлении. Особо плотные материалы (битум, стекло, сталь и др.), а также достаточно плотные материалы с мелкими порами (специальный бетон) практически водонепроницаемы, остальные водопроницаемы.

Морозостойкость — способность материала в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное и' попеременное замораживание и оттаивание. Материал' считают морозостойким, если он после испытания не имеет выкрашиваний, трещин, расслаивания, потери массы более 5% и прочности более 25%.

Теплопроводность — способность материала передавать теплоту от одной поверхности к другой. За единицу количества теплоты принят 1 джоуль (Дж). С увеличением влажности и плотности «материала возрастает его теплопроводность.

Теплоемкость — количество теплоты, которое требуется для нагревания какого-либо тела на 1 кельвин' (К).

Механические свойства материалов.

Прочность — свойство материала сопротивляться разрушению под действием нагрузок или других факторов. Пределом прочности называется условное напряжение, отвечающее наибольшей нагрузке, предшествовавшей разрушению образца материала. Предел прочности определяют нагружением образцов материала до разрушения на прессах или разрывных машинах. Хрупкие материалы испытывают главным образом на сжатие, пластичные— на растяжение.

Многие строительные материалы характеризуются в технических условиях так называемыми марками, совпадающими по величине с пределом прочности (при сжатии). Например, тяжелый бетон бывает марок (М) 100, 150, 200, 300, 400, 500 и 600 кирпич—50, 75, 100, 125, 150 и т. д.

Твердость — способность материала сопротивляться прониканию в него другого, более твердого тела. Твердость материала не всегда соответствует его прочности. Материалы с разными пределами прочности могут обладать одинаковой твердостью. Существует несколько способов определения твердости материала. Например, твердость однородных каменных материалов определяют по специальной шкале, составленной из десяти минералов, которые расположены по степени возрастания твердости. Испытуемый материал царапают минералами шкалы, результаты сравнивают с эталоном. В металл, бетон и древесину вдавливают с определенной нагрузкой стальной шарик. По глубине вдавливания или диаметру отпечатка устанавливают твердость материала.

Упругость — свойство материала изменять форму под действием нагрузки и восстанавливать ее после снятия нагрузки. Восстановление первоначальной формы может быть полным и частичным. Если восстановление формы неполное, то в материале имеются так называемые остаточные деформации. Пределом упругости считают напряжение, при котором остаточные деформации впервые достигают заданной в технических условиях на данный материал величины.

Хрупкость — свойство материала разрушаться при механических воздействиях нагрузки без заметной пластической деформации. К хрупким материалам относятся чугун, бетон, кирпич. Они легко разрушаются при ударах и не выдерживают высоких местных напряжений (в них образуются трещины), поэтому их не применяют для строительных конструкций, подвергающихся растягивающим и изгибающим усилиям.

Пожароопасные свойства материалов.

Возгораемость — способность материала гореть или не гореть под воздействием огня. По возгораемости материалы делят на негорючие (несгораемые), трудногорючие (трудносгораемые) и горючие (сгораемые). К негорючим относятся материалы, которые не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются под воздействием огня или высокой температуры. Если под воздействием огня или высокой температуры материалы или конструкции воспламеняются, тлеют или обугливаются и продолжают гореть или тлеть только при наличии источника зажигания, а после его удаления процесс горения или' тления прекращается, их относят к трудногорючим. Горючие материалы под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются и продолжают гореть или тлеть после удаления источника зажигания.

Все строительные материалы неорганического происхождения относят к негорючим, а органического — к горючим.

2.2 Понятие о теплопроводности и теплоизоляции.

Передачей теплоты или теплообменом называется, переход внутренней энергии от одного тела к другому в результате теплового контакта (соприкосновения) без совершения работы

Теплопроводность — один из видов переноса теплоты (энергии теплового движения микрочастиц) от более нагретых частей тела к менее нагретым, приводящий к выравниванию температуры тела.

