Konduktivitas termal bahan atap. Perbandingan konduktivitas termal berbagai bahan bangunan dan perhitungan ketebalan dinding

Masalah isolasi apartemen dan rumah sangat penting - biaya pembawa energi yang terus meningkat mengharuskan untuk menjaga panas di dalam ruangan. Tapi bagaimana memilih bahan isolasi yang tepat dan menghitung ketebalan optimalnya? Untuk melakukan ini, Anda perlu mengetahui konduktivitas panasnya.

Apa itu konduksi panas?

Nilai ini mencirikan kemampuan untuk melakukan panas di dalam material. Ie. menentukan rasio jumlah energi yang melewati badan berukuran 1 m² dan ketebalan 1 m per satuan waktu - λ (W / m * K). Sederhananya - berapa banyak panas yang akan ditransfer dari satu permukaan material ke material lainnya.

Sebagai contoh, perhatikan dinding bata biasa.

Seperti dapat dilihat pada gambar, suhu kamar adalah 20 ° C, dan di jalan - 10 ° C. Untuk memenuhi rezim ini di dalam ruangan, diperlukan bahan dari mana dinding dibuat, dengan koefisien konduktivitas termal minimum. Dengan kondisi inilah kita bisa berbicara tentang penghematan energi yang efektif.

Untuk setiap materi ada indikator spesifik dari kuantitas ini.

Pada konstruksi pembagian bahan berikut diterima, yang melakukan fungsi tertentu:

• Pemasangan bingkai utama bangunan - dinding, partisi, dll. Untuk ini, beton, bata, beton aerasi, dll digunakan.

Nilai konduktivitas termalnya cukup besar, yang berarti untuk mencapai konservasi energi yang baik perlu untuk meningkatkan ketebalan dinding luar. Tapi ini tidak praktis, karena membutuhkan biaya tambahan dan kenaikan berat seluruh bangunan. Oleh karena itu, biasanya menggunakan bahan isolasi tambahan khusus.

• Pemanas. Ini termasuk, polistirena, polistiren yang diperluas dan bahan lainnya dengan koefisien konduktivitas termal yang rendah.

Mereka memberikan perlindungan rumah yang tepat dari kehilangan energi panas secara cepat.

Dalam konstruksi, persyaratan untuk bahan utama adalah kekuatan mekanik, indeks higroskopisitas berkurang (tahan kelembaban), dan paling tidak - karakteristik energinya. Oleh karena itu, perhatian khusus diberikan pada bahan isolasi termal, yang harus mengkompensasi "kekurangan" ini.

Namun, penerapan nilai konduktivitas termal dalam prakteknya sulit, karena tidak memperhitungkan ketebalan material. Oleh karena itu, konsep yang berlawanan digunakan: koefisien resistansi perpindahan panas.

Nilai ini adalah rasio ketebalan material terhadap koefisien konduktivitas termalnya.

Nilai parameter ini untuk bangunan tempat tinggal diresepkan pada SNiP II-3-79 dan SNiP 23-02-2003. Menurut dokumen normatif ini, koefisien resistansi perpindahan panas di berbagai wilayah Rusia tidak boleh kurang dari yang ditunjukkan dalam tabel.

Prosedur perhitungan ini diperlukan tidak hanya saat merencanakan pembangunan gedung baru, tapi juga untuk insulasi dinding tembok yang sudah terpasang dengan kompeten dan efektif.

Konduktivitas termal dari bahan bangunan yang dibangun merupakan indikator penting, yang nilainya tergantung seberapa baik panas di rumah Anda akan diselamatkan. Terutama perlu memperhatikan sifat isolasi panas dari produk yang digunakan untuk pemasangan dinding luar, karena melindungi bagian dalam struktur dari kehilangan panas di musim dingin. Daripada indikator ini lebih rendah, semakin lama panas disimpan, dan akibatnya, biaya untuk pemanasan perumahan berkurang.

