Menu Close

Теплопроводность экструдированный пенополистирол: Страница не найдена —

Теплопроводность пенополистирола, от чего зависит и на какие параметры влияет

Из всех бюджетных видов утеплителей, обладающих несущими способностями, пенопласт имеет минимальный коэффициент теплопроводности: не более 0,043 Вт/м·К при применении в обычных условиях. Отличные теплоизоляционные свойства объясняет ячеистая структура материала: только 2 % от общего объема занимают полистирольные стенки вспененных гранул, остальные 98 приходится на воздух. Как следствие, плиты пенопласта имеют низкий удельный вес и не перегружают строительные конструкции. Также положительно оценивается неизменность изоляционных параметров утеплителя в процессе эксплуатации. Пенопласт не боится намокания в сравнении с минватой, не теряет форму как эковата, единственным условием является закрытие его от лучей солнца.

Оглавление:

  1. Что влияет на теплопроводность?
  2. Взаимосвязь с другими параметрами
  3. Сравнение разных марок

От чего зависит теплопроводность пенополистирола?

Теплоизоляционные свойства этого материала определяются объемом содержащегося внутри гранул воздуха. Сама по себе характеристика отражает количество перенесенной тепловой энергии от более горячего участка строительной конструкции к холодному, соответственно, чем она меньше, тем лучше. Плиты из пенополистирола в этом плане выигрывают у других утеплителей: ячеистая структура обеспечивает не только хорошую изоляцию, но и более равномерное распределение градиента температуры по всей толщине.

Распространенным заблуждением является мнение, что главным влияющим на теплопроводность фактором служит плотность пенопласта. На практике, эти две характеристики имеют линейную взаимосвязь, уплотнение приводит к уменьшению объема воздуха внутри гранул, но одновременно улучшает коэффициент водонепроницаемости материала и упрочняет стенки ячеек. Минимальная теплопроводность наблюдается у плит из пенополистирола с удельным весом около 30 кг/м3, увеличение плотности вызывает незначительное (доли процентов) ухудшение теплоизоляционных способностей и при достижении определенных показателей коэффициент становится неизменным – 0,043 Вт/м·К.

На практике значение зависит от:

  • Структуры пенопласта: качественные марки с плотно запаянными ячейками лучше держат тепло.
  • Толщины плит.
  • Условий эксплуатации: влажности и температуры (возрастание последней приводит к снижению теплопроводности пенопласта).

Взаимосвязь с другими характеристиками и показателями

Для достижения нужного эффекта энергосбережения проводится теплотехнический расчет толщины прослойки из пенопласта. Теплопроводность утеплителя при этом является главным учитываемым фактором, наряду с общей величиной сопротивления, определяемой климатическими особенностями региона и типом строительной конструкции. Практика показывает, что максимальная толщина (и, соответственно, минимальная теплопроводность) требуется при обустройстве полов, фундаментных участков, подвалов и перекрытий. В этом случае используются марки от 0,033 до 0,038 Вт/м·К. При утеплении внешних стен приобретается пенопласт со средним значением характеристики (от 0,037 Вт/м·К).

Замечено, что величина коэффициента теплопроводности ухудшается при длительной эксплуатации в условиях повышенных температур (верхний предел составляет 80 °C). Также пенопласт теряет свои теплоизоляционные способности при изменении структуры под прямым воздействием солнечного излучения и атмосферных осадков. Этого легко избежать – достаточно просто закрыть плиты сайдингом, стяжкой, штукатуркой или краской. Последним важным требованием является отсутствие мостиков холода: вне зависимости от величины теплового сопротивления утеплителя неплотная укладка плит приводит к потерям температуры. Для предотвращения подобной ситуации все возможные стыки аккуратно заполняются монтажной пеной (выбираются марки с минимальным вторичным расширением, не сдвигающие материал) и герметизируются, в идеале укладывается два слоя пенополистирола со смещением листов.

Сравнение теплопроводности у марок с разной плотностью и назначением

Более наглядно зависимость теплоизоляционных свойств от степени наполненности пенопласта и закрытости его структуры показывает сопоставление этих параметров у продукции разных видов. Не секрет, что при равной толщине плит теплопроводность экструдированного пенополистирола более низкая в сравнении с обычным. Хорошую изоляцию также обеспечивают гранулы, точное значение зависит от размера фракций, но в целом лучшие наблюдаются у вспененной крошки, худшие – у дробленки. Результаты сравнения характеристик разных марок сведены в таблицу:

Наименование марки пенопластаПлотность, кг/м3Коэффициент теплопроводности, Вт/м·К
Кнауф ТермДача150,048
Стена250,04
Фасад350,031
Пол400,035
Дом40-420,032
Кровля0,036
ПСБ-СДо 150,043
15-250,041
15-350,038
50
Экструдированный пенополистирол33-380,03
38-450,032
М-50 вспененная крошка с размером гранул от 0,5 до 1 мм30*0,036
М-25, то же с более крупными гранулами (4-6 мм)10*0,042
Дробленка (3-6 мм)11*0,05

* — насыпная плотность материала.

Результаты сравнения доказывают, что плотность пенопласта влияет на теплопроводность линейно и косвенно. Тяжелые марки экструдированного пенополистирола обладают лучшими изоляционными свойствами, несмотря на снижение объема воздуха внутри ячеек, низкая теплопроводность у них достигается за счет введения графитовых добавок и хорошей влагостойкости.

Как следствие, значение этого показателя стоит уточнить еще до выбора и приобретения утеплителя, он относится к основным рабочим характеристикам и обязательно подтверждается соответствующей документацией от производителя (указывается ГОСТ и итоги испытаний).

Коэффициент теплопроводности экструдированного пенополистирола

Экструдированный пенополистирол обладает пористой структурой, благодаря которой отлично сохраняет тепловую энергию. Теплопроводность материала зависит от его плотности, характеристика которой выносится в его маркировку. В отличие от пенопласта, ячейки которого заполнены газом, этот теплоизолятор содержит внутри себя воздух, который не испаряется, сохраняя свойства даже при намокании.

Рис.1 Смещение точки росы при снижении теплопроводности материала


Понятие теплопроводности материалов

Любые тела, газообразные, жидкие среды при контакте друг с другом стремятся выровнять температуру молекул, из которых состоят. Обмен частиц различных материалов энергией и называется теплопроводностью.

Например:

  • в зимнее время холодный уличный воздух стремится выровнять температуру внутри помещений;
  • для чего забирает тепловую энергию у стен зданий;
  • которая передается им нагретым от регистров отопительных приборов воздухом.

Положительный коэффициент теплопроводности экструдированного пенополистирола означает передачу энергии лишь в сторону увеличения температуры. Вещества с отрицательным коэффициентом ТП понижают температуру окружающей среды (инертные газы, использующиеся в климатическом оборудовании).

В строительстве применяются материалы, способные предотвратить теплопотери, защитить жилище от холода. Поэтому, тепловой барьер должен быть непрерывным, чтобы отсутствовали мостики холода, сводящие на нет усилия по теплоизоляции здания.

Рис.2 Сравнение теплопроводности конструкционных, теплоизоляционных материалов


Факторы, влияющие на теплопроводность пенополистирола

Плотность материалов показывает содержание в них воздуха, с увеличением этой характеристики коэффициент теплопроводности снижается. Для пенополистирола при увеличении плотности от 10 до 35 кг/м3 он снижается с 0,044 единиц до 0,032 единиц. Для облегчения расчетов при проектировании производители утеплителя добавляют в состав графит, выравнивая теплопроводность пенополистирола любой плотности до единого значения 0,055 единицы.

Поэтому, приобретая на строительном рынке листы ЭППС, потребителю не нужно проверять данную характеристику материалов разной плотности.

Сравнение пенополистирола с прочими теплоизоляторами

Утеплители используются в строительстве для снижения толщины стен, перекрытий, кровельного пирога.

Конструкционные материалы этих силовых конструкций оклеиваются теплоизолятором для распределения свойств:

  • бетон, кирпич, дерево обеспечивают стабильную геометрию коробки здания, прочность, достаточную для эксплуатационных нагрузок;
  • пенополистирол создает тепловой барьер для снижения теплопотерь.

Слой этого материала в 2 см успешно заменяет:

  • 27 см пенобетона;
  • 37 см кирпича;
  • 20 см пиломатериала;
  • 4 см минваты;
  • 3 см пенопласта;

Основным достоинством ПСБ-С является сохранение свойств при контакте с водой. Недостаток заключается в оплавлении при контакте с открытым огнем. Присутствие в материале антипиренов не может полностью решить проблему пожаробезопасности. Поэтому, пенополистирол запрещен нормативами СНиП для полного оклеивания фасадов.

Вокруг оконных, дверных блоков, в межэтажных противопожарных отсечках допускается только негорючая базальтовая вата. Вся остальная плоскость наружной стены может быть защищена в целях экономии экструдированным пенополистиролом.

С этой статьей также читают:

что это такое, от чего зависит?

Пенополистирол (ППС) – популярный утеплитель. Изготавливается материал методом экструзии, что обеспечивает ему высокие эксплуатационные качества. Главное преимущество – низкая теплопроводность, что позволяет сохранить тепло внутри помещения, оптимизируя расходы на отопление.

К важным достоинствам данного материала относятся также:

  • Высокая прочность.
  • Простота обработки.
  • Легкость монтажа.
  • Малый вес.
  • Гидроизоляционные свойства.
  • Экологичность.
  • Долговечность.
  • Приемлемая стоимость.

Пенополистирол подходит для утепления фасада малоэтажных зданий из кирпича, шлакоблока, жб плит и пр. Коэффициент теплопроводности пенополистирола – это объем  перенесенной тепловой энергии от теплого участка строительной конструкции к холодному, и чем она меньше, тем хорошо сохраняет тепло внутри помещения.

От чего зависит теплопроводность ппс, сравнение с пенопластом

Экструдированный пенополистирол – материал с низкой теплопроводностью, что обусловлено его пористой структурой, способствующей сохранению тепловой энергии. Технология производства основана на смешивание гранул при высокой температуре, с последующей прессовкой, за счет чего получается довольно плотный материал с закрытой пористой структурой и мелкими гранулами. При этом теплопроводность пенополистирола, изготовленного экструзивным методом, составляет 00,028–0,034 Вт/(м·K). Этот показатель существенно ниже, чем у других утеплителей.

В целом показатель теплопроводности зависит от плотности материала. По сравнению с коэффициентом теплопроводности пенополаста, у пенополистирола он ниже. При этом его плотность существенно выше (100 кг/м3), чем у пенопласта (30 кг/м3). Обусловлено это и тем, что ячейки пенопласта заполнены газом, а у ппс – воздухом, который не испаряется, соответственно сохраняет внутри себя тепловую энергию независимо от климатических условий.

Низкая теплопроводность связана также с его строением. В нем малый объем твердого вещества, менее трех процентов. Размеры ячеек варьируются от 0,1 до 0,2 мм, соответственно меньше и размеры гранул. А чем они мельче и равномернее, тем выше качественные показатели материала.

Это связано с технологией производства, в случае с пенопластом она основана на соединение гранул за счет теплового расширения (исходное сырье обрабатывается сухим паром). В результате получается материал с неоднородными ячейками и крупными гранулами, которые скреплены между собой не очень сильно.

Именно поэтому пенопласт существенно отстает по прочности, соответственно и может пропускать тепло. Хотя за последние годы производители предлагают пенопласт, изготовленный экструзивным методом, который по показателям плотности (30, 50 кг/м3) и теплопроводности (около 0,002 Вт/(м·K)) мало отстает от ППС.

В целом показатель теплопроводности пенополистирола хоть и незначительно, но может варьироваться, в зависимости от марки материала, которая определяется технологией изготовления:

  • Беспрессовый.
  • Прессовый.
  • Экструзионный.
  • Автоклавный.
  • Автоклавно-экструзионный.

Каждый вид отличается плотностью, при этом самая низкая теплопроводность у пенополистирола, удельный вес которого составляет около 30 кг/м3, но в среднем данный показатель варьируется в пределах 0,031 — 0,035 Вт/м·К.

Коэффициент теплопроводности и толщина плиты

Производители предлагают ППС плиты толщиной 10–200 мм. Но данный показатель мало влияет на коэффициент теплопроводности. Для листов толщиной до 30 мм этот показатель составляет до 0,035 Вт/(м·K), применяются для теплоизоляции межкомнатных перегородок.