Посредством этого вида теплообмена происходит передача теплоты через стенку дома в зимнее время. Так как температура внутри дома выше, чем вне его, наиболее интенсивное тепловое колебательное движение совершают частицы, образующие внутреннюю поверхность стенки. Сталкиваясь с частицами соседнего более холодного слоя, они передают им часть энергии, в результате чего движение частиц этого слоя, оставаясь колебательным, становится более интенсивным. Так от слоя к слою растет интенсивность колебаний частиц, а следовательно, и их внутренняя энергия. Таким образом, при теплопроводности перенос энергии в теле осуществляется в результате непосредственной передачи энергии от частиц (молекул, атомом, электронов), обладающих большей энергией, к частицам с меньшей энергией.

С помощью теплопроводности теплота может передаваться в твердых, жидких и газообразных телах. Самой большой теплопроводностью обладают металлы. Это объясняется тем, что переносчиками внутренней энергии здесь, кроме молекул, являются свободные электроны. Хуже проводят тепло дерево, стекло, животные и растительные ткани; еще меньшую теплопроводность имеют жидкости

(за исключением жидких металлов, например ртути): и газы. Так, воздух в тысячи раз хуже проводит тепло, чем железо. Очень важно знание теплопроводности материалов, используемых при устройстве так называемых ограждающих конструкций зданий

(т. е. наружных стен, верхних перекрытий, полон в нижнем этаже) и в особенности теплоизоляционных материалов, предназначенных для сохранения тепла в помещениях и тепловых установках.

Регулирование теплообмена является одной из основных задач строительной техники. В холодное время года теплота теряется помещением в силу теплопроводности стен и просачивания через них воздуха, уходит вместе с нагретым воздухом через вентиляционные каналы и щели. Чтобы температура в жилых и производственных помещениях соответствовала нормальным условиям жизни и деятельности человека, необходимо уменьшить эти потери. С этой целью стены домов делают из материалов с малой теплопроводностью — естественных (дерева, камыша, различных видов торфа, пемзы, пробки) или искусственных (кирпича, бетона, пенопласта и др.). Теплоизолирующие свойства этих материалов различны.

Широкое распространение в настоящее время получили каркасные здания, на постройку которых требуется гораздо меньше материалов, чем для здании других типов. Основу каркасного здания составляет металлический или железобетонный каркас, играющий в здании ту же роль, которую выполняет скелет в организме животных: воспринимает нагрузку. На каркасе укрепляют стены из теплоизолирующих пористых материалов. Поры таких материалов заполнены воздухом, поэтому они имеют сравнительно небольшой вес и плохо проводят тепло, так как теплопроводность воздуха очень мала, а конвекция воздуха в пористых материалах невозможна.

При изготовлении теплоизоляционных материалов в заготовленную массу вводят пузырьки воздуха. Для этого ее взбивают или добавляют специальную пену либо вещества, которые, вступая в химическую реакцию с заготовленной смесью, выделяют пузырьки газа. Некоторые пористые теплоизоляционные строительные материалы изготавливает термическим способом. Например, при производстве пеностекла стеклянный порошок смешивают с небольшим количеством размельченного известняка, засыпают в металлические формы и нагревают. При температуре 550—600 °С стеклянный порошок расплавляется, образуя сплошную массу. Когда температура достигает 750—780 °С, начинается разложение известняка, из которого выделяются газы. Вспучивай расплавленную массу, они придают ей пористость. После застывания образуется материал, сохраняющий все свойства обычного стекла: негорючесть, стойкость по отношению к влаге и кислотам и т. д. В то же время этот материал обладает новыми замечательными качествами: он прочен, легко поддается обработке--пилится, строгается, не трескается, когда в него забивают гвозди. Использование теплоизоляционных материалов и примышленном и гражданском строительстве не только удешевляет, но и увеличивает полезную площадь помещений, повышает их огнестойкость и звуконепроницаемость.

2.3 Теплопередача в строительстве.