  Meja konduksi panas

Konduktivitas termal adalah kemampuan materi untuk melakukan panas dan mengambil suhu benda sekitarnya. Unit pengukuran koefisien indeks panas adalah nilai W / (mK). Tabel di bawah ini menunjukkan konduktivitas termal bahan dinding utama, yang paling sering digunakan dalam konstruksi dan isolasi dinding fasad.

Koefisien besarnya dapat dipengaruhi oleh kelembaban udara, karena nilainya, meski tidak signifikan, berbeda dengan musim dan kondisi iklim. Dimana kerapatan bahan tidak ditunjukkan dalam tabel, nilainya tidak menentukan dalam hal konduksi panas.

Konduktivitas termal material ditentukan oleh komposisi kimianya, derajat dan sifat porositasnya, serta oleh kondisi dimana perpindahan panas terjadi oleh kelembaban dan suhu udara. Bahan yang memiliki struktur berserat dan berlapis struktur dapat melakukan panas secara berbeda. Sebagai contoh, produk kayu dengan penampang serat memiliki tingkat konduktivitas termal yang lebih besar daripada dengan bagian longitudinal.

Karena udara mentransmisikan sedikit panas (0,023W / m-0 C), bahan berpori dengan sel udara memiliki sifat insulasi termal yang kurang. Tetapi jika produk jenuh dengan kelembaban, konduktivitas termalnya meningkat, karena air melakukan panas lebih cepat dari udara, 25 kali.

  Karakteristik komparatif

Berdasarkan data dalam tabel, diambil dari SNIP dari tahun 2003, bahan dinding berpori, seperti beton busa dan beton aerasi (lihat) berdasarkan kapur dan arang, memiliki konduktivitas termal paling rendah. Tapi struktur seluler memiliki kelemahan besar: pori-pori cepat jenuh dengan kelembaban dari lingkungan, akibatnya konduktivitas termalnya meningkat.

Selain itu, setelah diserap oleh kelembaban, setelah beberapa siklus pembekuan dan pencairan, struktur keropos mulai kehilangan kekuatannya, yang menyebabkan kehancuran bahan. Untuk menjaga ketahanan beku dari beton aerasi dan balok busa, gunakan lapisan tahan air untuk pekerjaan di luar ruangan.

Dinding rumah yang terbuat dari bata bata memiliki konduktivitas termal yang lebih besar, sehingga untuk menghemat panas dengan lebih baik, ketebalannya sekitar 40 atau bahkan 50 cm. Konsumsi semacam itu menyebabkan kenaikan biaya struktur, sehingga belakangan ini, batu bata semakin banyak digunakan sebagai material yang menghadap.

Mereka dilapisi dengan dinding dari balok-balok ringan, melindungi mereka dari efek merusak kelembaban. Selain itu, rumah bata terlihat cantik dan tidak memerlukan finishing tambahan. Jika diinginkan, antara blok batu dan beton, pemanas terpasang, yang meningkatkan keamanan panas di dalam rumah.

  Jenis pemanas

Dari isolasi dengan konduktivitas termal yang lebih rendah telah memperluas polistirena dan busa poliuretan terekstrusi. Ini adalah bahan keras, rapuh, diproduksi di piring, dan memiliki struktur sel. Tapi harus diperhitungkan bahwa seiring dengan kepadatan struktur material yang meningkat, kemampuannya untuk mentransmisikan panas juga meningkat.

Pemanas mineral selain pelestarian panas yang baik, memiliki sifat insulasi suara yang bagus: mereka memadamkan suara, tidak membiarkan mereka memasuki ruangan.

Minvate diproduksi dalam bentuk piring atau gulungan. Pelat terbungkus dinding, atap, lantai. Isolasi gulungan cocok untuk melindungi pasokan air dan pipa pemanas.

Pembangunan pondok atau rumah pedesaan adalah proses yang kompleks dan memakan waktu. Dan untuk memastikan bahwa struktur masa depan telah berdiri selama beberapa dekade, maka perlu mematuhi semua norma dan standar saat dibangun. Oleh karena itu, setiap tahap konstruksi memerlukan perhitungan yang akurat dan kualitas kinerja pekerjaan yang diperlukan.

