Coefficiente di conducibilità termica dei materiali da costruzione: cosa significa l'indicatore + tabella dei valori

La costruzione prevede l'uso di materiali idonei.I criteri principali sono la sicurezza per la vita e la salute, la conduttività termica e l'affidabilità. Seguono prezzo, proprietà estetiche, versatilità di utilizzo, ecc.

Consideriamo una delle caratteristiche più importanti dei materiali da costruzione: il coefficiente di conduttività termica, poiché è da questa proprietà che, ad esempio, dipende in gran parte il livello di comfort in casa.

Cos'è il materiale da costruzione KTP?

Teoricamente, e anche praticamente, i materiali da costruzione, di regola, creano due superfici: esterna e interna. Da un punto di vista fisico, una regione calda tende sempre verso una regione fredda.

In relazione ai materiali da costruzione, il calore tenderà da una superficie (più calda) ad un'altra superficie (meno calda). Infatti, la capacità di un materiale di subire tale transizione è chiamata coefficiente di conduttività termica, o in abbreviazione KTP.

Diagramma che spiega l'effetto della conduttività termica: 1 – energia termica; 2 – coefficiente di conducibilità termica; 3 – temperatura della prima superficie; 4 – temperatura della seconda superficie; 5 – spessore del materiale da costruzione

Le caratteristiche del CTS si basano solitamente su prove, quando si preleva un campione sperimentale di 100x100 cm e gli si applica un effetto termico, tenendo conto della differenza di temperatura di due superfici di 1 grado. Tempo di esposizione 1 ora.

Di conseguenza, la conduttività termica viene misurata in Watt per metro per grado (W/m°C).Il coefficiente è indicato con il simbolo greco λ.

Per impostazione predefinita, la conducibilità termica di vari materiali da costruzione con un valore inferiore a 0,175 W/m°C equipara questi materiali alla categoria degli isolanti.

La produzione moderna padroneggia le tecnologie per la produzione di materiali da costruzione il cui livello CTP è inferiore a 0,05 W/m°C. Grazie a tali prodotti è possibile ottenere un effetto economico pronunciato in termini di consumo energetico.

Influenza di fattori sul livello di conduttività termica

Ogni singolo materiale da costruzione ha una struttura specifica e ha uno stato fisico unico.

Le basi di ciò sono:

• dimensione della struttura cristallina;
• stato fase della materia;
• grado di cristallizzazione;
• anisotropia della conducibilità termica dei cristalli;
• volume di porosità e struttura;
• direzione del flusso di calore.

Tutti questi sono fattori che influenzano. Anche la composizione chimica e le impurità hanno una certa influenza sul livello di CTP. La quantità di impurità, come ha dimostrato la pratica, ha un effetto particolarmente pronunciato sul livello di conduttività termica dei componenti cristallini.

I materiali da costruzione isolanti sono una classe di prodotti per l'edilizia, creati tenendo conto delle proprietà del PTS, vicine alle proprietà ottimali. Tuttavia, ottenere una conduttività termica ideale mantenendo altre qualità è estremamente difficile.

A sua volta, il PTS è influenzato dalle condizioni operative del materiale da costruzione: temperatura, pressione, livello di umidità, ecc.

Materiali da costruzione con trasformatore a pacchetto minimo

Secondo le ricerche l'aria secca ha un valore minimo di conducibilità termica (circa 0,023 W/m°C).

Dal punto di vista dell'utilizzo dell'aria secca nella struttura di un materiale da costruzione, è necessaria una struttura in cui l'aria secca risieda all'interno di numerosi spazi chiusi di piccolo volume. Strutturalmente, questa configurazione è rappresentata sotto forma di numerosi pori all'interno della struttura.

Da qui la conclusione logica: un materiale da costruzione la cui struttura interna è una formazione porosa dovrebbe avere un basso livello di CFC.

Inoltre, a seconda della porosità massima consentita del materiale, il valore di conducibilità termica si avvicina al valore di conducibilità termica dell'aria secca.

La creazione di un materiale da costruzione con conduttività termica minima è facilitata da una struttura porosa. Quanti più pori di diverso volume sono contenuti nella struttura del materiale, migliore sarà il CTP ottenibile

Nella produzione moderna vengono utilizzate diverse tecnologie per ottenere la porosità di un materiale da costruzione.

In particolare vengono utilizzate le seguenti tecnologie:

• schiumogeno;
• formazione di gas;
• sigillatura dell'acqua;
• rigonfiamento;
• introduzione di additivi;
• creazione di impalcature in fibra.

Va notato: il coefficiente di conduttività termica è direttamente correlato a proprietà come densità, capacità termica e conduttività termica.

Il valore di conducibilità termica può essere calcolato utilizzando la formula:

λ = Q / S *(T₁-T₂)*T,

Dove:

• Q - La quantità di calore;
• S - spessore materiale;
• T₁, T₂ – temperatura su entrambi i lati del materiale;
• T - tempo.

Il valore medio di densità e conducibilità termica è inversamente proporzionale al valore di porosità. Pertanto, in base alla densità della struttura del materiale da costruzione, la dipendenza della conduttività termica da esso può essere calcolata come segue:

λ = 1,16 √ 0,0196+0,22d² – 0,16,

Dove: D – valore di densità. Questa è la formula di V.P.Nekrasov, dimostrando l'influenza della densità di un particolare materiale sul valore del suo CFC.