Кровля, стены и окна называются наружными ограждающими конструкциями здания из-за того, что они ограждают жилище от разного рода атмосферных воздействий пониженных температур, солнечной радиации, влаги, ветра. С образованием разности температур между внутренней и наружной поверхностями ограждения в материале ограждения зарождается тепловой поток, который направлен в сторону понижения температуры. В это время ограждение оказывает большее или меньшее сопротивление R 0 тепловому потоку. Конструкции, имеющие большее тепловое сопротивление лучшей теплозащитой. Теплозащитные свойства стены будут зависеть от ее толщины и коэффициента теплопроводности материала, из которого она построена. В случае, если стена состоит из нескольких слоев (допустим, кирпич—утеплитель—кирпич), ее термическое сопротивление будет зависеть от толщины и коэффициента теплопроводности материала каждого из слоев. Теплозащитные свойства ограждающих конструкций в большой степени зависят от влажности материала. Почти все строительные материалы содержат мельчайшие поры, которые в сухом состоянии заполняются воздухом. С повышением влажности поры заполняются влагой, коэффициент теплопроводности которой по сравнению с воздухом в 20 раз больше, а это приводит к резкому снижению теплоизоляционных характеристик, как материалов, так и конструкций. В связи с этим в процессе проектирования и строительства потребуется предусмотреть мероприятия, которые препятствовали бы увлажнению конструкций атмосферными осадками, грунтовыми водами и влагой, образующейся в результате конденсации водяных паров. В процессе эксплуатации домов из-за воздействия внутренней и наружной среды на ограждающие конструкции материалы находятся не в абсолютно сухом состоянии, а отличаются несколько повышенной влажностью. Это неизбежно приводит к увеличению коэффициента теплопроводности материалов, а также к снижению их теплоизолирующей способности. Именно поэтому при оценке теплозащитных характеристик конструкций важно использовать реальное значение коэффициента теплопроводности в условиях эксплуатации, а не в сухом состоянии. Влагосодержание теплого внутреннего воздуха выше, чем холодного наружного, и в результате диффузия водяных паров через толщу ограждения всегда проистекает из теплого помещения в холодное. Если с наружной стороны ограждения расположить плотный материал, который плохо пропускает водяные пары, то часть влаги, не имея возможности выйти наружу, начнет скапливаться в толще конструкции. А если у наружной поверхности располагается материал, не препятствующий диффузии водяных паров, то вся влага будет удаляться из ограждения достаточно свободно.

Еще на стадии проектирования дома необходимо учитывать тот факт, что однослойные стены толщиной 400-650 мм из кирпича, мелких блоков из ячеистого бетона (или керамзитобетона) или керамических камней обеспечивают относительно невысокий уровень теплозащиты (примерно в 3 раза меньше требуемой). Повышенными теплоизоляционными характеристиками, удовлетворяющими современные требования, обладают трехслойные ограждающие конструкции. Состоят они из внутренней и наружной стенок из кирпича или блоков, между которыми находится слой теплоизоляционного материала. Наружная и внутренняя стенки, соединенные гибкими связями в виде арматурных стержней или каркасов, уложенных в горизонтальные швы кладки, придают конструкции прочность, а внутренний (утепляющий) слой обеспечивает требуемые теплозащитные параметры. Толщину утепляющего слоя выбирают в зависимости от климатических условий и вида утеплителя. В связи с неоднородностью структуры трехслойной стены и применения материалов с различными теплозащитными и пароизоляционными характеристиками в толще конструкции может образовываться конденсат. Присутствие последнего в значительной степени снижает теплоизоляционные свойства ограждения. Из-за этого при возведении трехслойных стен необходимо предусмотреть их влагозащиту. Совсем недавно приняты новые нормативные документы по теплосбережению. Как раз поэтому теплоизоляция жилых зданий становится на сегодняшний день одной из важнейших проблем строительства. Особенно остро проблема теплоизоляции стоит в коттеджном и дачном строительстве, поскольку, правильно сделанная, она позволяет уменьшить расходы на отопление в 3, а то и в 4 раза.