Salah satu indikator terpenting dalam konstruksi dan finishing struktur adalah konduktivitas termal bahan bangunan. SNIP (kode bangunan) menyediakan berbagai informasi mengenai masalah ini. Perlu diketahui bahwa bangunan masa depan nyaman untuk tinggal di musim panas dan musim dingin.

Rumah hangat yang sempurna

Kenyamanan dan ekonomi kehidupan di dalamnya bergantung pada ciri-ciri struktur dan bahan yang digunakan dalam konstruksi. Kenyamanan terdiri dalam menciptakan iklim mikro yang optimal di dalam terlepas dari kondisi cuaca eksternal dan suhu lingkungan. Jika bahannya dipilih dengan benar, dan peralatan boiler dan ventilasi dipasang sesuai dengan norma, maka di rumah seperti itu akan ada suhu dingin yang nyaman di musim panas dan hangat di musim dingin. Selain itu, jika semua bahan yang digunakan dalam konstruksi memiliki sifat insulasi termal yang baik, maka biaya energi untuk pemanasan tempat akan minimal.

Konsep konduksi panas

Konduktivitas termal adalah transfer energi panas antara badan kontak langsung atau media. Dengan kata sederhana, konduktivitas termal adalah kemampuan material untuk melakukan suatu suhu. Artinya, masuk ke beberapa media dengan suhu yang berbeda, bahan mulai mengambil suhu medium ini.

Proses ini sangat penting dalam konstruksi. Jadi, di rumah dengan bantuan peralatan pemanas suhu optimum (20-25 ° C) dipertahankan. Jika suhu di jalan lebih rendah, maka saat pemanasan dimatikan, semua panas dari rumah setelah beberapa saat akan padam dan suhu akan turun. Di musim panas, situasi sebaliknya terjadi. Untuk membuat suhu di rumah lebih rendah dari pada jalan, Anda harus menggunakan AC.

Koefisien konduktivitas termal

Hilangnya panas di dalam rumah tak terelakkan. Itu terjadi terus-menerus ketika suhu di luar kurang dari pada ruangan. Tapi intensinya adalah variabel. Itu tergantung dari banyak faktor, yang utamanya antara lain:

• Area permukaan yang terlibat dalam pertukaran panas (atap, dinding, lantai, lantai).
• Indeks konduktivitas termal bahan bangunan dan elemen bangunan individu (jendela, pintu).
• Perbedaan antara suhu di jalan dan di dalam rumah.
• Dan yang lainnya.

Untuk mengukur konduktivitas termal bahan bangunan menggunakan koefisien khusus. Dengan menggunakan indikator ini, Anda dapat dengan mudah menghitung insulasi yang diperlukan untuk semua bagian rumah (dinding, atap, lantai, lantai). Semakin tinggi konduktivitas termal bahan bangunan, semakin besar pula hilangnya panas. Dengan demikian, untuk pembangunan rumah yang hangat sebaiknya gunakan bahan dengan nilai lebih rendah dari nilai ini.

Koefisien konduktivitas termal bahan bangunan, serta zat lainnya (cair, padat atau gas), dilambangkan dengan huruf Yunani λ. Unit pengukurannya adalah W / (m * ° C). Dalam hal ini, perhitungan dilakukan pada satu meter persegi dengan dinding setebal satu meter. Perbedaan suhu di sini adalah 1 °. Praktis dalam manual konstruksi ada tabel konduktivitas termal bahan bangunan, di mana Anda dapat melihat nilai koefisien ini untuk berbagai blok, batu bata, campuran beton, jenis kayu dan bahan lainnya.

