Építőanyagok hővezetési tényezője: mit jelent a mutató + értéktáblázat

Az építőipar minden megfelelő anyag felhasználását lehetővé teszi. A fő kritériumok: az élet és egészség biztonsága, hővezetőképesség, megbízhatóság. Ezt követi az ár, az esztétikai tulajdonságok, a felhasználás sokoldalúsága stb.

Tekintsük át az építőanyagok egyik legfontosabb jellemzőjét – a hővezetési együtthatót, mivel ettől a tulajdonságtól függ nagymértékben például a házban lévő komfort szintje.

Mi az építőanyag hővezetési együtthatója?

Elméletileg és gyakorlatilag is az építőanyagok általában két felületet hoznak létre – külsőt és belsőt. Fizikai szempontból a meleg terület mindig a hideg terület felé törekszik.

Az építőanyag esetében a hő az egyik felületről (melegebb) a másik felületre (hűvösebb) törekszik. Ezt a képességet nevezzük hővezetési együtthatónak, rövidítve – hővezetési együttható.

A hővezetési hatást magyarázó ábra: 1 – hőenergia; 2 – hővezetési együttható; 3 – az első felület hőmérséklete; 4 – a második felület hőmérséklete; 5 – az építőanyag vastagsága

A hővezetési együttható jellemzőjét általában vizsgálatok alapján határozzák meg, amikor egy 100x100 cm méretű kísérleti darabot vesznek, és hőhatásnak teszik ki, figyelembe véve a két felület közötti 1 fokos hőmérsékletkülönbséget. A behatás időtartama 1 óra.

Ennek megfelelően a hővezetőképességet watt per méter per Celsius-fokban (W/m°C) mérik. Az együtthatót a λ görög szimbólum jelöli.

Alapértelmezés szerint a 0,175 W/m°C-nál kisebb értékű építőanyagok hővezetőképessége ezeket az anyagokat a szigetelőanyagok kategóriájába sorolja.

A modern gyártás elsajátította az olyan építőanyagok gyártási technológiáit, amelyek hővezetési együtthatója kisebb, mint 0,05 W/m°C. Az ilyen termékeknek köszönhetően jelentős gazdasági hatás érhető el az energiaforrások fogyasztása terén.

Tényezők hatása a hővezetőképesség szintjére

Minden egyes építőanyagnak meghatározott szerkezete és sajátos fizikai állapota van.

Ennek alapjai:

• a szerkezet kristályainak mérete;
• fázisállapot;
• kristályosodás mértéke;
• kristályok hővezetésének anizotrópiája;
• porozitás és szerkezet térfogata;
• hőáramlás iránya.

Mindezek befolyásoló tényezők. A kémiai összetétel és a szennyeződések is meghatározott hatást gyakorolnak a hővezetési tényező (HVT) szintjére. A gyakorlat azt mutatta, hogy a szennyeződések mennyisége különösen kifejezett hatással van a kristályos komponensek hővezetési szintjére.

A szigetelő építőanyagok az építkezéshez használt termékek osztálya, amelyeket a HVT tulajdonságainak figyelembevételével hoztak létre, közelítve az optimális tulajdonságokhoz. Azonban rendkívül nehéz elérni az ideális hővezetőképességet más tulajdonságok megtartása mellett.

A HVT-re viszont hatással vannak az építőanyag üzemeltetési körülményei – hőmérséklet, nyomás, páratartalom stb.

Minimális hővezetési együtthatójú építőanyagok

Kutatások szerint a száraz levegő rendelkezik a legalacsonyabb hővezetési értékkel (kb. 0,023 W/m°C).

A száraz levegő építőanyag szerkezetében történő alkalmazása szempontjából olyan konstrukcióra van szükség, ahol a száraz levegő zárt, kis térfogatú, számos térben tartózkodik. Szerkezetileg ez a konfiguráció a szerkezeten belüli számos pórus formájában jelenik meg.

Ebből logikus következtetés vonható le: alacsony HVT-szinttel rendelkezik az az építőanyag, amelynek belső szerkezete porózus képződmény.

Sőt, az anyag maximálisan megengedett porozitásától függően a hővezetési érték megközelíti a száraz levegő HVT-értékét.

A minimális hővezetőképességű építőanyag létrehozását a porózus szerkezet segíti elő. Minél több különböző térfogatú pórus található az anyag szerkezetében, annál jobb HVT érhető el.

A modern gyártás során több technológiát alkalmaznak az építőanyag porozitásának eléréséhez.

Különösen a következő technológiákat használják:

• habképzés;
• gázképzés;
• vízzárás;
• duzzasztás;
• adalékanyagok bevitel;
• szálas vázak létrehozása.

Megjegyzendő: a hővezetési tényező közvetlenül kapcsolódik olyan tulajdonságokhoz, mint a sűrűség, hőkapacitás, hőmérséklet-vezetőképesség.

A hővezetés értéke a következő képlettel számítható ki:

λ = Q / S *(T₁-T₂)*t,

Ahol:

• Q – hőmennyiség;
• S – anyagvastagság;
• T₁, T₂ – hőmérséklet az anyag két oldalán;
• t – idő.

A sűrűség és a hővezetés átlagos értéke fordítottan arányos a porozitás mértékével. Ezért az építőanyag szerkezetének sűrűségéből kiindulva a hővezetés ebből adódó függősége a következőképpen számítható ki:

λ = 1,16 √ 0,0196+0,22d² – 0,16,

Ahol: d – a sűrűség értéke. Ez V. P. Nyekraszov képlete, amely bemutatja az adott anyag sűrűségének hatását a HVT értékére.