ППС толщиной до 100 мм обладает более низкой теплопроводностью 0,3–0,031 Вт/(м·K), используют их для изоляции фасадов, внутренних стен, чтобы сократить расходы на отопление. Образцы толщиной от 100 мм обладают теплопроводностью 0,31-0,32 Вт/(м·K), наиболее эффективно их использование в суровых климатических условиях для теплоизоляции фундамента.

Но и последнее, не менее важное требование для обеспечения эффективной теплоизоляции с помощью ППС плит – это соблюдение всех технологических правил при их установке, иначе пенополистирол даже самой низкой теплопроводности не может обеспечивать желаемый результат.

теплопроводность, прочность и другие свойства материала, видео и фото

Пенопласт – это дин из наиболее популярных утеплителей. Сегодня все чаще слышно о такой его разновидности, как экструдированный пенополистирол. Я хочу помочь вам разобраться в свойствах этого материала и ответить на самые частые вопросы.

На фото – стандартная плита пенополистирола.

Вопросы и ответы

Чем пенополистирол отличается от пенопласта

Плиты пенопласта для утепления стен.

Пенопласт – это аббревиатура, которая расшифровывается как пенообразная пластическая масса. Это значит, что можно вспенить любой пластик и получить пенопласт (пенополиуретан, пенополивинилхлорид, пенополиэтилен и т.д.).

Один из самых современных видов пенопласта – пенополиизоцианурат.

Разные виды вспененных газонаполненных полимеров.

Так выглядит еще один вид пенопласта – пенополиуретан.

И снова пенопласт – пенополиэтилен.

На практике сложилось так, что самым распространенным видом пенопласта стал вспененный полистирол:

  • строительный утеплитель;
  • упаковка бытовой техники;
  • приборов;
  • запчастей и т.д.

Упаковка из знакомого пенопласта.

В результате пенопластом стали называть пенополистирол, хотя, на самом деле, пенополистирол является лишь подвидом пенопласта. Это знакомый и привычный всем белый материал, состоящий из склеенных пузырьков (ПСБ, ПСБ-С).

Структура вспененного полистирола.

Кроме того, в строительстве часто встречается «плотный пенопласт», который может быть окрашен в синий, зеленый, желтый или оранжевый цвет. Это экструдированный ППС.

Химически эти материалы не отличаются, так как являются полимерами стирола или его соединений.

Структура экструзионного пенополистирола (ЭППС, XPS).

Для удобства я буду материал называть пенопласт и пенополистирол так, как это принято среди строителей.

То есть:

  • пенопласт – это ПСБ или ПСБ-С;
  • а пенополистирол – это ЭППС или XPS.

Утепление стены пенополистиролом.

Если химически материалы практически идентичны, тогда в чем разница? Она в способе производства. ЭППС производят методом экструзии, что дает в результате один из самых эффективных теплоизоляционных материалов.

Что такое экструзионный пенопласт?

Стопка экструзионного ППС.

Экструзия – это технологический процесс производства изделий путем проталкивания расплавов или густых масс через формующую головку экструдера.

Чаще всего метод экструзии применяют при изготовлении изделий из:

  • полимеров – резины и пластмассы;
  • металлов – различные профили;
  • пищевой промышленности – вермишель, макароны, сладкие палочки;
  • а также при формовке ферритовых сердечников.

Полученные методом экструзии профили.

Линия экструзии XPS.

ЭППС производят методом экструзии, поэтому словосочетание экструзионный пенополистирол указывает нам на способ производства материала, а также на ряд других особенностей, о которых мы поговорим ниже.

Ячейки с газом получаются мельче.

Экструдированный, экструзионный, пенополистирол, пенопласт – это, чаще всего, характеристики одного и того же вещества. Вспененного полистирола, пропущенного через экструдер.

Что теплее?

Пенопласт продолжает пользоваться спросом.

Основной показатель эффективности теплоизоляционного материала – это его теплопроводность. Чем она ниже, тем изолятор лучше.

Именно это отличие является определяющим. Экструзионный ППС отличается закрытыми микроскопическими ячейками, которые увеличивают сопротивляемость ЭППС прохождению тепла.

Сравнение технических характеристик пенополистиролов.

Не буду тянуть время, сразу скажу – ЭППС обладает меньшей теплопроводностью, следовательно, он эффективнее как теплоизоляционное средство. Выбирая пенопласт или полистирол, следует помнить, что лучше защищает от потери тепла именно XPS. Заодно стоит иметь в виду его экологичность, меньшую горючесть и прочность.

При выборе помните о теплопроводности.

Кроме более приемлемого коэффициента теплопроводности, ЭППС отличается более аккуратной геометрией. На его торцах имеются замки, которые исключают мостики холода на стыках.

Замки не позволяют теплу проникать сквозь щели.

Щелей не остается даже без скотча.

Ровная поверхность листа позволяет добиваться хорошей адгезии за счет плотного прилегания к стене. С плитами проще работать, производить расчеты и измерения.

Наконец, пенопласт отличается более интенсивным водопоглощением. Это приводит к снижению теплоизоляционных качеств материала, кроме того, это снижает его долговечность.

Преимущества экструзионного пенопласта

Защита грунта от промерзания.

Кроме перечисленных преимуществ ЭППС перед пенопластом, следует отметить такие его плюсы:

  1. Высокая прочность на сжатие (25 МПа). Это позволяет использовать XPS для утепления полов, полов в цехах, грунтов от морозного пучения. Стены также желательно иметь прочные.

XPS – хороший выбор для пола.

  1. Низкая плотность (25 – 30 кг/м³). Материал не нагружает утепляемые стены, кровлю, перекрытия и т.д.
  2. Широкий диапазон использования: стены, кровля, полы, перегородки, фундаменты, дорожные работы, производственные и спортивные площадки.
  3. Высокая прочность на изгиб (0.4 МПа). Это дает возможность использовать пенополистирол в технологии несъемной опалубки при монолитном литье.

Несъемная опалубка для литья стен.

  1. Допущенный к строительным работам ЭППС имеет класс горючести Г1.
  2. Небольшая толщина слоя утеплителя – 30 – 50 мм.
  3. ППС не боится плесени, влаги, бактерий и прочих видов коррозии.
  4. Срок службы материала достигает 50 лет.
  5. Инструкция по монтажу плит не требует профессиональных строительных навыков.
  6. Отсутствие необходимости в помощи профессионалов и наличия сложной дорогой техники позволяет выполнить работы по утеплению своими руками.

Утеплитель в масштабном строительстве.

Утепление кровли пеноплексом.

Единственный недостаток пенополистирола – это сравнительно высокая цена. Хотя, учитывая столь высокое качество и долговечность, такая стоимость может оказаться вполне оправданной.

Технология требует перевязывать швы наподобие кладки кирпича (это пример нарушения).

Пример правильной перевязки швов.

Вывод

Я рассказал об экструзионном пенопласте, о его свойствах, преимуществах и ответил на все самые интересующие вас вопросы. Видео в этой статье сделает обзор нагляднее и живее, смотрите и задавайте вопросы в комментариях.


таблица изоляционных материалов, коэффициент пенопласта 50 мм в сравнении по толщине, теплоизоляционные

Чтобы зимой наслаждаться теплотой и уютом в своем дома, нужно заранее позаботиться об его теплоизоляции. Сегодня сделать это совершенно несложно, ведь на строительном рынке имеется широкий ассортимент утеплителей. Каждый из них имеет свои минусы и плюсы, подходит для утепления при определенных условиях эксплуатации. При выборе материала очень важным остается такой критерий, как теплопроводность.

Что такое теплопроводность

Это процесс отдачи тепловой энергии с целью получения теплового равновесия. Температурный режим должен быть выровнен, главным остается скорость, с которой будет осуществлена эта задача. Если рассмотреть теплопроводность по отношению к дому, то чем дольше происходит процесс выравнивания температур воздуха в доме и на улице, то тем лучше. Говоря простыми словами, теплопроводность – это показатель, по которому можно понять, как быстро остывают стены в доме.

Этот критерий представлен в числовом значении и характеризуется коэффициентом тепловой проводимости. Благодаря ему можно узнать какое количество тепловой энергии за единицу времени сможет пройти через единицу поверхности. Чем выше значение теплопроводности у утеплителя, тем он быстрее проводит тепловую энергию.

На видео – виды утеплителей и их характеристики:

Чем ниже значение коэффициента проводимости тепла, тем дольше материал сможет удерживать тепло в зимние дни, а прохладу в летние. Но имеется ряд других факторов, которые также нужно принимать во внимание при выборе изолирующего материала.

Пенополистирол

Этот теплоизолятор один из самых востребованных. А связано это с его низкой проводимостью тепла, невысокой стоимостью и простотой монтажа. На полках магазинов материал представлен в плитах, толщина пенополистирола 20-150 мм. Получают путем вспенивание полистирола. Полученные ячейки заполняют воздухом. Для пенопласта характерна разная плотность, низкая проводимость тепла и стойкость к влаге.

На фото – пенополистирол

Так как пенополистирол стоит недорого, он имеет широкую популярность среди многих застройщиков для утепления различных домов и построек. Но есть у пенопласта свои недостатки. Он является очень хрупким и быстро воспламеняется, а при горении выделяет в окружающую среду вредные токсины. По этой причине применять пенопласт лучше для утепления нежилых домов и ненагружаемых конструкций. Для жилых помещений стоит обратить внимание на фольгированные утеплители для стен.

А вот какова теплопроводность пеноблоков и газоблоков, рассказывается в данной статье.

Какова теплопроводность пенобетона и газобетона, можно понять прочитав содержание статьи.

А вот какова теплопроводность газосиликатного блока, можно увидеть здесь в статье: https://resforbuild.ru/beton/bloki/gazosilikatnye/texnicheskie-xarakteristiki-2.html

А в данной статье можно посмотреть таблицу теплопроводности керамзитобетонных блоков. Для этого стоит перейти по ссылке.

Экструдированный пенополистирол

Этот материал не боится влияния влаги и гниению. Он прочный и удобный в плане монтажа. Легко поддается механической обработке. Имеет низкий уровень водоплоглощения, поэтому при повышенной влажности экструдированный пенополистирол сохраняет свои свойства. Утеплитель относится к пожаробезопасным материалам, он имеет продолжительный срок службы и простоту монтажа.

На фото – экструдированный пенополистирол

Представленные характеристики и низкая проводимость тепла позволят назвать экструдированный пенополистирол самым лучшим утеплителем для ленточных фундаментов и отмосток. При установке лист с толщиной 50 мм можно заменить пеноблок с толщиной 60 мм по проводимости тепла. При этом утеплитель не пропускает вод, так что не нужно заботиться про вспомогательную гидроизоляцию.

Минеральная вата

Минвата – это утеплитель, который можно отнести к природным и экологически чистым. Минеральная вата обладает низким коэффициентом проводимости тепла и совершенно не поддается влиянию огня. Производится утеплитель в виде плит и рулонов, каждый из которых имеет свои показатели жесткости. В статье вы можете почитать о том, чем хороша минеральная или каменная вата Технониколь.

На фото – минеральная вата

Если нужно изолировать горизонтальную поверхностность, то стоит задействовать плотные маты, а для вертикальных – жесткие и полужесткие плиты. Что касается минусов, то утеплитель минвата имеет низкую стойкость к влаге, так что при ее монтаже необходимо позаботиться про влаго-и пароизоляцию. Применять минвату не стоит для обустройства подвала, погреба, парилки в бане. Хотя если грамотно выложить гидроизоляционный слой, то минвата будет служить долго и качественно. А вот какова теплопроводность минваты, поможет понять информация из статьи.

Базальтовая вата

Этот утеплитель получают методом расплавления базальтовых горных пород с добавлением вспомогательных составляющих. В результате получается материал, имеющий волокнистую структуру и отличные водоотталкивающие свойства. Утеплитель не воспламеняется и совершенно безопасен для здоровья. Кроме этого, у базальта отличные показатели для качественной изоляции звука и тепла. Применять можно для утепления как снаружи, так и внутри дома.

