РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

CALCULATED CHARACTERISTICS OF HEAT INSULATION MATERIALS

Narbekova Anastasia

student a 4th year of the heat power engineering faculty, Samara State Technical University,

Russia, Samara

Rahimova Julia

associate Professor, Candidate of Pedagogical Sciences, Samara State Technical University,

Russia, Samara

Gorshenin Andrey

associate Professor, Candidate of Pedagogical Sciences, Samara State Technical University,

Russia, Samara

АННОТАЦИЯ

Определение точных значений теплотехнических характеристик имеет большое значение при проектировании зданий и помещений любого назначения, промышленных объектов и другие. Необходимо учитывать все условия, в которых могут эксплуатироваться материалы и их особенности.

ABSTRACT

Determination of the exact values of thermal characteristics is of great importance in the design of buildings and premises for any purpose, industrial facilities and others. It is necessary to take into account all the conditions in which the materials can operate and their features.

Ключевые слова: характеристики теплоизоляции, коэффициент теплопроводности, паропроницаемость, коэффициент теплоусвоения.

Keywords: thermal insulation characteristics, the coefficient of thermal conductivity, vapor permeability, heat transfer coefficient.

Одной из главных задач российской экономики является грамотное использование энергетических ресурсов, то есть энергоэффективность - оптимальное  соотношение между стоимостью теплоизоляционной конструкции и стоимостью тепловых потерь через изоляцию в течение расчетного срока эксплуатации. С помощью высокоэффективной промышленной тепловой изоляции можно значительно сократить расходы теплоты в окружающую среду, тем самым более рационально использовать тепловую энергию. В настоящее время на российском рынке появилось большое количество отечественных и зарубежных материалов. Для правильного подбора необходимого продукта нужны достоверные данные о его технических характеристиках и эксплуатационных свойств.  

Значения характеристик теплоизоляционных материалов в конструкциях под воздействием эксплуатационных факторов и погоды изменяются во времени и могут существенно отличаться от значений, которые указываются в ГОСТах и технических условиях эксплуатации. Основными расчетными характеристиками теплоизоляционных материалов являются коэффициент теплопроводности, паропроницаемость, коэффициент теплоусвоения.  

При расчете теплопроводности теплоизоляционных материалов в конструкциях, которые состоят из одного или нескольких слоев теплоизоляционного изделия, защитного слоя, а также элементов крепления (в состав таких конструкций могут входить пароизоляционный, предохранительный и выравнивающий слои), учитывают номинальное значение теплопроводности материала в сухом состоянии, а так же влияние влажности и температуры, влияние возможной усадки материала в ходе эксплуатации и старение материала. Так как коэффициент теплопроводности () является одним из важнейших показателей, благодаря которому оценивается способность материала проводить тепло, необходимо его правильно рассчитать, учитывая особенности конструкций. Он зависит от природы вещества, его агрегатного состояния, температуры и давления (для газов). Чем ниже значение характеристики, тем лучше теплоизоляционные свойства материала. Коэффициент изолирующих материалов не должен превышать 0,04-0,06 Вт/(мК). В основном значения коэффициента теплопроводности определены экспериментально и содержатся в справочной литературе.

Коэффициент теплопроводности пористых материалов  зависит от объёмной доли пор, их размера, а также от физических свойств жидкости или газа, заполняющих поры. Например, для сухого кирпича  Вт/(мК), для воды , а для влажного кирпича Вт/(мК). Этот эффект может быть объяснен конвективным переносом теплоты, возникающая благодаря капиллярному движению воды внутри пористого материала. 

Характеристика паропроницаемости (). Это способность материала пропускать водяные пары, которые содержатся в воздухе, под действием разности их парциальных давлений на противоположных поверхностях слоя материала. Коэффициент широко используется при анализе свойств строительных материалов, особенно - утеплителей. С одной стороны, паропроницаемость хорошо влияет на микроклимат, а с другой – ведет к разрушению материалов, из которых построены дома вследствие влияния влаги. В таких случаях следует устанавливать дополнительный слой пароизоляции с внешней стороны дома. После этого утеплитель не будет пропускать пар. Значение коэффициента паропроницаемости находится в нормативных таблицах, и так, например паропроницаемость гипсокартона  = 0,075 мг/(м  ч  Па), а кирпича или песка  0,15 мг/(м  ч  Па).

При изменении температуры на поверхности материала важно понимать интенсивность поглощения теплоты теплоизоляцией. Такой характеристикой является коэффициент теплоусвоения — величина, характеризующая теплоусвоение материала. Отражает способность материала воспринимать теплоту при колебании температуры на его поверхности. Определяется отношением амплитуды колебания теплового потока к амплитуде колебания температуры на поверхности материала. С увеличением частоты колебаний температуры коэффициент теплоусвоения уменьшается. Коэффициент теплоусвоения материала S используется для расчётов стен, кровель, полов, теплоизоляционных конструкций и измеряется в Вт/(м²·°С). Характеристика так же представлена в нормативных таблицах (согласно СП 50.13330.2012). Например, коэффициент теплоусвоения железобетона S = 17,98  Вт/(м²·°С), а пенопласта (ТУ 6-05-1179-75) и ПВ-1(ТУ 6-05-1158-78) S = 0,86 Вт/(м²·°С) при периоде 24 часа.

В заключение можно сказать, что правильный подбор соответствующих характеристик теплоизоляционных материалов играет большую роль при расчете теплоизоляционных конструкций. Не учёт местных условий эксплуатации и неточное определение температуры среды повлияет на неправильный подбор толщины тепловой изоляции и соответственно увеличенные потери теплоты или же полному разрушению конструкции. Определение максимальных и минимальных температур при определенных условиях, учитывая влажность, позволяет правильно подобрать материал, который будет соответствовать необходимым требованиям, качественно прослужит весь период действия и повысит уровень надежности технических решений в области тепловой изоляции в промышленности и строительстве. Хорошие значения расчетных характеристик обеспечивают эксплуатационную надежность утеплителя и его способность удерживать заданную ранее форму.

Список литературы:

1. СП 50.13330.2012. Тепловая защита зданий: утвержден приказом Министерства регионального развития Российской Федерации (Минрегион России) от 30 июня 2012 г. N 265 и введен в действие с 1 июля 2013 г. – URL: http://docs.cntd.ru/document/1200095525 (дата обращения: 12.12.2019) . –Текст: электронный.
2. СП 61.13330.2012 Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов: утвержден приказом Министерства регионального развития Российской Федерации (Минрегион России) от 27 декабря 2011 г. N 608 и введен в действие с 01 января 2013 г. – URL: http://docs.cntd.ru/document/1200091050 (дата обращения: 12.12.2019) . –Текст: электронный.
3. СП 23-101-2004. Проектирование тепловой защиты зданий: УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ с 1 июня 2004 г. совместным приказом ОАО "ЦНИИпромзданий" и ФГУП ЦНС N 01 от 23 апреля 2004 г. – URL: http://проектируй.рф/wp-content/uploads/2015/12/sp_23-101-2004.pdf (дата обращения: 12.12.2019) . –Текст: электронный.
4. Теплопередача: учебник / Исаченко В. П., Осипова В. А., Сукомел А. С. – Энергия, 1975 – 440 с.