L'influenza dell'umidità sulla conduttività termica dei materiali da costruzione

Ancora una volta, a giudicare dagli esempi di utilizzo pratico dei materiali da costruzione, si rivela l'effetto negativo dell'umidità sulla qualità della vita del materiale da costruzione. Si è notato che maggiore è l'umidità alla quale è esposto il materiale da costruzione, maggiore diventa il valore CTP.

In vari modi si sforzano di proteggere il materiale utilizzato nella costruzione dall'umidità. Questa misura è pienamente giustificata, dato l'aumento del coefficiente per i materiali da costruzione bagnati

Non è difficile giustificare questo punto. L'effetto dell'umidità sulla struttura del materiale da costruzione è accompagnato dall'umidificazione dell'aria nei pori e dal ricambio parziale dell'aria ambiente.

Considerando che il parametro di conducibilità termica dell'acqua è pari a 0,58 W/m°C, risulta evidente un aumento significativo della conducibilità termica del materiale.

Va anche notato che l'effetto più negativo si verifica quando l'acqua che entra nella struttura porosa viene ulteriormente congelata e si trasforma in ghiaccio.

È quindi facile calcolare un aumento ancora maggiore della conducibilità termica, tenendo conto dei parametri della conducibilità termica del ghiaccio pari a 2,3 W/m°C. Un aumento di circa quattro volte del parametro di conducibilità termica dell'acqua.

Uno dei motivi per abbandonare la costruzione invernale a favore di quella estiva dovrebbe essere considerato proprio il fattore del possibile congelamento di alcuni tipi di materiali da costruzione e, di conseguenza, un aumento della conduttività termica

Da qui diventano evidenti i requisiti costruttivi riguardanti la protezione dei materiali da costruzione isolanti dall'umidità. Dopotutto, il livello di conduttività termica aumenta in modo direttamente proporzionale all'umidità quantitativa.

Non meno significativo sembra un altro punto: il contrario, quando la struttura del materiale da costruzione è sottoposta a un riscaldamento significativo. Una temperatura eccessivamente elevata provoca anche un aumento della conduttività termica.

Ciò avviene a causa di un aumento dell'energia cinematica delle molecole che costituiscono la base strutturale del materiale da costruzione.

È vero, esiste una classe di materiali la cui struttura, al contrario, acquisisce migliori proprietà di conduttività termica in modalità di riscaldamento elevato. Uno di questi materiali è il metallo.

Se, in caso di forte riscaldamento, la maggior parte dei materiali da costruzione ampiamente utilizzati modificano la propria conduttività termica verso un aumento, un forte riscaldamento del metallo porta all'effetto opposto: la conduttività termica del metallo diminuisce

Metodi per determinare il coefficiente

In questa direzione vengono utilizzate diverse tecniche, ma in realtà tutte le tecnologie di misurazione sono accomunate da due gruppi di metodi:

1. Modalità di misurazione stazionaria.
2. Modalità di misurazione non stazionaria.

La tecnica stazionaria prevede di lavorare con parametri che rimangono invariati nel tempo o cambiano in piccola misura. Questa tecnologia, a giudicare dalle applicazioni pratiche, ci consente di contare su risultati CFT più accurati.

Il metodo stazionario consente di eseguire azioni volte a misurare la conducibilità termica in un ampio intervallo di temperature - 20 – 700 °C. Ma allo stesso tempo, la tecnologia stazionaria è considerata una tecnica complessa e ad alta intensità di lavoro che richiede molto tempo per essere eseguita.

Un esempio di dispositivo progettato per misurare la conduttività termica. Questo è uno dei moderni progetti digitali che fornisce risultati rapidi e accurati.

Un'altra tecnologia di misurazione, quella non stazionaria, sembra essere più semplificata, richiedendo dai 10 ai 30 minuti per completare il lavoro. Tuttavia, in questo caso l'intervallo di temperatura è notevolmente limitato. Tuttavia, la tecnica ha trovato ampia applicazione nel settore manifatturiero.

Tabella di conducibilità termica dei materiali da costruzione

Non ha senso misurare molti materiali da costruzione esistenti e ampiamente utilizzati.

Tutti questi prodotti, di norma, sono stati testati ripetutamente, sulla base della quale è stata compilata una tabella di conduttività termica dei materiali da costruzione, che comprende quasi tutti i materiali necessari in un cantiere.

Di seguito è presentata una versione di tale tabella, dove KTP è il coefficiente di conducibilità termica:

Ti consigliamo di leggere anche gli altri nostri articoli, in cui parliamo di come scegliere il giusto isolamento:

1. Isolamento per tetti mansardati.
2. Materiali per isolare una casa dall'interno.
3. Isolamento per il soffitto.
4. Materiali per l'isolamento termico esterno.
5. Isolamento per pavimenti in una casa in legno.

Conclusioni e video utile sull'argomento

Il video è orientato tematicamente e spiega in modo sufficientemente dettagliato cos'è il KTP e "con cosa si mangia". Dopo aver familiarizzato con il materiale presentato nel video, hai un'alta possibilità di diventare un costruttore professionista.

Il punto ovvio è che un potenziale costruttore deve conoscere la conduttività termica e la sua dipendenza da vari fattori. Questa conoscenza ti aiuterà a costruire non solo con alta qualità, ma con un alto grado di affidabilità e durata dell'oggetto. Utilizzare un coefficiente significa sostanzialmente risparmiare, ad esempio, sul pagamento delle stesse utenze.

Se hai domande o informazioni preziose sull'argomento dell'articolo, lascia i tuoi commenti nel blocco sottostante.