A nedvesség hatása az építőanyag hővezetőképességére

Ismét, az építőanyagok gyakorlati használatának példáiból ítélve, kiderül a nedvesség negatív hatása az építőanyag hővezetési tényezőjére. Megfigyelték – minél nagyobb nedvességnek van kitéve az építőanyag, annál magasabb lesz a hővezetési tényező értéke.

Különféle módszerekkel igyekeznek megvédeni a nedvesség hatásától az építőiparban használt anyagot. Ez az intézkedés teljes mértékben indokolt, figyelembe véve a nedves építőanyag hővezetési tényezőjének növekedését.

Ezt a mozzanatot nem nehéz megindokolni. A nedvesség hatását az építőanyag szerkezetére a pórusokban lévő levegő nedvesítése és a levegő környezet részleges helyettesítése kíséri.

Figyelembe véve, hogy a víz hővezetési tényezőjének paramétere 0,58 W/m°C, érthetővé válik az anyag hővezetési tényezőjének jelentős növekedése.

Meg kell jegyezni azt a még negatívabb hatást is, amikor a porózus szerkezetbe bejutó víz tovább fagy – jéggé alakul.

Ennek megfelelően nem nehéz kiszámolni a hővezetés még nagyobb növekedését, figyelembe véve a jég hővezetési tényezőjének paramétereit, amely 2,3 W/m°C. Ez körülbelül négyszeres növekedés a víz hővezetési paraméteréhez képest.

A téli építkezésről a nyári építésre való áttérés egyik okának pontosan azt a tényezőt kell tekinteni, hogy egyes építőanyag-típusok esetlegesen megfagyhatnak, és ennek következtében megnő a hővezetőképesség.

Ebből nyilvánvalóvá válnak az építési követelmények a szigetelő építőanyagok nedvesség behatolás elleni védelmére vonatkozóan. Hiszen a hővezetés szintje egyenes arányban nő a mennyiségi nedvességtartalommal.

Nem kevésbé jelentősnek tűnik egy másik mozzanat – az ellentétes, amikor az építőanyag szerkezete jelentős felmelegedésnek van kitéve. A túlzottan magas hőmérséklet is a hővezetőképesség növekedését váltja ki.

Ez azért következik be, mert megnő az építőanyag szerkezeti alapját képező molekulák kinetikus energiája.

Igaz, létezik olyan anyagcsoport, amelyek szerkezete éppen ellenkezőleg, jobb hővezetési tulajdonságokra tesz szert erős hő hatására. Az egyik ilyen anyag a fém.

Ha erős hő hatására a széles körben elterjedt építőanyagok többsége a hővezetőképesség növekedése irányába változik, a fém erős melegítése fordított hatáshoz vezet – a fém hővezetési tényezője csökken.

Az együttható meghatározásának módszerei

Különböző módszertanokat használnak ezen a területen, de valójában az összes mérési technológia két módszercsoportba sorolható:

1. Stacionárius mérések módja.
2. Nem stacionárius mérések módja.

A stacionárius módszer olyan paraméterekkel való munkát feltételez, amelyek az idő múlásával változatlanok vagy csak kis mértékben változnak. Ez a technológia a gyakorlati alkalmazások alapján lehetővé teszi a hővezetési tényező (HVT) pontosabb eredményeinek elérését.

A hővezetés mérésére irányuló tevékenységeket a stacionárius eljárás széles hőmérsékleti tartományban – 20–700 °C – teszi lehetővé. Ugyanakkor a stacionárius technológiát munkaigényes és összetett módszernek tartják, amely nagy időráfordítást igényel a végrehajtáshoz.

Példa egy olyan készülékre, amely a hővezetési tényező mérésére szolgál. Ez egy modern digitális konstrukció, amely gyors és pontos eredmény elérését biztosítja.

A másik mérési technológia – a nem stacionárius – egyszerűbbnek tűnik, és 10–30 percet vesz igénybe a munkavégzés. Ebben az esetben azonban a hőmérsékleti tartomány jelentősen korlátozott. Ennek ellenére a módszer széles körben elterjedt a termelési szektorban.

Építőanyagok hővezetési táblázata

Sok létező és széles körben használt építőanyagot mérésnek alávetni nem érdemes.

Ezeket a termékeket általában többször is tesztelték, és ennek alapján készült el az építőanyagok hővezetési táblázata, amely gyakorlatilag az összes szükséges építőanyagot tartalmazza.

Az ilyen tábla egyik változata alább látható, ahol a HVT a hővezetési tényezőt jelenti:

Javasoljuk továbbá, hogy olvassa el más cikkeinket is, amelyekben arról beszélünk, hogyan kell helyesen szigetelőanyagot választani:

1. Szigetelőanyagok manzárdtetőhöz.
2. Anyagok a ház belülről történő szigeteléséhez.
3. Szigetelőanyagok a mennyezethez.
4. Anyagok külső hőszigeteléshez.
5. A padló szigetelése fa házban.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

Tematikus videó, amelyben részletesen elmagyarázzák, mi az a KTP és „mivel eszik”. A videóban bemutatott anyag megismerésével nagy esély van arra, hogy professzionális építővé váljon.

Nyilvánvaló, hogy a potenciális építőnek feltétlenül ismernie kell a hővezető képességet és annak különböző tényezőktől való függését. Ezek az ismeretek segítenek nemcsak minőségileg, hanem a tárgy magas fokú megbízhatóságával és tartósságával építeni. Az együttható használata lényegében valós pénzmegtakarítást jelent, például a közüzemi számlák kifizetésében.

Ha kérdései vannak, vagy értékes információval rendelkezik a cikk témájával kapcsolatban, kérjük, hagyja meg észrevételeit az alábbi blokkban.