На рисунке приведен пример распределения теплопотерь через различные конструктивные элементы дома площадью 120 м 2

2.4 Классификация теплоизоляционных материалов.

Все теплоизоляционные материалы подразделяются на несколько крупных групп:

минераловатные;
стекловатные и стекловолокнистые;
газонаполненные полимеры — пенопласты: полиуретановые и пенополиуретановые, полистирольные и пенополистирольные, полиэтиленовые, из феноловой пены, полиэфирные;
теплоизоляция из натуральных материалов и продуктов их переработки: пробки, бумаги, торфяных блоков и т. п.;
теплоизоляция на основе синтетического каучука;
теплоизоляция из отходов кремниевого производства;
теплоизоляционные панели и конструкции;
модифицированные бетоны: полистиролбетон, ячеистый бетон (пенобетон).

Разумеется, строить лучше всего из материалов, которые обладают достаточно высокими теплоизоляционными свойствами.

И все-таки значительно чаще возникает проблема теплоизоляции кирпичного коттеджа, который только еще строится, или уже давно построенного дома. Безусловно, наибольший интерес представляют высокоэффективные теплоизоляционные материалы. К ним обычно относят материалы со средней плотностью в пределаях 200 кг/м 3 и К тепл менее 0,06 ВтДм'К). Такого рода материалы достаточно быстро, за 5-10 лет эксплуатации, окупаются, позволяя экономить на энергозатратах.

Выпускаются утеплительные материалы в виде рулонов и мягких, полужестких и жестких матов и плит, разных по плотности и размерам.

Все утеплительные материалы безопасны как для производства, так и для использования при соблюдении рекомендуемой технологии работы.

Утеплительные материалы из базальта также выпускаются самых разных размеров и типов (рулоны, жесткие и мягкие, маты и плиты) для их более рационального и эффективного применения. Коэффициент их теплопроводности, в зависимости от плотности, колеблется от 0,034 до 0,042 Вт/(м*К). Совсем недавно появившаяся на российском рынке базальтовая теплоизоляция используется для утепления кровель, пола и стен, наполнения перегородок, обустройства мансард, выпускается в виде плит, профильных изделий и, конечно же, рулонов.

Газонаполненные полимеры является одним из самых эффективных видов теплоизоляции. Самый распространенный и широко используемый из них — это пенопласт (пенополистирол). Невысокая теплостойкость и горючесть пенопластов не являются помехой при использовании их в слоистых конструкциях в сочетании с кирпичом или бетоном. Пенополистирол либо производят беспрессовым методом.

2.5 Теплоизоляционные свойства материалов.

Основной показатель теплоизоляционных свойств материала—коэффициент теплопроводности. Этот показатель в значительной степени зависит от содержания в нем влаги, каждый процент содержания которой снижает коэффициент на 4%. Помимо этого в зимнее время присутствующая в пенополистирольных плитах влага, замерзая и превращаясь в лед, со временем разделяет материал на отдельные гранулы, а это резко снижает долговечность беспрессового пенопласта. Беспрессованный пенопласт традиционно производят в России.

Этих недостатков лишен экструзионный пенополистирол. Обладая весьма низким водопоглощением (менее 0,3%) за счет замкнутой структуры ячеек и высокой механической прочностью, панели из экструзионного пенополистирола могут быть использованы для наружной теплоизоляции, для теплоизоляции подземных частей зданий, фундаментов, подвалов, стен, где использование большинства прочих утеплителей попросту невозможно из-за капиллярного подъема грунтовых вод.

Теплоизоляционные материалы с коэффициентом теплопроводности меньше

0,06 Вт/(м-К) окупаются в среднем за 5-7 лет эксплуатации за счет экономии энергии.

Ниже в таблице приведены коэффициенты теплопроводности строительных материалов.

Читайте также: