Conductivité thermique des matériaux de construction: que signifie l'indicateur + tableau de valeurs

L'activité de construction implique l'utilisation de tous les matériaux appropriés. Les principaux critères sont la sécurité pour la vie et la santé, la conductivité thermique, la fiabilité. Les éléments suivants sont le prix, l'esthétique, la polyvalence, etc.

Considérons l'une des caractéristiques les plus importantes des matériaux de construction - le coefficient de conductivité thermique, car c'est précisément sur cette propriété qui, par exemple, dépend du niveau de confort dans la maison.

Qu'est-ce que le matériau de construction KTP?

Théoriquement et pratiquement les mêmes, avec les matériaux de construction, en règle générale, deux surfaces sont créées - externe et interne. Du point de vue de la physique, une région chaude tend toujours vers une région froide.

Par rapport au matériau de construction, la chaleur tendra d'une surface (plus chaude) vers une autre surface (moins chaude). Ici, en fait, la capacité d'un matériau par rapport à une telle transition est appelée coefficient de conductivité thermique ou, dans l'abréviation, KTP.

Schéma expliquant l'effet de la conductivité thermique: 1 - énergie thermique; 2 - coefficient de conductivité thermique; 3 - température de la première surface; 4 - température de la deuxième surface; 5 - épaisseur du matériau de construction

Les caractéristiques de la sous-station de transformation sont généralement basées sur des tests, lorsqu'un échantillon expérimental de 100x100 cm est prélevé et l'effet thermique y est appliqué, en tenant compte de la différence de température entre les deux surfaces de 1 degré. Le temps d'exposition est de 1 heure.

En conséquence, la conductivité thermique est mesurée en watts par mètre par degré (W / m ° C). Le coefficient est indiqué par le symbole grec λ.

Par défaut, la conductivité thermique de divers matériaux de construction d'une valeur inférieure à 0,175 W / m ° C, assimile ces matériaux à la catégorie des matériaux isolants.

La production moderne maîtrise la technologie de fabrication des matériaux de construction dont le niveau des postes de transformation est inférieur à 0,05 W / m ° C.Grâce à ces produits, il est possible d'obtenir un effet économique prononcé en termes de consommation de ressources énergétiques.

Influence des facteurs sur le niveau de conductivité thermique

Chaque matériau de construction individuel a une structure spécifique et a une sorte de condition physique.

La base de ceci est:

• dimension des cristaux de la structure;
• état de phase de la substance;
• degré de cristallisation;
• anisotropie de la conductivité thermique des cristaux;
• volume de porosité et structure;
• direction du flux de chaleur.

Ce sont tous des facteurs d'influence. La composition chimique et les impuretés ont également un certain effet sur le niveau de KTP. La quantité d'impuretés, comme la pratique l'a montré, a un effet particulièrement expressif sur le niveau de conductivité thermique des composants cristallins.

Matériaux de construction isolants - une classe de produits pour la construction, créés en tenant compte des propriétés du KTP, proches des propriétés optimales. Cependant, atteindre une conductivité thermique parfaite tout en conservant d'autres qualités est extrêmement difficile

À son tour, le KTP est influencé par les conditions de fonctionnement du matériau de construction - température, pression, humidité, etc.

Matériaux de construction avec un KTP minimal

Selon les études, la valeur minimale de la conductivité thermique (environ 0,023 W / m ° C) a de l'air sec.

Du point de vue de l'utilisation de l'air sec dans la structure d'un matériau de construction, une conception est nécessaire où l'air sec réside à l'intérieur de nombreux espaces clos de petit volume. Structurellement, une telle configuration est représentée à l'image de nombreux pores au sein de la structure.

D'où la conclusion logique: les matériaux de construction, dont la structure interne est une formation poreuse, doivent avoir un faible niveau de KTP.

De plus, en fonction de la porosité maximale admissible du matériau, la valeur de la conductivité thermique s'approche de la valeur du coefficient de transfert thermique de l'air sec.

La création d'un matériau de construction avec une conductivité thermique minimale est facilitée par la structure poreuse. Plus la structure du matériau contient de pores de volumes différents, plus le KTP est acceptable à obtenir

Dans la production moderne, plusieurs technologies sont utilisées pour obtenir la porosité du matériau de construction.

En particulier, les technologies suivantes sont utilisées:

• moussant;
• formation de gaz;
• l'approvisionnement en eau;
• gonflement;
• introduction d'additifs;
• créer des cadres en fibre.

Il convient de noter: le coefficient de conductivité thermique est directement lié à des propriétés telles que la densité, la capacité thermique, la conductivité thermique.

La valeur de la conductivité thermique peut être calculée par la formule:

λ = Q / S * (T₁-T₂) * t,

Où:

• Q - quantité de chaleur;
• S - épaisseur du matériau;
• T₁, T₂ - température des deux côtés du matériau;
• t - le temps.

