Теплофизические характеристики строительных материалов

Точность теплотехнического расчета при решении инженерной задачи в большой мере зависит от того, насколько правильно выбраны значения теплофизических характеристик строительных материалов конструкции. В расчетах теплопроводности используются два основных показателя: теплопроводность λ, объемная теплоемкость сρ. В случае решения линейного уравнения, когда λ и сρ = const, удобно ввести коэффициент температуропроводности, который является производным от λ и сρ и равным

Численные значения этих коэффициентов значительно изменяются в зависимости от состава, структуры и тепловлажностного состояния материалов.

Строительные материалы являются в своем большинстве сложными капиллярно-пористыми телами, поры которых могут быть заполнены влажным воздухом, жидкой влагой и льдом. Особенности строения определяют большую изменчивость теплофизических характеристик строительных материалов.

Теплопроводность λ Вт/(м * К), характеризует свойство материалов проводить тепло. В толще влажного строительного материала передача тепла происходит несколькими путями. Через твердый скелет, а также пленки жидкой влаги и лед тепло передается посредством теплопроводности. В порах, заполненных влажным воздухом, помимо теплопроводности теплообмен происходит конвекцией и излучением. При влагообмене тепло может переноситься жидкой и парообразной влагой, а также в результате фазовых превращений. Определенное количество тепла переносится фильтрующим через материал воздухом.

Строительные материалы различаются между собой составом и строением их твердой части (скелета). Проводимость тепла скелетом материалов неорганического происхождения значительна выше, чем у органических материалов.

Материалы волокнистой структуры в большинстве случаев анизотропные и имеют значения теплопроводности при направлении теплового потока вдоль волокон в два-три раза больше, чем при направлении потока поперек волокон.

Свойство теплопроводности при прочих равных условиях зависит от крупности пор. В сообщающихся порах могут возникать конвективные токи воздуха, которые повышают проводимость тепла. Увеличение пористости в таких материалах может привести к возрастанию общей теплопроводности.

Всю совокупность сложных явлений, участвующих в передаче тепла в толще материалов, обычно приводят к теплопроводности. Поэтому коэффициент теплопроводности строительного материала есть собирательный эквивалентный коэффициент, учитывающий щ:е физические явления, происходящие в материале и связанные с передачей тепла.

Важной для строительных материалов является зависимость λ от влажности. С увеличением влажности материалов коэффициент теплопроводности возрастает.

При высоких температурах λ с увеличением влажности растет быстрее. Перенос тепла вследствие влагообмена оказывается тем больше, чем выше температура. При отрицательных температурах повышение влажности при прочих равных условиях также приводит к увеличению λ.

Значение λ для расчета теплового режима зданий принято устанавливать по так называемой «нормальной влажности» в период эксплуатации. В нормах даются три градации влажностного состояния конструкций, которые связаны с влажностными характеристиками внутреннего и наружного климата. Следует иметь в виду условность такого определения.