Penentuan panas yang hilang

Selalu ada kehangatan panas di bangunan mana pun, tapi tergantung dari bahannya, mereka bisa mengubah maknanya. Rata-rata, kehilangan panas terjadi melalui:

• Atap (dari 15% sampai 25%).
• Dinding (dari 15% sampai 35%).
• Windows (dari 5% sampai 15%).
• Pintu (dari 5% sampai 20%).
• Seks (dari 10% sampai 20%).

Untuk menentukan kehilangan panas, digunakan thermal imager khusus, yang menentukan tempat yang paling bermasalah. Mereka disorot dengan warna merah. Kehilangan panas yang lebih sedikit terjadi di zona kuning, lalu - berwarna hijau. Zona dengan sedikit kehilangan panas disorot dengan warna biru. Definisi konduktivitas termal bahan bangunan harus dilakukan di laboratorium khusus, yang terbukti dengan sertifikat mutu yang melekat pada produk.

Contoh perhitungan rugi panas

Jika kita mengambil, misalnya, dinding yang terbuat dari bahan dengan koefisien konduktivitas termal 1, maka dengan perbedaan suhu pada kedua sisi dinding 1 ° ini, kehilangan panas akan menjadi 1 W. Jika ketebalan dinding   Ambil tidak 1 meter, tapi 10 cm, maka kerugiannya akan berjumlah 10 watt. Jika terjadi perbedaan suhu 10 °, maka kehilangan panas juga akan menjadi 10 W.

Sekarang mari kita pertimbangkan, dengan contoh konkret, perhitungan kehilangan panas dari keseluruhan bangunan. Ketinggiannya akan menjadi 6 meter (8 dengan punggung bukit), lebar - 10 meter, dan panjang - 15 meter. Untuk memudahkan perhitungan, kita mengambil 10 jendela dengan luas 1 m 2. Suhu di dalam ruangan akan dianggap sama dengan 25 ° C, dan di jalan -15 ° C. Kami menghitung luas semua permukaan dimana terjadi kehilangan panas:

• Windows - 10 m 2.
• Lantainya 150 m 2.
• Dindingnya 300 m 2.
• Atap (dengan landai di sepanjang sisi panjang) adalah 160 m 2.

Rumus untuk konduktivitas termal bahan bangunan memungkinkan untuk menghitung koefisien untuk semua bagian bangunan. Tapi lebih mudah menggunakan data yang sudah disiapkan dari direktori. Ada tabel konduktivitas termal bahan bangunan. Kami mempertimbangkan setiap elemen secara terpisah dan menentukan ketahanan termalnya. Hal ini dihitung dengan rumus R = d / λ, di mana d adalah ketebalan material, dan λ adalah koefisien konduktivitas termalnya.

Lantai - 10 cm beton (R = 0,058 (m 2 * ° C) / W) dan 10 cm wol mineral (R = 2,8 (m 2 ° C) / W). Sekarang tambahkan kedua indikator ini. Dengan demikian, tahanan termal lantai adalah 2.858 (m 2 ° C) / W.

Demikian pula, dinding, jendela dan atap dianggap. Beton material - seluler (beton aerasi), ketebalan 30 cm. Dalam hal ini, R = 3,75 (m 2 ° C) / W. Resistansi termal dari jendela formasi adalah 0,4 (m 2 ° C) / W.

Rumus berikut memungkinkan kita untuk menentukan hilangnya energi panas.

Q = S * T / R, di mana S adalah luas permukaan, T adalah perbedaan suhu antara bagian luar dan dalam (40 ° C). Hitung kehilangan panas untuk setiap elemen:

• Untuk atapnya: Q = 160 * 40 / 2.8 = 2,3 kW.
• Untuk dinding: Q = 300 * 40 / 3.75 = 3,2 kW.
• Untuk windows: Q = 10 * 40 / 0,4 = 1 kW.
• Untuk lantai: Q = 150 * 40 / 2,858 = 2,1 kW.

Selanjutnya, semua indikator ini dirangkum. Jadi, untuk pondok ini, kerugian panasnya adalah 8,6 kW. Dan untuk menjaga suhu optimum, peralatan boiler dengan kapasitas minimal 10 kW akan dibutuhkan.