На фото – базальтовая вата для утепления

При установке базальтовой ваты необходимо надевать средства защиты. Сюда относят перчатки, респиратор и очки. Это позволит защитить слизистые оболочки от попадания осколков ваты. При выборе базальтовой ваты сегодня большой популярностью пользуется марка Rockwool. В статье можно ознакомиться о том, что лучше: базальная или минеральная вата.

В ходе эксплуатации материала можно не переживать, что плиты будут уплотняться или слеживаться. А это говорит о прекрасных свойствам низкой теплопроводности, которые со временем не меняются.

Пенофол

Этот утеплитель производится в виде рулонов, толщина которых 2-10 мм. В основе материала положен вспененный полиэтилен. В продаже можно встретить теплоизолятор, на одной стороне которого имеется фольга для образования отражающего фона. Толщина материала в несколько раз меньше представленных ранее материалов, но при этом это совершенно не влияет на теплопроводность. Он способен отражать до 97% тепла. Вспененные полиэтилен может похвастаться продолжительным сроком службы и экологической чистотой.

На фото- утеплитель Пенофол:

Изолон совершенно легкий, тонкий и удобный в плане установки. Применяют рулонный теплоизолятор при обустройстве влажных комнат, куда можно отнести подвал, балкон. Кроме этого, применения утеплителя позволит сохранить полезную площадь помещения, если устанавливать его внутри дома.

А вот какова теплопроводность керамического кирпича и где такой строительный материал используется, поможет понять информация из статьи.

Так же будет интересно узнать о том, каковы характеристики и теплопроводность газобетон.

Так же будет интересно узнать о том, какова теплопроводность керамзита.

Какова теплопроводность подложки под ламинат и как правильно сделать просчёты, рассказывается в данной статье.

Таблица 1 – Показатели проводимости тепла популярных материалов

Материал Теплопроводность, Вт/(м*С) Плотность, кг/м3 Паропроницаемость, мг/ (м*ч*Па)
Пенополиуретан 0,023 32 0,0-0,05
0,029 40
0,035 60
0,041 80
Пенополистирол 0,038 40 0,013-0,05
0,041 100
0,05 150
Экструдированный пенополистирол 0,031 33 0,013
Минеральная вата 0,048 50 0,49-0,6
0,056 100
0,07 200
Пенопласт ПВХ 0,052 125 0,023

Теплопроводность – это один из главных критериев при выборе теплоизоляционного материала. Если вести установку утеплителя с низким коэффициентом теплопроводности, то это позволит на дольше сохранить тепло в доме, создавая тем самых комфортные условия для проживания.

Сравнить пеноплекс и пенопласт, сравнение пенопласта и пеноплекса, сравнительные характеристики пенопласта и пеноплекса

Оглавление Скрыть ▲ Показать ▼

Самым, пожалуй, известным на сегодняшний день материалом для наружного и внутреннего утепления стен является пенополистирол (пенопласт). Конкуренцию ему составляет экструдированный пенополистирол, известный под названием пеноплекс и некоторыми другими. Поставим себе задачу сравнить пеноплекс и пенопласт и решить – что же все-таки предпочесть для теплоизоляции частного дома.

Разница между пенопластом и пеноплексом

Прежде, чем начинать сравнение свойств пеноплекса и пенопласта, уточним, в чем разница между этими материалами. Оба они производятся из полистирола, однако с использованием различных технологий. Пенопласт (пенополистирол) получают путем вспенивания полистирола, он представляет собой плиты из спекшихся газонаполненных гранул. Внутри них имеются микропоры, а между гранулами находятся пустоты. Чем плотнее спрессованы гранулы, тем больше плотность пенопласта, тем ниже его паропроницаемость и водопоглощение. По сравнению с пенопластом пеноплекс, или экструдированнный пеноплистирол, производят по-другому – методом экструзии, с использованием повышенных температуры и давления, в результате чего готовый материал имеет равномерную структуру с закрытыми порами, диаметр которых не превышает 0,2 мм.

Сравнительные характеристики пенопласта и пеноплекса

Теперь посмотрим на сравнительные характеристики пенопласта и пеноплекса. Важнейшими из качеств, которыми должны обладать теплоизоляторы, являются теплопроводность и паропоглощение. Нелишним, проводя сравнение пенопласта и пеноплекса, будет привести значения прочности на сжатие.

Теплопроводность

Сравнительная таблица теплопроводности пенопласт пеноплекс (возьмем для примера материалы одинаковой плотности) показывает следующие цифры: пенопласт – 0,04 Вт/мК, пеноплекс – 0,032 Вт/мК. Это означает, что на плиту экструдированного пенополистирола толщиной 20 мм приходится примерно 25 мм пенопласта. Описывать подробно таблицу не будем, так как сравнение теплопроводности пенопласта и пеноплекса нужно проводить с учетом плотности конкретной марки изолятора, а мы такой задачи не ставим.

Влагопроницаемость

Следующая характеристика, которая нас интересует – сравнение свойств пеноплекса и пенопласта по влагопроницаемости. В то время, как водопоглощение первого не превышает 0,4 %, второй материал достигает в этой характеристики цифры в 2%. Иными словами, сравнение этой характеристики пенопласта и пеноплекса – в пользу последнего. При применении экструдированного пенополистирола вполне допускается отсутствие пароизоляции, однако при правильном утеплении с помощью пенопласта это нежелательно.

Прочность

Показательно сравнить пеноплекс и пенопласт по прочности на сжатие. В первом случае эта величина достигает 0,5 Мпа, во втором – всего 0,2 Мпа. При этом нужно учесть, что сравнительные характеристики пенопласта и пеноплекса одной толщины и плотности делают очевидной почти четырехкратную разницу! Именно поэтому пеноплекс хорош для системы утепления полов в конструкциях с высокими нагрузками – его используют в гаражах, на катках и даже при строительстве взлетно-посадочных полос.

Цена

Конечно, сравнительная таблица теплопроводности пенопласт пеноплекс, разница между иными техническими характеристиками важны. Однако для простого обывателя существует еще один немаловажный фактор, который он непременно учтет, проводя сравнение пенопласта и пеноплекса. Это цена. Очевидно, что утеплитель пеноплекс находится в более высокой ценовой категории, чем пенопласт; кубометр экуструдированного пенополистирола дороже примерно в полтора раза. Здесь находится камень преткновения для многих хозяев: утеплить дешевле, но хуже, или дороже, но качественней? Многие, сравнив цены на пеноплекс и пенопласт, выбирают последний из-за стоимости.

Сравнивая свойства пеноплекса и пенопласта, нужно помнить, что для многих целей предпочтительнее именно пенопласт. Такая его характеристика, как более высокое влагопоглощение, может сыграть на руку при наружном утеплении стен, где недостаточно хорошая адгезия пеноплекса не позволяет использовать его выше цокольных конструкций.

В заключение заметим, что в строительстве экструдированный пенополистирол все чаще заменяет пенопласт. В США и во многих европейских странах применение пенопласта для отделки фасадов зданий вообще запрещено из-за ядовитых токсинов, которые он выделяет при горении. В России при строительстве домов также постепенно отказываются от использования этого материла, заменяя его пеноплексом (который, кстати, тоже довольно пожароопасен) либо негорючей минеральной ватой.


Пенопласт и его коэффициент теплопроводности. Экструдированный пенополистерол

Коэффициент теплопроводности пенопластов складывается в общем случае из коэффициентов теплопроводности твёрдой фазы, газа , а также конвективной и лучистой, или радиационной составляющих. При использовании пенопластов в качестве теплоизолирующих материалов следует по возможности уменьшить вклад каждой из компонент в суммарную величину . Вклад величины весьма мал по двум причинам. Во-первых, коэффициент теплопроводности полимерной фазы весьма незначителен и составляет 0,1-0,3 ккал/м*час*град. Во-вторых, доля полимерной фазы (стенок и рёбер ячейки) в пенопластах занимает незначительную часть общего объёма материала.

Коэффициент теплопроводности  пенопластов складывается в общем случае из коэффициентов теплопроводности твёрдой фазы, газа , а также конвективной и лучистой, или радиационной составляющих.

При использовании пенопластов в качестве теплоизолирующих материалов следует по возможности уменьшить вклад каждой из компонент в суммарную величину . Вклад величины  весьма мал по двум причинам. Во-первых, коэффициент теплопроводности полимерной фазы весьма незначителен и составляет 0,1-0,3 ккал/м*час*град. Во-вторых, доля полимерной фазы (стенок и рёбер ячейки) в пенопластах занимает незначительную часть общего объёма материала.
 

 
Уменьшение пенопласт коэффициент теплопроводности за счёт снижения доли твёрдой фазы не всегда возможно, не все полимеры можно вспенивать с высокой кратностью), не всегда целесообразно (по экономическим и технологическим соображениям) или нежелательно (чем меньше объёмный вес, тем, в частности, ниже прочностные показатели пенопластов). Коэффициент теплопроводности определяется в основном составом газовой фазы. Газ, содержащийся в ячейках вносит наибольший вклад в теплопередачу, потому что объёмное содержание газа в пеноматериале обычно превышает 90%.
 
 
 Одним из важнейших факторов, увеличивающих теплопроводность пенопластов в строительстве в процессе эксплуатации, является влияние влаги окружающей среды. Особенно велико действие влаги на повышение теплопроводности в том случае, когда существует резкий перепад температур на поверхностях образца. Например, при использовании пенопластов в холодильной технике, когда внутренние слои материала находятся при отрицательных температурах, водяные пары сначала конденсируются в ячейках пенопласта, а затем превращаются в лёд. Поскольку коэффициенты теплопроводности воды и льда составляют соответственно 0,5 и 1,5 ккал/м*час*град, то даже незначительные их количества способствуют резкому ухудшению теплоизоляционных свойств пенопластов. Поэтому структура вспененного материала, а точнее — соотношение общего объёма «изолированных» ячеек и «открытых» пор и их размер имеют решающее значение на получемеый теплоизоляционный эффект.
 

 
Чем выше процент изолированных (закрытых) ячеек и чем меньше размер ячеек, тем меньше проникновение паров влаги в теплоизоляционный материал, а следовательно и больший энергосберегающий результат.
Строительные компании, которым не безразлична их репутация для теплоизоляции трубопроводов систем кондиционирования, водоснабжения и охлаждения выбирают эластичные вспененные материалы на каучуковой основе.
В сопроводительной документации все компании, производящие эти материалы, акцентируют внимание покупателей на том, что эти вспененные каучуковые материалы имеют «закрытоячеистую» структуру. Следует отметить, что эластичных вспененных материалов со 100%-й «закрытой» структурой ячеек не существует, т. к. полностью избежать образования «дыр» в стенках ячеек в процессе вспенивания даже при методе высоких давлений невозможно.
 
 
Известно, что у зарубежных теплоизоляционных материалов на каучуковой основе используется общий технологический приём — свободное (неограниченное) вспенивание при нагреве в туннельных печах трубчатых или листовых заготовок, содержащих необходимые компоненты, обеспечивающие синхронизацию процессов вулканизации каучука и разложение химического газообразователя. От состава каучуковых смесей, условий вспенивания и других особенностей технологий зависит качество получаемых материалов и прежде всего процентное соотношение «закрытых» и «открытых» пор. Однако, неоспорим тот факт, что при свободном вспенивании процент «закрытых» пор всегда будет меньше, чем в случае, если вспенивание проводить «ограниченное», то есть под определённым давлением, позволяющим недопустить разрушение ячеек.
В этом и состоит отличие «Олигопена» от близких ему по полимерной основе и структуре материалов. Высокая прочность «Олигопена» является косвенным подтверждением того, что «дефектных» ячеек у «Олигопена» значительно меньше, при этом размеры ячеек в 5-20 раз меньше, чем в аналогичных материалах. 
 
Читайте подробнее: как правильно утеплять кровли и стены пенопластом и пеноизолом, изготовление пенопласта в домашних условиях.

Теплопроводность и применение пенопласта

Теплопроводность пенопластов зависит от химического состава, а также от количества, размера и расположения пор.

Коэффициент теплопроводности пенопластов на основе полипропилена достаточно низок и к тому же очень медленно растет при повышении температуры. Низкий коэффициент теплопроводности пенопласта ( 0 033 ккал / м — час — град) Micro foam определяется как большой долей газовой фазы ( 99 %), так и закрытоячеистой структурой. Более низкие значения коэффициента Я, для подобных легчайших пенопластов наблюдаются только для пен, наполненных фреонами, тогда как заполнитель ячеек пенопласта Microfoam — воздух.