La densité moyenne et la conductivité thermique sont inversement proportionnelles à la porosité. Par conséquent, en fonction de la densité de la structure du matériau de construction, la dépendance de la conductivité thermique à son égard peut être calculée comme suit:

λ = 1,16 √ 0,0196 + 0,22d² – 0,16,

Où: d Est la valeur de densité. C'est la formule de V.P. Nekrasov, démontrant l'influence de la densité d'un matériau particulier sur la valeur de son KTP.

L'effet de l'humidité sur la conductivité thermique des matériaux de construction

Encore une fois, à en juger par des exemples d'utilisation de matériaux de construction dans la pratique, l'effet négatif de l'humidité sur les matériaux de construction des matériaux de construction est révélé. On le remarque - plus le matériau de construction est soumis à l'humidité, plus la valeur du KTP augmente.

De diverses manières, ils cherchent à protéger le matériau utilisé dans la construction contre l'humidité. Cette mesure est justifiée, compte tenu de l'augmentation du coefficient pour les matériaux de construction humides

Il est facile de justifier un tel moment. L'effet de l'humidité sur la structure du matériau de construction s'accompagne d'une humidification de l'air dans les pores et d'un remplacement partiel de l'air.

Étant donné que le paramètre du coefficient de conductivité thermique pour l'eau est de 0,58 W / m ° C, une augmentation significative de la conductivité thermique du matériau devient claire.

Il convient également de noter un effet plus négatif, lorsque l'eau entrant dans la structure poreuse est également gelée - elle se transforme en glace.

En conséquence, il est facile de calculer une augmentation encore plus importante de la conductivité thermique, en tenant compte des paramètres du KTP de la glace, égale à la valeur de 2,3 W / m ° C. Une augmentation d'environ quatre fois la conductivité thermique de l'eau.

Une des raisons de l'abandon de la construction hivernale au profit de la construction en été doit être considérée précisément comme le facteur du gel possible de certains types de matériaux de construction et, par conséquent, d'une conductivité thermique accrue

De là, les exigences de construction concernant la protection des matériaux de construction isolants contre la pénétration d'humidité deviennent apparentes. Après tout, le niveau de conductivité thermique augmente en proportion directe avec l'humidité quantitative.

Un autre point non moins significatif est le contraire, lorsque la structure du matériau de construction est soumise à un chauffage important. Une température trop élevée provoque également une augmentation de la conductivité thermique.

Cela se produit en raison d'une augmentation de l'énergie cinématique des molécules qui constituent la base structurelle du matériau de construction.

Certes, il existe une classe de matériaux dont la structure acquiert au contraire les meilleures propriétés de conductivité thermique en régime de fort échauffement. Un de ces matériaux est le métal.

Si, sous un fort chauffage, la plupart des matériaux de construction répandus modifient la conductivité thermique vers le haut, un fort chauffage du métal entraîne l'effet inverse - le coefficient de transfert thermique du métal diminue

Méthodes de détermination des coefficients

Différentes méthodes sont utilisées dans ce sens, mais en fait toutes les technologies de mesure sont combinées par deux groupes de méthodes:

1. Mode de mesure stationnaire.
2. Mode de mesure non stationnaire.

La technique stationnaire implique de travailler avec des paramètres inchangés dans le temps ou variant de manière insignifiante. Cette technologie, à en juger par les applications pratiques, permet de compter sur des résultats plus précis de KTP.

Les actions visant à mesurer la conductivité thermique, la méthode stationnaire peut être réalisée dans une large plage de température - 20 - 700 ° C. Mais en même temps, la technologie stationnaire est considérée comme une technique longue et complexe, nécessitant beaucoup de temps pour son exécution.

Un exemple d'appareil conçu pour effectuer des mesures du coefficient de conductivité thermique. C'est l'une des conceptions numériques modernes qui fournit des résultats rapides et précis.

Une autre technologie de mesure est non stationnaire, elle semble plus simplifiée, nécessitant 10 à 30 minutes pour terminer le travail. Cependant, dans ce cas, la plage de température est considérablement limitée. Néanmoins, la technique a trouvé une large application dans le secteur manufacturier.

Tableau de conductivité thermique des matériaux de construction

Cela n'a aucun sens de mesurer de nombreux matériaux de construction existants et largement utilisés.

Tous ces produits, en règle générale, ont été testés à plusieurs reprises, sur la base desquels un tableau de conductivité thermique des matériaux de construction a été établi, qui comprend presque tous les matériaux nécessaires au chantier de construction.

L'une des options pour un tel tableau est présentée ci-dessous, où KTP est le coefficient de conductivité thermique:

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Conclusions et vidéo utile sur le sujet

La vidéo est thématisée, ce qui explique de manière suffisamment détaillée ce qu'est le KTP et «avec quoi il est mangé». Après avoir examiné le matériel présenté dans la vidéo, il y a de fortes chances de devenir un constructeur professionnel.

Le point évident est qu'un constructeur potentiel doit connaître la conductivité thermique et sa dépendance à divers facteurs. Cette connaissance aidera à construire non seulement une haute qualité, mais avec un haut degré de fiabilité et de durabilité de l'objet. L'utilisation du coefficient est essentiellement une véritable économie d'argent, par exemple en payant les mêmes services publics.

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