Bahan untuk dinding luar

Sampai saat ini, ada banyak bahan bangunan dinding. Namun yang paling populer dalam pembangunan perumahan swasta masih menggunakan blok bangunan, batu bata dan kayu. Perbedaan utamanya adalah densitas dan konduktivitas termal bahan bangunan. Perbandingan memungkinkan untuk memilih mean emas dalam relasi densitas / konduktivitas termal. Semakin tinggi densitas material, semakin tinggi daya dukungnya, dan akibatnya, kekuatan struktur secara keseluruhan. Tapi pada saat yang sama, ketahanan termalnya lebih rendah, dan akibatnya, biaya energi lebih tinggi. Di sisi lain, semakin tinggi resistansi termal, semakin rendah densitas material. Kurang padat, sebagai aturan, menyiratkan adanya struktur berpori.

Untuk menimbang pro dan kontra, Anda perlu mengetahui kepadatan material dan konduktivitas termalnya. Tabel berikut tentang konduktivitas termal bahan bangunan untuk dinding memberi nilai koefisien dan densitasnya.

Dinding isolasi untuk dinding

Jika tidak ada hambatan termal dari dinding luar, pemanas yang berbeda dapat digunakan. Karena nilai konduktivitas termal bahan bangunan untuk insulasi bisa sangat rendah, paling sering ketebalan 5-10 cm akan cukup untuk menciptakan suhu yang nyaman dan iklim mikro di tempat. Banyak digunakan saat ini adalah bahan seperti wol mineral, polistiren diperluas, polistiren diperluas, poliuretan busa dan kaca busa.

Tabel berikut dari konduktivitas termal bahan bangunan yang digunakan untuk isolasi dinding luar memberikan nilai koefisien λ.

Fitur penggunaan pemanas dinding

Penggunaan insulasi untuk dinding eksterior memiliki beberapa keterbatasan. Hal ini terutama terkait dengan parameter seperti permeabilitas uap. Jika dindingnya terbuat dari bahan berpori, seperti beton aerasi, beton busa atau tanah liat yang diperluas, maka lebih baik menggunakan wol mineral, karena parameter ini hampir sama untuk mereka. Penggunaan polistiren diperluas, busa poliuretan atau kaca busa hanya mungkin jika ada celah ventilasi khusus antara dinding dan pemanas. Untuk pohon, ini juga penting. Tapi untuk dinding bata, parameter ini tidak begitu kritis.

Atap hangat

Isolasi atap memungkinkan Anda menghindari overruns yang tidak perlu saat memanaskan rumah. Untuk ini, semua jenis insulasi, baik format lembaran maupun penyemprotan (foam polyurethane) bisa digunakan. Dalam hal ini, jangan lupakan penghalang uap dan waterproofing. Hal ini sangat penting, karena isolasi basah (wol mineral) kehilangan sifatnya dalam hal ketahanan panas. Jika atap tidak terisolasi, maka perlu untuk mengisolasi lantai antara loteng dan lantai terakhir.

Seks

Pemanasan lantai merupakan tahap yang sangat penting. Hal ini juga perlu untuk menerapkan penghalang uap dan waterproofing. Sebagai pemanas digunakan bahan yang lebih padat. Oleh karena itu, memiliki koefisien konduktivitas termal yang lebih tinggi daripada atap. Langkah tambahan untuk pemanasan lantai bisa berfungsi sebagai ruang bawah tanah. Kehadiran lapisan udara memungkinkan untuk meningkatkan perlindungan termal rumah. Dan peralatan sistem lantai hangat (air atau listrik) memberi sumber panas tambahan.

Kesimpulan

Saat membangun dan menyelesaikan fasad, perlu dipandu oleh perhitungan yang akurat untuk kerugian termal dan mempertimbangkan parameter bahan yang digunakan (konduktivitas termal, permeabilitas dan kepadatan uap).