Весьма низкий коэффициент теплопроводности пенопластов, а следовательно, их высокие теплоизоляционные свойства, объясняются тем, что 90 — 95 % их объема составляет газ или воздух, являющиеся плохими проводниками тепла. Для улучшения теплоизоляционных свойств определенного пенопласта в композицию вводят вещество с высокой излучательной способностью или вспенивают пенопласт более тяжелым газом. Большие размеры молекул тяжелых газов затрудняют диффузию их через полимерные стенки, поэтому тяжелые газы удерживаются в ячейках в течение многих лет и снижают теплопроводность пенопластов.

Еще одним фактором, увеличивающим теплопроводность пенопластов в процессе эксплуатации, является влияние влаги окружающей среды. Так, для пенополиуретанов, наполненных СС13Г, при температуре 25 С и относительной влажности 65 % скорость диффузии влаги воздуха составляет 10 — 20 г / м2 за 24 часа. Особенно велико действие влаги на повышение теплопроводности в том случае, когда существует резкий перепад температур на поверхностях образца. Например, при использовании пенопластов в холодильной технике, когда внутренние слои материала находятся при отрицательных температурах, водяные пары сначала конденсируются в ячейках пенопласта, а затем превращаются в лед.
По мере удаления высокомолекулярного газа из ячеек пены повышается теплопроводность пенопластов.

Существование минимума на кривой А / ( у) можно объяснить различным механизмом теплопроводности пенопластов в зависимости от размеров ячеек. Так, в области малых у из-за незначительного содержания твердой — фазы создаются благоприятные условия для лучистого теплообмена.

Таким образом, из-за незначительного вклада составляющих А-тв, А-к и Ар коэффициент теплопроводности пенопластов определяется, за исключением легчайших пенопластов, в основном составом газовой фазы.

Как видно, особенно при низкой температуре они очень близки к коэффициенту теплопроводности воздуха, который равен 0 02 ккал / ( м2 — ч-град), что, собственно, является предельной теоретической величиной для коэффициентов теплопроводности. Теплопроводность пенопласта изменяется очень незначительно в широком интервале температур; она в 15 раз меньше, чем теплопроводность твердой невспененной смолы, из которой получают пену.

Замкнуто-ячеистое строение певдполистирола обеспечивает его высокие теплоизоляционные свойства, малое влаго-и водопоглощение. Коэффициент теплопроводности пенопласта с Yo0 l г / см3 составляет 0 033 ккал / м шс С. Пенопласт ПС-1 поглощает воды в три раза меньше.

Коэффициент теплопроводности пенопластов на основе полипропилена достаточно низок и к тому же очень медленно растет при повышении температуры. Низкий коэффициент теплопроводности пенопласта ( 0 033 ккал / м — час — град) Micro foam определяется как большой долей газовой фазы ( 99 %), так и закрытоячеистой структурой. Более низкие значения коэффициента Я, для подобных легчайших пенопластов наблюдаются только для пен, наполненных фреонами, тогда как заполнитель ячеек пенопласта Microfoam — воздух.

Поскольку при низких температурах конвекция уже не является основным средством теплопередачи, основным фактором, влияющим на изоляционные свойства ППУ при криогенных температурах, становятся размеры и однородность ячеек. При этом влияние природы вспенивающего агента и полимера на теплопроводность пенопласта более сильно проявляется при — 25, чем при — 180 С.

Для изготовления формованных деталей интерьера автомобилей используют также материалы на основе вспененных полимеров, в частности листы из пенополиолефинов и термопластичных пенополиуретанов. Применение таких материалов позволяет значительно уменьшить массу конструкции, повысить комфортабельность автомобилей — благодаря низкой звуко — и теплопроводности пенопластов, а также травмобезо-пасности.

Это позволяет говорить о возможности назначения коэффициентов условий работы к расчетным значениям напряжений сопротивлений пенопласта при его силовой работе в ограждениях конструкций. Этот же принцип, очевидно, в совокупности с результатами исследований влияния структурных параметров может и должен быть в конечном итоге применен к расчетным значениям теплопроводности пенопластов, что, наряду с продолжением исследований выносливости новых марок фенольных пенопластов для разработки предложений по нормированию их длительной прочности и деформативности, становится одной из важных задач настоящей работы.

Пенополистирол (пенопласт) и экструдированный пенополистерол

Пенополистирол (пенопласт)

Пенополистирол (пенопласт) – теплоизоляционный материал, получаемый путем вспенивания полистирола. 98% процентов его объема составляет воздух, запечатанный в гранулах, что объясняет его отличные теплоизоляционные и звукоизоляционные свойства. Коэффициент теплопроводности один из самых низких -0,033 — 0,040 Вт/м К – ниже , чем у минераловатных утеплителей.

Практически полное отсутствие водопоглощения – серьезное преимущество пенопласта. Пенополистирол не подвергается биологическому разложению, долговечен, плиты имеют малую массу и удобны в установке – могут быть приклеены к любому строительному материалу.

Пенополистирол относится к группе сгораемых материалов, добавки антипирена при производстве придают способность к самозатуханию, но температуры выше 90 градусов пенополистирол не выдерживает.

К недостаткам пенополистирола можно отнести и невысокую паропроницаемость, что ограничивает его применение в качестве внешнего утеплителя фасадных систем. При использовании пенопластовых плит для утепления под кровлей необходимо предусмотреть эффективную систему вентиляции.

Область применения зависит от марки пенополистирола.
ПСБ-С 15 – утепление конструкций, не подвергающихся механической нагрузке – утепление кровель, в том числе межстропильного пространства, потолочные перекрытия.
ПСБ-С 25 и 25Ф– самая широко применяемая марка – для утепления практически любых поверхностей(стен, фасадов, потолков, под напольное покрытие, кровельное утепление).
ПСБ-С 35 и 50 – утепление объектов с постоянной высокой нагрузкой.
 Экструдированный пенополистерол

Экструдированный пенополистирол СтиродурЭкструдированный пенополистерол (экструзия) – высокоэффективный теплоизоляционный материал для различных типов ограждающих конструкций. Коэффициент теплопроводности различных марок колеблется от 0,027 до 0,033 Вт/м К.

Материал имеет ячеистую структуру, причем полная закрытость ячеек обеспечивает абсолютную водонепроницаемость материала. Экструдированный пенополистирол рекомендуется использовать для утепления в условиях повышенной влажности или возможного частого контакта в водой – прежде всего, для утепления фундаментов в коттеджном строительстве, подвальных помещений. Экструдированный пенополистирол будет сохранять свои теплоизоляционные свойства в условиях недостаточной гидроизоляции.

Экструдированный пенополистирол отличается высокой устойчивостью к деформациям сжатия, и потому может использоваться для утепления поверхностей, несущих нагрузку. Широко применяется в утеплении фасадных систем, особенно если облицовочный материал имеет значительный вес.

Также материал выдерживает резкие и постоянные температурные перепады, не разрушаясь. Нормальный температурный диапазон – от-120 до +75 градусов.

Недостатки экструдированного пенополистирола – разрушаемость его при контакте с некоторыми химическими веществами (сложными углеводородами), горючесть, хотя обладает свойствами самозатухания.

Экструдированный полистирол — XPS — Теплоизоляция

Пример — Изоляция из экструдированного полистирола

Основным источником потерь тепла из дома являются стены. Рассчитайте скорость теплового потока через стену площадью 3 м x 10 м (A = 30 м 2 ). Стена толщиной 15 см (L 1 ) сделана из кирпича с теплопроводностью k 1 = 1,0 Вт / м · К (плохой теплоизолятор). Предположим, что температура внутри и снаружи составляет 22 ° C и -8 ° C, а коэффициенты конвективной теплопередачи на внутренней и внешней сторонах h 1 = 10 Вт / м 2 K и h 2 = 30 Вт / м 2 К соответственно.Обратите внимание, что эти коэффициенты конвекции сильно зависят, в частности, от внешних и внутренних условий (ветер, влажность и т. Д.).

  1. Рассчитайте тепловой поток ( потери тепла ) через эту неизолированную стену.
  2. Теперь предположим, что теплоизоляция на внешней стороне этой стены. Используйте изоляцию из экструдированного полистирола толщиной 10 см (L 2 ) с теплопроводностью k 2 = 0,028 Вт / м.К и рассчитайте тепловой поток ( потери тепла ) через эту композитную стену.

Решение:

Как уже было написано, многие процессы теплопередачи включают композитные системы и даже включают комбинацию как теплопроводности, так и конвекции. С этими композитными системами часто удобно работать с общим коэффициентом теплопередачи , , известным как U-фактор . Коэффициент U определяется выражением, аналогичным закону охлаждения Ньютона :

Общий коэффициент теплопередачи связан с общим тепловым сопротивлением и зависит от геометрии задачи.

  1. голая стена

Предполагая одномерную теплопередачу через плоскую стену и не принимая во внимание излучение, общий коэффициент теплопередачи можно рассчитать как:

Тогда общий коэффициент теплопередачи равен:

U = 1 / (1/10 + 0,15 / 1 + 1/30) = 3,53 Вт / м 2 K

Тогда тепловой поток можно рассчитать просто как:

q = 3,53 [Вт / м 2 K] x 30 [K] = 105.9 Вт / м 2

Суммарные потери тепла через эту стену будут:

q потеря = q. A = 105,9 [Вт / м 2 ] x 30 [м 2 ] = 3177W

  1. композитная стена с теплоизоляцией

Предполагая одномерную теплопередачу через плоскую композитную стену, отсутствие термоконтактного сопротивления и без учета излучения общий коэффициент теплопередачи можно рассчитать как:

Тогда общий коэффициент теплопередачи равен:

U = 1 / (1/10 + 0.15/1 + 0,1 / 0,028 + 1/30) = 0,259 Вт / м 2 K

Затем тепловой поток можно рассчитать просто как:

q = 0,259 [Вт / м 2 K] x 30 [ K] = 7,78 Вт / м 2

Суммарные потери тепла через эту стену будут:

q потеря = q. A = 7,78 [Вт / м 2 ] x 30 [м 2 ] = 233 Вт

Как видно, добавление теплоизолятора приводит к значительному снижению тепловых потерь. Его надо добавить, добавление следующего слоя теплоизоляции не дает такой большой экономии.Это лучше всего видно из метода термического сопротивления, который можно использовать для расчета теплопередачи через композитных стен . Скорость устойчивой теплопередачи между двумя поверхностями равна разнице температур, деленной на общее тепловое сопротивление между этими двумя поверхностями.

Теплопроводность пенополистирола XPS

Пенополистирол является хорошими теплоизоляционными материалами и поэтому часто используется в качестве строительных изоляционных материалов.Экструдированный пенополистирол (XPS) состоит из закрытых ячеек и обеспечивает улучшенную шероховатость поверхности, большую жесткость и пониженную теплопроводность. На изображении ниже показано применение изоляционного материала в типичной домашней конструкции. XPS применяется в этом случае для повышения эффективности изоляционной системы для каркасного потолка.

Поскольку теплопроводность материала XPS является ключевым показателем качества, производители и заказчики постоянно ищут простые способы получения данных о характеристиках теплопроводности материала.Недавно европейский производитель материала XPS отправил в нашу лабораторию несколько образцов для определения характеристик с помощью датчика C-Therm Modified Transient Plane Source. Производитель отправил несколько образцов купонов.

Хотя производитель образцов XPS вырезал образцы до меньших размеров, чем типичные размеры платы XPS — этого НЕ ОБЯЗАТЕЛЬНО — датчик MTPS может легко обрабатывать образцы большего формата — в конечном итоге размер образцов был обусловлен соображениями доставки.

Тестовая установка MTPS

Испытательная установка соответствовала довольно типичной схеме размещения образца на датчике, как показано на рисунке ниже. Для лучшей поддержки образца на датчике использовалась удлинительная пластина. Для образцов большего размера датчик на тестовом образце был бы перевернут. Образец тестировали как сверху, так и снизу для оценки однородности / консистенции образца.

