2.3. Коэффициент теплопроводности

Коэффициент теплопроводности λ характеризует способность материала проводить тепло. Он определяется из уравнения (2.4)

(2.5)

Численно коэффициент теплопроводности равен количеству теплоты, проходящему за 1 сек через 1 м² поверхности при grad t, равном 1˚C/м. Единица измерения λ: Вт/(м · ˚C).

Значения коэффициента теплопроводности для разных веществ определяются из справочных таблиц, построенных на основании экспериментальных данных.

Наихудшими проводниками теплоты являются газы. Коэффициент теплопроводности воздуха составляет 0,026 Вт/(м·˚C). Коэффициент теплопроводности воды примерно равен 0,6 Вт/(м · ˚C).

Металлы отличаются наибольшей теплопроводностью. Самый теплопроводный металл – серебро (458 Вт/(м · ˚C)), высокие коэффициенты λ у меди (384 Вт/(м · ˚C)), алюминия (204 Вт/(м · ˚C)) и др. В скобках приведены значения λ при 0 ˚C.

Коэффициент теплопроводности строительных материалов зависит, главным образом, от химического состава, кристаллической или аморфной структуры, плотности (объемного веса) и влажностного состояния вещества. Зависимость теплопроводности от температуры становится значимой лишь при воздействии высоких температур; при изменении температур в диапазоне 0 – 60 ˚C, что имеет место для ограждений, этой зависимостью обычно пренебрегают. Однако при низких температурах замерзание влаги во влажных пористых материалах может существенно повлиять на их теплопроводность.

Чем меньше плотность строительного материала, тем больше его пористость и, как правило, тем меньше его коэффициент теплопроводности. Это связано с тем, что теплопроводность воздуха, заполняющего поры, намного меньше теплопроводности твердого «скелета» вещества. Например, для керамзитобетона плотностью 1800 кг/м³ в сухом состоянии λ=0,66 Вт/(м · ˚C), а с плотностью 1000 кг/м³ λ=0,27 Вт/(м · ˚C).

Большое влияние на теплопроводность материалов оказывает их влажностное состояние: λ увеличивается с повышением влажности. Это можно объяснить тем, что теплопроводность воды, вытесняющей воздух из пор, существенно выше, чем теплопроводность воздуха. Причем, коэффициент теплопроводности влажного материала может быть выше, чем сухого – и воды в сумме.

В ограждающих конструкциях многих зданий с достаточно сухими помещениями влажность материалов зависит от внешних метеорологических воздействий; и климатические условия следует учитывать при определении расчетной величины коэффициента теплопроводности. В нормах по тепловой защите зданий (СНиП 23-02) территория Российской Федерации разделена на три зоны по влажности: сухую, нормальную и влажную. В сухой зоне (например, Ростов-на-Дону) многолетняя равновесная влажность правильно спроектированных ограждающих конструкций зданий с нормальным влажностным режимом достаточно низкая. Это приводит к меньшим значениям расчетных коэффициентов теплопроводности, чем в зоне с нормальной влажностью (например, Ставрополь, Москва). Во влажной зоне (прибрежные районы; например, Сочи, Владивосток) целесообразны специальные меры по уменьшению влажности материалов ограждающих конструкций (например, применение ограждений с вентилируемыми прослойками, быстро высыхающих материалов, защитных облицовок и др.). Расчетные коэффициенты теплопроводности в этой зоне, как правило, выше, особенно – для медленно высыхающих материалов (шлакобетоны, силикатные блоки и др.).

Карта зон влажности РФ приведена в Приложении А.

На выбор расчетных коэффициентов теплопроводности влияет не только наружный климат, но и внутренний микроклимат помещений, его влажностный режим (глава 1). Сочетания этих двух факторов определяют условия эксплуатации ограждающих конструкций.

Таблица 2.1

Условия эксплуатации ограждающих конструкций

Влажностный режим помещений зданий	Условия эксплуатации в зоне влажности
	сухой	нормальной	влажной
Сухой	А	А	Б
Нормальный	А	Б	Б
Влажный или мокрый	Б	Б	Б

Современное строительство трудно представить без широкого применения эффективных теплоизоляционных материалов с низкой плотностью и теплопроводностью.

К неорганическим теплоизоляторам относятся: минеральная вата и изделия из нее, стеклянное волокно и изделия из него, пеностекло, ячеистые бетоны и др. Органические теплоизоляционные материалы можно разделить на два вида: материалы на основе натурального сырья (камышитовые, фибролитовые и арболитовые плиты, торфяные блоки и др.) и теплоизоляционные пластмассы, например: пенополистирол, пенополиуретан, сотопласты.

Расчетные теплотехнические показатели строительных материалов приведены в Приложении Б.