Результаты эксперимента

Результаты тестирования образца были доступны в течение 10 минут при тестировании как верхней, так и нижней части образца и обобщены в таблице ниже:

9015 9017 0,0349 9017 0,0349
Образец Верх Низ
1 0.0334 0,0341
2 0,0344 0,0342
3 0,0341 0,0342
4 0,0349 0,0349

0,0349 9015
Среднее значение 0,0341 0,0341
Результаты испытаний на теплопроводность XPS (Вт / мК)

Результаты испытаний показали, что материал имеет отличную консистенцию и находится в близком соответствии с ожидаемым диапазоном теплопроводности. материала.Все испытания проводились в условиях окружающей среды (приблизительно 24 ° C). Технические характеристики датчика MTPS предлагают точность <5% и точность <1%.

Теплопроводность экструдированного полистирола

Теплопередача:
  1. Основы тепломассообмена, 7-е издание. Теодор Л. Бергман, Эдриенн С. Лавин, Фрэнк П. Инкропера. John Wiley & Sons, Incorporated, 2011. ISBN: 9781118137253.
  2. Тепло- и массообмен. Юнус А. Ценгель.McGraw-Hill Education, 2011. ISBN: 9780071077866.
  3. Министерство энергетики США, термодинамики, теплопередачи и потока жидкости. Справочник Министерства энергетики США, Том 2 от 3 мая 2016 г.

Ядерная и реакторная физика:

  1. Дж. Р. Ламарш, Введение в теорию ядерных реакторов, 2-е изд., Аддисон-Уэсли, Ридинг, Массачусетс (1983).
  2. Дж. Р. Ламарш, А. Дж. Баратта, Введение в ядерную инженерию, 3-е изд., Прентис-Холл, 2001, ISBN: 0-201-82498-1.
  3. У. М. Стейси, Физика ядерных реакторов, John Wiley & Sons, 2001, ISBN: 0-471-39127-1.
  4. Glasstone, Сесонске. Nuclear Reactor Engineering: Reactor Systems Engineering, Springer; 4-е издание, 1994 г., ISBN: 978-0412985317
  5. W.S.C. Уильямс. Ядерная физика и физика элементарных частиц. Кларендон Пресс; 1 издание, 1991 г., ISBN: 978-0198520467
  6. Г. Р. Кипин. Физика ядерной кинетики. Аддисон-Уэсли Паб. Co; 1-е издание, 1965 г.
  7. Роберт Рид Берн, Введение в эксплуатацию ядерных реакторов, 1988 г.
  8. Министерство энергетики, ядерной физики и теории реакторов США. Справочник по основам DOE, том 1 и 2. Январь 1993 г.
  9. Пол Ройсс, Нейтронная физика. EDP ​​Sciences, 2008. ISBN: 978-2759800414.

Advanced Reactor Physics:

  1. К. О. Отт, В. А. Безелла, Введение в статику ядерных реакторов, Американское ядерное общество, пересмотренное издание (1989), 1989, ISBN: 0-894-48033-2.
  2. К. О. Отт, Р. Дж. Нойхольд, Введение в динамику ядерных реакторов, Американское ядерное общество, 1985, ISBN: 0-894-48029-4.
  3. Д. Л. Хетрик, Динамика ядерных реакторов, Американское ядерное общество, 1993, ISBN: 0-894-48453-2.
  4. Э. Льюис, В. Ф. Миллер, Вычислительные методы переноса нейтронов, Американское ядерное общество, 1993, ISBN: 0-894-48452-4.

Испытание экструдированного полистирола с помощью измерителя теплового потока

Рис. 1. Акриловая штукатурка, наносимая на изоляционные плиты из пенополистирола на фасаде многоквартирного дома. 1

Экструдированный полистирол

— это конструкционный материал с высокими изоляционными свойствами, обычно устанавливаемый на внешней стороне каркасных стен или внутри фундаментных стен.Таким образом, знание значений теплопроводности экструдированного полистирола важно при определении изоляционного потенциала здания. Его цель — служить механизмом защиты от теплопотерь в зданиях с целью снижения эксплуатационных расходов. Экструдированный пенополистирол часто путают с пенополистиролом. Хотя эти два изоляционных материала схожи в некоторых аспектах, таких как их состав (полимеризованный полистирол), они сильно отличаются. Экструдированный полистирол создается методом экструзии, отсюда и название.Во время этого процесса полистирол выдавливается через фильеру, в результате чего материал расширяется в однородную изоляционную плиту с закрытыми порами (рис. 2). Пенополистирол, с другой стороны, создается путем помещения небольших шариков пенопласта в форму и применения пара для расширения шариков с образованием изоляционной плиты (рис. 2). В процессе производства пенополистирола между шариками пенопласта образуются пустоты, создавая пути для проникновения влаги.

Рисунок 2 .Микроскопические различия между составом утеплителей из экструдированного (слева) и пенополистирола (справа). 2

Экструдированный полистирол по теплопроводности

Thermtest Heat Flow Meter (HFM) — это стационарная система теплопередачи, измеряющая теплопроводность и тепловое сопротивление плоских изоляционных материалов, таких как пенопласт, твердые тела и текстиль (рис. 3). HFM измеряет теплопроводность в диапазоне от 0,005 до 0,5 Вт / м · К и в диапазоне температур от -20 ° C до 70 ° C в соответствии со стандартом ASTM C518-15 — Стандартный метод испытаний устойчивых свойств теплопередачи. средствами теплового расходомера.Пользователи могут рассчитывать на высокую степень точности (3%) и прецизионности (0,5%) с этим прослеживаемым методом измерения ASTM.

Рис. 3. Измеритель теплового потока Thermtest (слева) и образцы различной толщины для проверки теплопроводности экструдированного полистирола (справа).

В соответствии со стандартом ASTM C518-15, чтобы гарантировать надлежащие характеристики HFM, прибор должен быть откалиброван с использованием материалов, имеющих такую ​​же теплопроводность и толщину, что и оцениваемые материалы.Если калибровочный эталон испытывается на одной толщине, прибор теплового расходомера может быть откалиброван для этой толщины. Однако, если испытания должны проводиться при различных толщинах, отличных от калиброванной, необходимо провести тщательное изучение погрешности HFM при других толщинах. Для этого эксперимента исследователи Thermtest намеревались проверить границы точности HFM путем тестирования нескольких толщин образцов на основе только одной калибровочной толщины.

Для начала калибровочный образец (NIST SRM 1450d — 1 ″) был помещен между двумя параллельными пластинами внутри HFM (Рисунок 4).Заданный температурный градиент (10–30 ° C) по пластинам был установлен для имитации потери тепла из внутренней среды здания в более холодную внешнюю среду. Затем устанавливали верхнюю пластину так, чтобы она прижималась к образцу до автоматической толщины образца. HFM автоматически определяет толщину образца с помощью четырех цифровых энкодеров, расположенных в каждом углу верхней пластины. Каждый цифровой энкодер измеряет толщину на своем посту, а затем вычисляет среднее значение. Затем верхняя пластина автоматически настраивается на среднюю высоту.Если испытуемый образец обладает высокой сжимаемостью и известна приблизительная сила сжатия, ручная установка толщины может быть более подходящим вариантом для получения точных и точных результатов теплопроводности.

Рис. 4. Вид изнутри дверцы HFM. Параллельные пластины (красная и синяя) создают одномерный тепловой поток через испытуемый образец, моделируя потерю тепла изнутри здания во внешнюю среду.

При постоянных, но различных температурах параллельные пластины устанавливали устойчивый одномерный тепловой поток через испытуемый образец, а термопары, встроенные в каждую пластину, измеряли температуру с обеих сторон калибровочного образца.Преобразователи теплового потока, контактирующие с верхней и нижней пластинами, собирали данные о результирующем тепловом потоке испытуемого образца (рис. 4). Путем соответствующей калибровки преобразователя (ов) теплового потока со стандартами, а также путем измерения температуры пластин и расстояния между пластинами закон теплопроводности Фурье используется для расчета теплопроводности (λ):

После выполнения калибровки, как указано выше, каждую толщину образца экструдированного полистирола испытывали в соответствии с этапами, описанными выше.

Целью этого эксперимента было определение точности Thermtest HFM для проверки теплопроводности экструдированного полистирола различной толщины при 20 ° C с одним калибровочным образцом. Показания теплопроводности, полученные в результате испытаний, проведенных на толщинах от 10,1 мм до 40,4 мм, были в пределах значения теплопроводности контрольного испытания 25,2 мм (менее 3%) (Рисунок 5). Достигнутые результаты коррелируют с результатами, полученными в эксперименте, проведенном Аль-Аджланом в 2006 году, а также с данными, предоставленными производителем.

Рис. 5. Значения теплопроводности и термического сопротивления экструдированного полистирола различной толщины, калиброванные по одному слою NIST SRM 1450d и полученные при средней температуре 20 ° C с использованием Thermtest HFM.

Al-Ajlan (2006) сообщает, что производитель обеспечил теплопроводность пенополистирола 0,034 Вт / мК. Эта теплопроводность немного выше, чем предусмотренная производителем теплопроводность экструдированного полистирола (0.032). Хотя экструдированный полистирол имеет более низкую теплопроводность, что означает, что он с большей вероятностью защищает вашу внутреннюю среду от нежелательных изменений температуры, он имеет значительно более высокую стоимость, чем пенополистирол. При выборе подходящей изоляционной плиты из пенопласта для ваших строительных нужд необходимо принять во внимание особую осторожность.

Thermtest HFM — это быстрый, надежный и гибкий метод проверки теплопроводности твердых тел, пен и текстильных материалов. Хотя это исследование не предназначено для использования испытаний образцов различной толщины с использованием одной калибровочной толщины, это исследование доказывает способность HFM проверять теплопроводность образцов с небольшими вариациями толщины по сравнению с калибровочным образцом.

Экспериментальные исследования и корректировка модели

В данном исследовании сверхлегкий пенополистироловый пенобетон (EFC) был изготовлен методом химического вспенивания, а его теплоизоляционные свойства были измерены переходным методом при различных температурах окружающей среды (от −10 до 40 ° C). ° С). Затем наблюдали влияние температуры и объемной доли EPS на теплопроводность и плотность EFC в сухом состоянии. В конечном итоге уравнение Ченга – Вачона было модифицировано путем введения температурного параметра.Результаты показали, что теплопроводность EFC уменьшается с повышением температуры. Было также продемонстрировано, что подходящий объем частиц EPS может не только уменьшить теплопроводность EFC, но также уменьшить влияние температуры на теплопроводность. Теплопроводность EFC при различных температурах была точно предсказана в этом исследовании с использованием предложенной модели.

1. Введение

Пенобетон (FC) — это тип легкого пористого материала на основе цемента с плотностью от 400 кг / м 3 до 1900 кг / м 3 , который широко используется в области строительства, особенно для снижения статической нагрузки конструкций и для сохранения тепла, демпфирования, звукоизоляции и заполнения пор [1].По сравнению с органическими изоляционными материалами ТЭ имеет более высокую прочность, лучшую огнестойкость и долговечность [1–3]. Однако, чтобы соответствовать более высоким требованиям к теплоизоляционным характеристикам, плотность FC должна быть дополнительно снижена до менее чем примерно 400 кг / м 3 . В соответствующих исследованиях было установлено, что метод химического вспенивания больше подходит для сверхлегких ТЭ, чем механическое вспенивание [4–9].

Пенополистирол (EPS) был впервые представлен в качестве легкого заполнителя для бетона Куком в 1973 году [10].Благодаря своей превосходной теплоизоляции и близким пористым свойствам частицы пенополистирола существенно влияют на тепловые характеристики FC. Например, Sayadi et al. [11] добавили регенерированные частицы EPS в FC и обнаружили, что теплопроводность образца FC с объемной долей EPS 82% снизилась на 45%, а плотность — на 62,5%. Видно, что EPS имеет широкие перспективы применения и большую потенциальную ценность в FC [12–14].

Теплопроводность — важный параметр, отражающий способность бетона передавать тепло.Многие исследователи изучали теплопроводность композиционных материалов и выявляли влияние различных факторов на теплопроводность [15]. Температура как внешнее условие оказывает важное влияние на теплопроводность бетона [16–20]. Рахим и др. [21] проверили теплопроводность трех бетонных материалов на биологической основе при различных температурных условиях (от 10 до 40 ° C) в установившемся состоянии с использованием метода защищенной горячей плиты. Они обнаружили, что теплопроводность бетонных материалов увеличивается с повышением температуры.Тандироглу [22] изучил теплопроводность легкого необработанного бетона с перлитовым заполнителем и установил функции взаимосвязи для теплопроводности, водоцементного отношения, количества перлита по массе и температуры. Предложенные эмпирические соотношения теплопроводности применимы в диапазоне температур от -70 до 30 ° C. Ли и др. [23] обсудили общие модели теплопроводности, основанные на экспериментальных данных, и предложили модель прогнозирования теплопроводности FC, но они не смогли учесть влияние внешних факторов окружающей среды на теплопроводность модели, таких как температура.Таким образом, теплопроводность различных типов бетона значительно различается при изменении температуры. В настоящее время теоретические модели теплопроводности ТЭ не учитывают температурные эффекты.

В данном исследовании сверхлегкий пенополистирольный пенобетон (EFC) с различным содержанием пенополистирола готовится методом химического вспенивания, а его теплопроводность измеряется при различных температурах окружающей среды (от -10 до 40 ° C). На основе результатов испытаний и существующих моделей теплопроводности была получена модель теплопроводности EFC с поправкой на температуру.

2. Экспериментальные программы
2.1. Сырье и соотношение смеси

Загущенный материал, используемый в этом исследовании, был изготовлен из китайского обычного портландцемента 42,5 и летучей золы класса I. Соответствующие технические показатели для этих двух материалов показаны в таблицах 1 и 2. Добавление летучей золы может оптимизировать структуру пор FC и улучшить его теплоизоляционные характеристики. Кроме того, EPS имеет размер частиц от 2 до 4 мм, кажущуюся плотность 18,8 кг / м 3 и теплопроводность 0.0313 Вт / (м · К). Пенообразователь, использованный в этом тесте, представлял собой раствор перекиси водорода с концентрацией 30%. Стабилизатором служил стеарат кальция. Первым укрепляющим агентом был нитрит натрия, а загустителем — эмульсия акрилатного сополимера. Используемая вода была водопроводной. Соотношение воды и связующего, содержание пенообразователя и дозировка летучей золы были скорректированы для определения эталонного соотношения смеси, которое показано в таблице 3. Всего было приготовлено 12 испытательных блоков пенобетона с химическим вспениванием EPS путем изменения объемной доли EPS (0% ~ 60%).

9016.0

Тип цемента Удельная поверхность (м 2 / кг) Время схватывания (мин) Прочность на изгиб (МПа) Прочность на сжатие (МПа)
Начальная установка Окончательная установка 3d 28d 3d 28d

PO 42,5 345.00 210 9162 150 8,0 16,5 46,2

365

16 90 / кг Насыпная плотность (кг / м 3 )
SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 Cao NaO Na

58 30 4.3 1,5 2,8 3,2 2100 1086

г)

9015
9015 w / b Объем пены (%)

A 1 193 157 0,48 6,3

соотношение w / b: вода-связующее.

2.2. Прибор для испытаний
2.2.1. Тестер теплопроводности

Для теста теплопроводности использовался анализатор термических характеристик ISOMET 2114, произведенный в Словакии (рис. 1). Прибор может быть использован для определения теплопроводности, объемного теплового потока и температуропроводности композитов на основе цемента [24]. Он основан на принципе испытания на переходные процессы, а диапазон измерения температуры составляет 15 ~ + 50 ° C с точностью 1 × 10 -4 Вт / (м · К).Прибор можно проверить с помощью зонда или плоской пластины. В этом тесте используется поверхностный зонд с диапазоном измерения 0,04 ~ 0,3 Вт / (м · К).


2.2.2. Испытательный бокс при высоких и низких температурах

В этом испытании использовался испытательный стенд для моделирования высоких и низких температур, разработанный Северо-восточным сельскохозяйственным университетом. Его основные показатели производительности приведены в таблице 4.


Полезный объем 5 м × 4 м × 2,5 м
Диапазон температур −45∼ + 60 ° C
Колебание температуры ± (0.05∼0,1) ° C
Мощность нагрева 1500 Вт
Холодопроизводительность 1500 Вт

2.3. Технология приготовления и методика химического вспенивания пенобетона EPS
2.3.1. Технология подготовки

В соответствии с характеристиками пенополистирола и технологией формования химического пенобетона образцы пенополистирола с химическим вспениванием были приготовлены в соответствии со следующим процессом: (a) Частицы пенополистирола были влажными в течение одной минуты с одной третью общая вода.(b) Цемент для смешивания, летучая зола, другие твердые материалы, оставшаяся вода и загуститель смешивали и перемешивали до тех пор, пока смесь не стала однородной. Затем смоченные частицы EPS помещали в смесь и перемешивали в течение одной минуты. Температуру суспензии поддерживали на уровне 25 ° C. (c) Добавляли раствор нитрита натрия. Смесь перемешивали на низкой скорости в течение 30 секунд, а затем перемешивали на высокой скорости в течение 10 секунд. (D) В смесь вливали перекись водорода, и ее перемешивали в течение 10 секунд.(e) Смесь быстро вылили в форму и оставили на 24 часа при 20 ° C. Затем образцы вынимали из формы, когда они имели определенную прочность, и затем применяли стандартное отверждение. Бетонный образец показан на рисунках 2 (а) и 2 (б).

2.3.2. Экспериментальные методы

Испытание образцов на плотность в сухом состоянии проводили в соответствии с китайским стандартом GB / T11969-2008. Измерения проводились после сушки образцов до постоянного веса. Окружающая среда с постоянной температурой обеспечивалась испытательным боксом при высоких и низких температурах.Теплопроводность образцов была проверена после двухчасового стояния при постоянной температуре. При постоянной температуре измеряли теплопроводность полированных образцов с обеих сторон с помощью анализатора тепловых характеристик. Теплопроводность некоторых образцов EFC при 20 ° C показана в Таблице 5. Из-за неоднородности FC были протестированы три положения лицевой поверхности, и было вычислено среднее значение результатов.


Объемная плотность в сухом состоянии (кг / м 3 ) Пористость (%) Средняя теплопроводность (Вт / (м · К)) Объемная плотность в сухом состоянии (кг / м 3 ) Пористость (%) Средняя теплопроводность (Вт / (м · К))

304 73.47 0,0838 291 73,04 0,0704
366 68,06 0,0926 230 79,93 0,0761 68162 79,93 0,0761 0,0761 68152
0,0761 68162
0,0921
362 70,07 0,1000 237 79,32 0,0750
336 71.99 0,0810 267 76,70 0,1037

3. Результаты и обсуждение
3.1. Взаимосвязь между объемной плотностью в сухом состоянии и теплопроводностью образцов EFC при различных температурах

Теплопроводность — это основной физический параметр, используемый для характеристики теплопроводности материалов. Механизм теплопроводности у разных веществ разный.Согласно теории теплопередачи [25, 26], свободная подвижность электронов и колебания решетки являются двумя основными независимыми механизмами теплопередачи твердого тела. В основном это упругая волна (или волна решетки), которая, создаваемая колебанием решетки в месте с более высокой температурой, вызывает колебание соседней решетки для передачи тепла в неорганических неметаллических твердых материалах. Поскольку бетон состоит в основном из твердых компонентов, механизм теплопередачи каркаса аналогичен механизму передачи тепла твердого тела.Поэтому теплопроводность бетона в первую очередь зависит от плотности материалов. Обычно низкая плотность соответствует низкой теплопроводности [27].

Закон изменения был получен путем подгонки результатов испытаний объемной плотности в сухом состоянии и теплопроводности при различных температурах, как показано на рисунке 3. Объемная плотность в сухом состоянии химического вспенивания пенобетона EPS положительно коррелирует с теплопроводностью.


Данные испытаний были подогнаны для получения соотношения между объемной плотностью в сухом состоянии и теплопроводностью EFC при температуре 0 ° C.Выражение отношения может быть записано как

. Содержание пены и содержание EPS определяют его объемную плотность в сухом состоянии в EFC и влияют на теплопроводность EFC. В тех же условиях количество пор в пористом материале определяет его теплопроводность. Когда количество пор такое же, теплопроводность увеличивается с увеличением размера пор. Однако соединенные поры увеличивают теплопроводность бетона. Кроме того, объемная доля EPS является ключевым фактором, изменяющим объемную плотность FC в сухом состоянии.На рис. 4 представлена ​​кривая влияния объемной доли EPS на объемную плотность FC в сухом состоянии. Согласно Фигуре 4, микропоры не изменились при добавлении небольшого количества частиц EPS до тех пор, пока не было добавлено 10% частиц EPS. В этот момент соотношение больших пор в образцах показало тенденцию к увеличению, что привело к уменьшению сухой объемной плотности. Однако, когда процент пор с диаметрами, достигающими 200-400 мкм м, был слишком большим, внутренняя структура пор была бы нестабильной, и некоторые большие поры могут быть разрушены.Это привело бы к увеличению сухой объемной плотности образца и, таким образом, повлияло бы на теплопроводность EFC [28].


3.2. Влияние температуры на теплопроводность пенобетона EPS

В этом эксперименте использовались пять температур, а именно -10 ° C, 0 ° C, 20 ° C, 30 ° C и 40 ° C. Эти температуры использовались для изучения теплоизоляционных характеристик EFC. Теплопроводность FC, смешанного с различным содержанием частиц EPS, была протестирована, чтобы получить закон изменения теплопроводности FC с различными объемными долями EPS в зависимости от температуры, как показано на рисунке 5.Как видно из рисунка 5, теплопроводность химического пенобетона положительно коррелирует с внешней температурой. При изменении температуры наибольшая амплитуда изменения ТЭ без частиц ЭПС достигла 52%, что свидетельствует о значительном влиянии температуры на теплопроводность ТЭ [29]. Это связано с тем, что теплопроводность FC связана не только с интенсивностью движения частиц в твердой, жидкой и газовой фазах, но также с силами взаимодействия между различными фазами частиц и их пространственным распределением.Из-за большой пористости FC высокая температура может усилить нерегулярное движение и столкновение молекул газа в порах. Это усилило бы взаимодействие между различными фазами частиц, тем самым увеличив теплопроводность.


На рисунке 5 показано сравнение с кривой теплопроводности FC без шариков из пенополистирола, другие кривые с шариками из пенополистирола, очевидно, более гладкие и с меньшими наклонами в том же диапазоне температурного градиента. Когда объемное содержание EPS составляло 55%, изменение температуры меньше всего влияло на теплопроводность.Этот результат демонстрирует, что надлежащее количество частиц EPS может не только снизить теплопроводность EFC, но и компенсировать изменения теплопроводности, вызванные изменениями температуры. Этот эффект является основным преимуществом структуры EPS и улучшения им структуры пор FC. Эмпирические корреляции между теплопроводностью ТЭ и температурой при различных объемных долях пенополистирола показаны в таблице 6.


объемная доля пенополистирола (%) λ = a ( T 2 ) + bT + c R 2

0 λ =

.000008

T 2 + 0,0008 T + 0,071
R 2 = 0,995
5 λ 5 = -0,00007 0 T + 0,0749 R 2 = 0,995
20 λ 20 = −0,000001 T 2 + 0,0009 T 000 + 0,0009 T + 0,02 = 0.998
55 λ 55 = −0,000009 T 2 + 0,0007 T + 0,0625 R 2 63
3.3. Влияние содержания пенополистирола на теплопроводность FC при различных температурах

Избыточное содержание пузырьков, введенных в цементную матрицу, вызовет некоторые трудности в формировании бетона.Поэтому сложно снизить плотность и теплопроводность сверхлегкого ТЭ за счет увеличения количества пенообразователя. В этом исследовании определенная объемная доля частиц пенополистирола была добавлена ​​к химическому вспениванию пенобетона для изменения собственного веса и теплоизоляционных характеристик бетона.

Частицы EPS обладают хорошими тепловыми характеристиками. Влияние объемной доли EPS на теплопроводность FC при различных температурах показано на рисунке 6. Добавление частиц EPS значительно изменило теплопроводность FC.По сравнению с FC без EPS максимальная амплитуда изменения теплопроводности FC уменьшилась на 46% после добавления определенной объемной доли частиц EPS. Согласно рисунку 6, теплопроводность EFC сначала уменьшалась, а затем увеличивалась с увеличением содержания EPS. Это произошло в первую очередь потому, что частицы пенополистирола (98% воздуха и 2% полистирола) имеют внутри множество закрытых пор, и они обладают большим термическим сопротивлением. С увеличением содержания EPS соответственно увеличивалось тепловое сопротивление EFC.Следовательно, его теплопроводность снизилась. Недавние исследования показывают, что при добавлении пенопласта к бетону из пенополистирола вспенивающий агент создает структуру микропор между гранулами пенополистирола [30]. Однако, когда объемная доля EPS слишком велика, расстояние между частицами EPS будет уменьшаться. Это заставляет окружающую пену собираться вместе и соединяться, образуя более крупные поры. В результате увеличилась внутренняя связная пористость и значительно увеличилась теплопроводность, что даже повлияло на обычное вспенивание FC.


Как видно из рисунков 4 и 6, результаты показывают, что сверхлегкий пенобетон с химическим вспениванием EPS с плотностью в сухом состоянии менее 300 кг / м 3 и нормальной теплопроводностью от 0,0704 до 0,0767 Вт / (м · К) можно было получить, когда объемная доля EPS составляла 25% ~ 35%. Кроме того, по сравнению с обычным FC, он показал эффективную теплоизоляцию при изменении температуры.

4. Температурно-модифицированная модель теплопроводности для EFC
4.1. Базовая модель теплопроводности пенобетона
4.1.1. Последовательные и параллельные модели

Основной формой передачи тепла внутри бетонных материалов является теплопроводность. Хашин и Штрикман предложили эффективные модели теплопроводности двухфазной системы [31]. Последовательная и параллельная модели основаны на верхнем и нижнем пределах теплопроводности материалов соответственно. В этих моделях частицы пены и пенополистирола используются в качестве дисперсной фазы, а цемент, летучая зола и суспензия используются в качестве непрерывной фазы для расчета теплопроводности бетона.Обычно выражения можно записать в виде следующих уравнений: Серийные модели: Параллельные модели:

4.1.2. Maxwell
Eucken Model

Модель Максвелла-Ойкена предполагает, что пена состоит из однородных сфер, которые неравномерно распределены и не имеют сил взаимодействия. Более лаконично, модель утверждает, что теплообмен не может осуществляться между дисперсными фазами. На этой основе удалось успешно вывести минимальные границы теплопроводности изотропных и макроскопических однородных двухфазных материалов [32].

Когда пена замешивается в бетон, ее форма и распределение будут изменены из-за выдавливания раствора, но модель учитывает только показатель пористости. Его выражение выглядит следующим образом [32]:

4.1.3. Модифицированная объемная модель для пенобетона

Li рассмотрела объемное содержание пены и предложила модифицированную модель, которая может быть применена для расчета теплопроводности FC путем объединения данных испытаний FC на основе модели теплопроводности Cheng-Vachon [23].Модель предполагает, что в бетонном растворе нет пор, а тепловая конвекция, излучение и контактное сопротивление не учитываются. Он в первую очередь корректирует объемное содержание дисперсной фазы и учитывает влияние сложных факторов, таких как путь теплопередачи и извилистость во время процесса теплопередачи. Эта модель может точно предсказать теплопроводность FC.

Ниже приведены уравнения для модели поправки на объем теплопроводности FC [23]:

Разница в теплопроводности между пеной и цементно-зольным раствором представлена ​​с помощью простого уравнения:

Модифицированный объемное содержание пены можно выразить следующим образом:

Из уравнений (5) и (6) эффективное тепловое сопротивление FC представляется следующим образом:

Тогда уравнение теплопроводности для FC равно

Оно должно быть отметили, что t — это поправочный коэффициент на объемное содержание пены, полученный путем подбора данных испытаний.

4.2. Оценка модели и определение параметров

Модель коррекции объема, предложенная Ли, была использована для проверки и изучения экспериментальных результатов FC в исследовании. Поскольку 98% частиц EPS были воздухом и разница в теплопроводности между ними была небольшой, пористость и EPS были упрощены до дисперсной фазы, а цементно-зольный раствор был непрерывной фазой. Сравнение между прогнозируемым значением и экспериментальным значением последовательных и параллельных моделей, модели Максвелла – Ойкена и модели поправки на объем показаны на рисунке 7.


Согласно рисунку 7, данные теплопроводности, предсказанные параллельной и последовательной моделями, находились в верхнем и нижнем пределах соответственно, и они значительно отличались от экспериментальных результатов. Теплопроводность, предсказанная моделью Максвелла – Эйкена, была намного больше, чем экспериментальные данные. Это произошло потому, что модель Максвелла – Ойкена предполагала, что устьица в тестовых блоках были однородными и независимыми сферами. В действительности эти формы пор сильно различаются, и некоторые из них являются связанными порами, что приводит к большому отклонению между прогнозируемым значением и экспериментальным значением.

Аппроксимация методом наименьших квадратов модифицированной объемной модели, предложенной Ли, была выполнена с использованием частичных данных испытаний. Когда t = 2,15, был получен эффект наилучшего соответствия, и прогнозируемый результат был наиболее близок к значению теста. Поэтому модифицированная объемная модель, предложенная Ли, была использована для прогнозирования и оценки теплопроводности EFC в этом исследовании.

Модель оценила влияние температуры на теплопроводность различных фаз на основе модифицированной объемной модели, предложенной Ли, и скорректировала поправочный коэффициент объема с помощью температурной функции.

В настоящем исследовании мы предлагаем новую корреляцию для дисперсной фазы:

Разница между двумя фазами в теплопроводности с поправкой была дана

Влияние температуры было введено в теплопроводность для корректировки объемного содержания Корректирующий коэффициент пены:

Затем были скорректированы пористости при различных температурах, можно записать, как показано в следующих уравнениях:

Объемный поправочный коэффициент пены после двухкратной коррекции можно записать следующим образом:

Корректирующее уравнение объемного содержания пены при различных температурах было следующим:

Объединив уравнения (9) и (15), было получено модифицированное тепловое сопротивление FC

Тогда модифицированное уравнение теплопроводности FC можно выразить как упрощенная форма

Экспериментальные данные теплопроводности ЭПЧ при различных температурах введите данные в скорректированную модель теплопроводности EFC, чтобы получить рисунок 8.На рисунке предсказанные значения температурно-модифицированной модели при различных температурах сравниваются с экспериментальными значениями. Результаты показывают, что предсказанные значения совпадают с экспериментальными значениями при различных температурах, что указывает на хороший предсказывающий эффект модели. По сравнению с другими моделями прогнозирования, модель в этом исследовании не только отражала влияние температурных параметров, но также рассчитывала теплопроводность EFC при различных температурах.


5.Выводы

(1) Температура оказала значительное влияние на теплопроводность EFC. Теплопроводность EFC увеличивалась с повышением температуры. При изменении температуры амплитуда изменения теплопроводности одного и того же КТЭ достигала 28% -52%. (2) С увеличением содержания ЭПС влияние температуры на теплопроводность ТЭ снижалось, что указывало на что соответствующее количество частиц EPS может не только снизить его теплопроводность, но и компенсировать изменение теплопроводности, вызванное изменениями температуры.(3) Частицы пенополистирола имели хорошие тепловые характеристики. С увеличением объемной доли ЭПС теплопроводность ЭТЦ уменьшалась. Однако, когда объемная доля EPS была слишком большой, теплопроводность явно увеличивалась. Результаты показали, что химический пенополистирол сверхлегкий пенобетон с плотностью в сухом состоянии менее 300 кг / м 3 и нормальной теплопроводностью от 0,0704 до 0,0767 Вт / (м · К) может быть приготовлен, когда объемная доля пенополистирола составляла 25% ~ 35% при изменении температуры.Кроме того, по сравнению с обычным FC, он имел хорошую температурную стабильность. (4) Модель прогнозирования теплопроводности EFC, которая учитывала влияние температуры, была создана на основе модифицированной модели теплопроводности объема дисперсной фазы. Кроме того, предсказанные результаты были проверены с использованием экспериментальных данных, чтобы доказать их точность. Важно отметить, что модель применима только для прогнозирования теплопроводности EFC в условиях температуры наружного воздуха, и определение коэффициента температурной коррекции не было уникальным.

Список символов
k c : Теплопроводность цементно-зольной суспензии (Вт / (м · K))
k d : Тепловой воздух электропроводность (Вт / (м · К))
: Модифицированная теплопроводность дисперсной фазы (Вт / (м · К))
: Теплопроводность пенобетона (Вт / (м · К) K))
: Модифицированная теплопроводность пенобетона (Вт / (м · К))
M : Коэффициент увеличения между двумя фазами
: Увеличение коррекции температуры коэффициент между двумя фазами
n : Пропорциональный коэффициент
: Модифицированное тепловое сопротивление ((м · К) / Вт)
: Температурная коррекция среднеквадратичное сопротивление ((м · К) / Вт)
T : Температура испытания (° C)
t ′ : Прогноз коэффициента коррекции объема

7559 t

9 x :
Температурный поправочный коэффициент объемного содержания пены
: Пористость (%)
: Константа температурной поправки
λ : / (м · К))
ρ : Объемная плотность в сухом состоянии (кг / м 3 )
λ 1 : Теплопроводность непрерывной фазы (Вт / ( м · К))
λ 2 : Теплопроводность дисперсной фазы (Вт / (м · К))
: Объемная доля дисперсной фазы (%) 9 0162
: Модифицированная объемная доля дисперсной фазы (%)
: Объемное содержание дисперсной фазы с поправкой на температуру (%).
Доступность данных

В статью включены данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Авторы выражают признательность за финансовую поддержку Национальному фонду естественных наук Китая (51541901), ключевому проекту науки и технологий провинции Хэйлунцзян (GZ16B010) и финансовой помощи постдокторантам Хэйлунцзян (LBH-Z13045).

(PDF) Теплоизоляционные свойства пенополистирола как строительных и изоляционных материалов

4. РЕЗУЛЬТАТЫ

При определении значений теплопроводности строительных материалов, которые будут

использоваться для теплоизоляции здания, зная физические свойства материалов (конструкции,

прочности на кручение и т. Д.) И использование соответствующих методов позволит получить более

правильных результатов. Определение коэффициентов теплопроводности после этапа производства строительных материалов

заставит производителя производить высококачественные материалы, а также

будет удовлетворять соответствующие экономические условия за счет уменьшения толщины изоляционных материалов

, используемых в зданиях

Это определено в ходе испытаний Для изделий из пенополистирола коэффициент теплопроводности

изменяется обратно пропорционально плотности.Таким образом, можно сделать вывод, что снижение коэффициента теплопроводности

обеспечивается увеличением количества зерен EPS в единице объема

, что приводит к уменьшению объема пустот между зернами, а также приводит к увеличению количества пор в зернах

EPS. Тем не менее, это снижение коэффициента теплопроводности действительно до

оптимального значения из-за того, что уменьшение общего количества пустот в EPS

приведет к увеличению плотности, таким образом, значение коэффициента теплопроводности может увеличиться. .

В литературе и стандартах приводится только одно значение для коэффициента теплопроводности

пенополистирола, и предлагается любой метод изменения этого значения в зависимости от веса единицы.

Будет более подходящим изменить значение коэффициента теплопроводности, например, способ

, указанный в PrEn 12524, в зависимости от количества образцов, чтобы разработать новые

и более качественные материалы, используя результаты, полученные в ходе экспериментов, с использованием рассчитанного значения

умножив значение коэффициента теплопроводности на коэффициент безопасности.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Брайант, С., Люм, Э., 1997. Система Брайанта Уоллинга. Concrete ’97 для 18-й конференции «Будущее

», проходящей раз в два года, Аделаидский конференц-центр, 641-649.

2. Алдер, Г., 1999. Вызов 21 века. Компьютерная графика (ACM), 33 (3), 19-22.

3. Эдремит А., 1997. Проведение экономического анализа изоляционных материалов с помощью

определения физических свойств; Магистерская работа, Технический университет Йылдыз

Стамбул, стр.114, Турция. (На турецком языке)

4. Манселл, У. К., 1995. Стенные конструкции, оставшиеся на месте, революционизируют дом

Строительство. Бетонное строительство, The Aberdeen Group, 12 стр., США.

5. Фиш, Х., июль 2002 г. Пластмассы — инновационный материал в строительстве и

строительства, EUROCHEM — конференция 2002 / TOULOSUE

(http://www.apme.org). 30 апреля 2003 г.

6. Линч, Г., 1999. Combat Cold. Компьютерная графика (ACM), 33 (3), 24-25.

7.Шрив, Н., Бринк, А. Дж. (Перевод на турецкий язык Чаталташ И. А.), 1985. Chemical

Process Industries, p. 350, Стамбул, Турция.

8. Общество производителей полистирола, 2003 г. (http://www.pud.org.tr). 30 апреля

2003, Стамбул, Турция. (На турецком языке)

9. Йылмаз, К., Колип, А., Касап, Х., 1997. Несущий полистирол с превосходной изоляцией

Панели, помещенные в стальную сетку, Симпозиум по изоляции’97, с. 75-82, Элязыг, Турция.

(на турецком языке)

Спецификация — Полиизоциануратная (полиизо) изоляция и пенополистирол (пенополистирол)

ISO-HT
® Полиизоциануратная изоляция
2.Плотность 5 фунтов / фут³ (40 кг / м³) для более высоких температур

ISO-HT — это жесткая полиизоциануратная изоляция из полиизоцианурата с закрытыми порами 2,5 фунта / фут³ от Dyplast Products, предназначенная для применения при высоких температурах до 350 ° F (177 ° C) с периодическим воздействием до 375 ° F (190 ° C). ISO-HT подходит для сред с постоянной температурой или циклическим нагревом. ISO-HT сертифицирован независимой лабораторией на соответствие строгим требованиям к распространению пламени и образованию дыма класса 1 согласно ASTM E84. ISO-HT полностью соответствует строгим требованиям ASTM C591.Dyplast предлагает ISO-HT в виде связки или листов и блоков с допусками до 1/32 дюйма на поверхности. Наша обширная сеть производителей может предоставить специальные формы для труб, фитингов, сосудов или других механических применений.

Полиизоцианурат демонстрирует наивысшее отношение R-ценности (изоляционного качества) к толщине коммерчески доступной изоляции на единицу стоимости, а ISO-HT обеспечивает более высокие R-значения и меньшее термическое старение. Идеально подходит для применения в широком диапазоне температур до 350 ° F (от криогенных жидкостей до низкотемпературного пара), ISO-HT предлагает превосходные характеристики по сравнению с альтернативами из полистирола, полиуретана, фенола, стекловолокна, аэрогеля и пеностекла. .Когда температура ограничивается значением ниже 300 ° F, наша линейка продуктов ISO-C1 также доступна с плотностями 2, 2,5, 3, 4 и 6 фунтов / фут³, каждая из которых обеспечивает последовательно улучшенную прочность и другие характеристики для приложений с высокими физическими требованиями.

Линия продуктов ISO

Dyplast производится в виде непрерывной пены. За информацией о размерах булочек обращайтесь в отдел продаж.

ПРИЛОЖЕНИЯ

ISO-HT разработан для использования в диапазоне температур от -297 ° F до + 350 ° F, что делает его идеальным для низкотемпературного пара и жидкостей нефтепереработки, а также уникальных коммерческих и промышленных приложений, которые иногда могут работать при более высоких температурах. до + 375 ° F с перерывами, например, в нефтехимических, фармацевтических системах и системах горячего водоснабжения.

ПОГЛОЩЕНИЕ ВОДЫ

Поглощение воды изоляцией может ухудшить теплоизоляционные свойства. Исключительная стойкость ISO-HT к водопоглощению (0,27%) помогает гарантировать, что в течение длительного времени тепловые характеристики остаются превосходящими по сравнению с полистиролом, фенольными пенами, стекловолокном и пеностеклом, которое, например, имеет водопоглощение <0,2% (по данным производителя), но также имеет значительно более низкую изоляционную ценность.

ПРИМЕЧАНИЕ ДЛЯ СПЕЦИФИКАЦИИ / ИНЖЕНЕРОВ И ПОДРЯДЧИКОВ

Посетите www.dyplast.com для легкодоступной информации о спецификациях в формате CSI, а также паспортов безопасности материалов и другой информации по безопасности. Соответствующие документы можно получить в два клика с нашей домашней страницы.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОВЕРХНОСТНОГО ГОРЕНИЯ

Международный механический кодекс определяет изоляцию класса 1 как отвечающую требованиям по распространению пламени / дымообразованию 25/450. ISO-HT хорошо работает в этом диапазоне с рейтингом <25/350 (на 4 дюйма). При сравнении характеристик горения поверхности альтернативных продуктов необходимо учитывать установленную систему изоляции в целом, включая спринклерные системы.Например, хорошо продуманная система изоляции ISO-HT может улучшить общие противопожарные / дымовые характеристики полиизоизоляции. С другой стороны, воспламеняемость / дымность альтернативной изоляции может быть снижена из-за герметиков или оболочки, часто рекомендуемых поставщиками. Также стоит вопрос о целостности системы изоляции во время пожара. ISO-HT может обугливаться пламенем, но сохраняет свою целостность и продолжает защищать изолированную систему.

ДОЛГОСРОЧНАЯ ЗНАЧЕНИЕ R

Высокая эффективность теплоизоляции достигается за счет наполнения ячеек газами с низкой теплопроводностью.Вся такая изоляция из жесткого пенопласта (включая полиуретан, экструдированный полистирол и полиизоцианурат), таким образом, со временем теряет небольшую часть своих изоляционных свойств, поскольку воздух вытесняет изоляционные газы. Более компактная и прочная ячеистая структура ISO-HT и наш запатентованный состав ячеистого газа работают вместе, препятствуя переносу газа через границы ячеек, тем самым снижая потерю тепловой эффективности. При температуре 75 ° F средний R-фактор ISO-HT за 15-летний период сопоставим с шестимесячным «выдержанным» R-значением.Более толстая изоляция, пароизоляция и металлические ограничители также ограничивают диффузию газа. Текущие стандарты расчета LTTR в первую очередь применимы к «облицованным» полиизо-картонам и не подходят для шпаклевки ISO-HT.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УСТАНОВКЕ

ISO-HT разработан для постоянного температурного воздействия до 350 ° F непрерывно и 375 ° F периодически. ISO-HT следует устанавливать на трубу при температуре окружающей среды. Не рекомендуется установка на трубопроводы с высокой температурой или острым паром, так как это вызовет проблемы со стабильностью размеров.ISO-HT может использоваться с соответствующей ASJ или металлической оболочкой. См. Руководство по установке Dyplast.

Таблица 1 Сравнение пены ISO-HT ® с ASTM C591

Общие физические свойства 1,2,3 ISO-HT ® / 2,5 ASTM C591 Макс. Или Мин.
Рабочая температура, ° F (° C) (максимум 4 ) 350 (177) 300 (149)
(минимум) -297 (-183) -297 (-183)
12.1 7 Номинальная плотность, D1622, фунт / фут 3 (кг / м 3 ) 2,5 (40) ≥2,5 (40)
12.2 Сопротивление сжатию (прочность), D 1621 фунт / кв. Дюйм (кПа)
Параллельный 41,4 (285) ≥35 (241)
Перпендикуляр (длина) 33 (230)
Перпендикуляр (ширина) 30 (207)
12.3 Кажущаяся теплопроводность, C 177 8
(в возрасте 6 месяцев при 73 ± 4 ° F) Btu . дюйм / час . футов 2 ° F (Вт / м , ° K)
Средняя температура измерения -265 ° F (-165 ° C) 0,084 (0,012) Не указано
Средняя температура измерения -200 ° F (-129 ° C) 0,116 (0,017) ≤0,13 (0,019)
Средняя температура измерения -150 ° F (-101 ° C) 0.137 (0,020) ≤0,15 (0,022)
Средняя температура измерения -100 ° F (-73 ° C) 0,158 (0,023) ≤0,17 (0,025)
Средняя температура измерения -50 ° F (-45 ° C) 0,178 (0,026) ≤0,19 (0,027)
Средняя температура измерения -0 ° F (-17 ° C) 0,188 (0,027) ≤0,19 (0,027)
Средняя температура измерения + 50 ° F (+ 10 ° C) 0.183 (0,026) ≤0,19 (0,027)
Средняя температура измерения + 24 ° C (75 ° F) 0,191 (0,028) ≤0,20 (0,029)
Средняя температура измерения + 150 ° F (+ 66 ° C) 0,229 (0,033) ≤0,24 (0,035)
Средняя температура измерения + 200 ° F (+ 93 ° C) 0,257 (0,037) ≤0,27 (0,039)
12,4 Характеристики горячей поверхности, C411 при
300 ° F (149 ° C) Прогиб, дюймы (мм)
Пройдено @ 0.09 (.22) ≤0,25 (6)
12,5 Водопоглощение, C272,% по объему 0,27 ≤1,0
12.6 Паропроницаемость для водяного пара (передача), E96, Допуск (нг / Па · м) 1,93 (2,8) ≤3,5 (5,1)
12.7 Стабильность размеров 5 , D2126, линейное изменение%
-40 ° F, 14 дней 0.6 ≤1
158 ° F, 97% относительной влажности, 14 дней -1,6 ≤4
212 ° F, 14 дней -0,5 ≤2
12,8 Содержание закрытых ячеек, D6226,% 97 ≥90
СООТВЕТСТВУЕТ ASTM C591-17 ДА ДА

Таблица 2

Следующие свойства НЕ определены для ASTM C591, но часто упоминаются.
Характеристики горения на поверхности 6 (при необходимости), E84
Распространение пламени (при толщине 4 дюйма) ≤25
Плотность дыма (при толщине 4 дюйма) 350
Выщелачиваемый хлорид, C871, частей на миллион 58
Прочность на сдвиг, C273, среднее значение по 3 направлениям в фунтах на кв. Дюйм (кПа) 28 (195)
Модуль сдвига, C273, фунт / кв. Дюйм (кПа) 289 (2000)
Предел прочности при растяжении, D1623, фунт / кв. Дюйм (кПа)
Параллельный 51 (353)
Перпендикуляр 39 (271)
Модуль упругости при растяжении, D1623, фунт / кв. Дюйм (кПа)
Параллельный 2044 (14093)
Перпендикуляр 1481 (10211)
Прочность на изгиб, C203, фунт / кв. Дюйм (кПа)
Параллельный 65 (40)
Перпендикуляр 71 (490)
Модуль упругости при изгибе, C203, фунт / кв. Дюйм (кПа)
Параллельный 1042 (7190)
Перпендикуляр 1172 (8080)
Коэффициент линейного расширения, E228, среднее значение дюйм / дюйм.° F (м / м ° C) 34 x 10 -6 (61 x 10 -6 )
Цвет Тан

УВЕДОМЛЕНИЕ: Не подразумевается освобождение от каких-либо патентов, принадлежащих Dyplast Products или другим лицам. Поскольку условия использования и применимые законы могут отличаться от одного места к другому и могут меняться со временем, Заказчик несет ответственность за определение того, подходят ли продукты и информация в этом документе для использования Заказчиком, а также за обеспечение соответствия рабочего места Заказчика и методов утилизации. применимые законы и другие постановления правительства.Dyplast Products не несет никаких обязательств или ответственности за информацию, содержащуюся в этом документе. НЕ ПРЕДОСТАВЛЯЕТСЯ НИКАКИХ ГАРАНТИЙ; ВСЕ ПОДРАЗУМЕВАЕМЫЕ ГАРАНТИИ КОММЕРЧЕСКОЙ ЦЕННОСТИ ИЛИ ПРИГОДНОСТИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕННОЙ ЦЕЛИ ЯВНО ИСКЛЮЧАЮТСЯ.

ОГРАНИЧЕНИЯ И ОТКАЗ ОТ ГАРАНТИЙ И ОБЯЗАТЕЛЬСТВ
Характеристики, свойства, рабочие характеристики материалов и технические характеристики, описанные здесь, основаны на данных, полученных в контролируемых условиях. Информация предоставляется при условии, что лица, получающие ее, сделают собственное определение ее пригодности для своих целей перед использованием.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.